專利名稱：一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組。
背景技術(shù)：
水力發(fā)電是目前為止人類找到的最好的清潔可再生綠色能源之一，因此，世界各國都把開發(fā)水能發(fā)電放在了能源開發(fā)的優(yōu)先位置。到目前為止，傳統(tǒng)的水能發(fā)電開發(fā)方式和技術(shù)已經(jīng)非常成熟，這種開發(fā)方式總體來說是水頭越高，經(jīng)濟性越好，越有開發(fā)價值，反之，水頭越低，其經(jīng)濟性越差，越?jīng)]有開發(fā)價值。因此，就目前我國已開發(fā)或正在開發(fā)的水電站而言，一般水頭都在2. 5米以上，一般認為2. 5米以下(以下稱為微水頭)由于其能量密度較低、單點發(fā)電(裝機)規(guī)模較小，發(fā)電量也少，尚未引起人們的興趣。然而，微水頭水能資源在我國是極其豐富的，為了實現(xiàn)對水資源的充分利用，利用微水頭段的水力進行發(fā)電也很重要，然而，目前適用于該水頭段的水輪機轉(zhuǎn)輪基本上是空白的，無合適的水輪發(fā)電機組可選，若選用現(xiàn)有的適用于2. 5米以上的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，則開發(fā)的經(jīng)濟性太差，而被認為無開發(fā)價值，原因如下(I)現(xiàn)有的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組開發(fā)方式需建造大壩和發(fā)電廠房，相應的土建費用一般都會占到整個工程造價的30%至50% ; (2)燈泡貫流式同步水輪發(fā)電機組需要有一套完備的水輪機調(diào)速及輔助設備系統(tǒng)來輔助，然而，同步發(fā)電機由于其轉(zhuǎn)速低、磁極多而導致體積龐大，而且還需要配備相應的勵磁、以及大量的保護控制系統(tǒng)，使得該機組的結(jié)構(gòu)復雜，其造價一般都會占到整個工程造價的40%至60%。因此，對于微水頭水能資源來說，若采用現(xiàn)有的燈泡貫流式同步水輪發(fā)電機組進行開發(fā)，則難以承受造價昂貴的土建費用及多種配套設備等成本，除此之外，現(xiàn)有技術(shù)中也還未有合適的水輪機轉(zhuǎn)輪。申請內(nèi)容本申請的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，該用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費用及設備造價，便于市場上的普及與推廣。本申請的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。提供一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，包括有多個水力發(fā)電機，水力發(fā)電機包括管道，管道內(nèi)設置有同步永磁發(fā)電機以及與同步永磁發(fā)電機連接的水輪機；同步永磁發(fā)電機通過多個中空的固定管固定于管道內(nèi)，中空的固定管的一端與同步永磁發(fā)電機的外殼連接，中空的固定管的另一端與管道內(nèi)壁連接，其中一個中空的固定管與管道壁的連接處開設有用于穿設同步永磁發(fā)電機線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設置有并網(wǎng)變頻器及保護控制設備，同步永磁發(fā)電機線纜穿設線纜穿出口、并分別與并網(wǎng)變頻器和保護控制設備電連接。通過變頻后為50HZ的低壓電源，通過電纜送出，或通過電力變壓器接入電力系統(tǒng)。[0010]優(yōu)選的，管道的水流進口設置有與管道相接的喇叭狀擋水板。另一優(yōu)選的，水輪機的轉(zhuǎn)輪設置為螺旋二葉片式或螺旋三葉片式的微壓流速型的轉(zhuǎn)輪。更優(yōu)選的，轉(zhuǎn)輪的輪轂為柱錐形。另一優(yōu)選的，線纜穿出口處設置有可安裝逆變器的密閉安裝室，并網(wǎng)變頻器及保護控制設備均放置于密閉安裝室內(nèi)。另一優(yōu)選的，管道的水流出口設置為漸擴漸縮式的水流出口。另一優(yōu)選的，管道的水流進口和/或水流出口設置有用于切斷水流的閘門。另一優(yōu)選的，多個水力發(fā)電機呈縱向排布設置，且多個水力發(fā)電機之間分別通過浮箱相互連接。另一優(yōu)選的，水力發(fā)電機的管道外壁設置有用于與相鄰的水力發(fā)電機連接的錨式固定裝置。另一優(yōu)選的，與相鄰的機組通過浮箱連接。本申請的有益效果如下本申請的結(jié)構(gòu)包括有多個水力發(fā)電機，水力發(fā)電機包括管道，管道內(nèi)設置有同步永磁發(fā)電機以及與同步永磁發(fā)電機連接的水輪機；同步永磁發(fā)電機通過多個中空的固定管固定于管道內(nèi)，中空的固定管的一端與同步永磁發(fā)電機的外殼連接，中空的固定管的另一端與管道內(nèi)壁連接；其中一個中空的固定管與管道壁的連接處開設有用于穿設同步永磁發(fā)電機線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設置有并網(wǎng)變頻器及保護控制設備，同步永磁發(fā)電機線纜穿設線纜穿出口、并分別與并網(wǎng)變頻器和保護控制設備電連接，本申請采用同步永磁發(fā)電機，可使得發(fā)電機取消同步勵磁機控制裝置，由于使用了并網(wǎng)變頻器，可使發(fā)電機組并網(wǎng)簡單，機組轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)，從而使發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費用及設備造價，便于市場上的普及與推廣。

利用附圖對本申請做進一步說明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對本申請的任何限制。圖I是本申請的實施例I的一個水力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本申請的實施例I的一個水力發(fā)電機的浮式安裝的狀態(tài)示意圖。圖3是本申請的實施例I的狀態(tài)示意圖。圖4是本申請的實施例2的一個水力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本申請的實施例2的一個水力發(fā)電機的另一個角度的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本申請的實施例2的一個水力發(fā)電機的固定式安裝的狀態(tài)示意圖。在圖I至圖6中包括有I-管道；2——同步永磁發(fā)電機的外殼；3——7jC輪機；4——固定管；5——喇叭狀擋水板；6——錨式固定裝置；7-浮箱；[0035]8——安裝室；9-閘門。
具體實施方式
結(jié)合以下實施例對本申請作進一步說明。實施例I。本實施例的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組如圖I所示，包括有多個水力發(fā)電機，如圖2和圖3所示，水力發(fā)電機包括管道I，管道I內(nèi)設置有同步永磁發(fā)電機以及與同步永磁發(fā)電機連接的水輪機3 ;同步永磁發(fā)電機通過多個中空的固定管4固定于管道I內(nèi)，中空的固定管4的一端與同步永磁發(fā)電機的外殼2連接，中空的固定管4的另一端與管道I內(nèi)壁連接；其中一個中空的固定管4與管道壁的連接處開設有用于穿設同步永磁發(fā)電機線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設置有并網(wǎng)變頻器及保護控制設備，同步永磁發(fā)電機線纜穿設線纜穿出口、并分別與并網(wǎng)變頻器和保護控制設備電連接。本申請采用同步永磁發(fā)電機，可使得發(fā)電機取消同步勵磁機控制裝置，由于使用了并網(wǎng)變頻器，可使發(fā)電機組并網(wǎng)簡單，機組轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)，從而使發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費用及設備造價。鑒于本發(fā)明機組可適用一定的轉(zhuǎn)速范圍下工作，其出力具有可調(diào)節(jié)性，具有并網(wǎng)友好型條件，同時考慮到本機組躲在電網(wǎng)末端并入，建議加裝低電壓穿越裝置，以滿足電網(wǎng)接入要求。本申請的水力發(fā)電機采用集成式的結(jié)構(gòu)，便于生產(chǎn)加工、便于機組的組裝。發(fā)電機中空的固定管4同時作為線纜的出口及水輪機3的固定導葉，因此不需設水輪機3的活動導葉。中空的固定管4沿同步永磁發(fā)電機的外殼2的外周向均勻分布設置，作為固定導葉使用時，可使座環(huán)(過流部分)成為一體，同時使水流進入轉(zhuǎn)輪前形成環(huán)量。優(yōu)選的，中空的固定管4沿同步永磁發(fā)電機的外殼2的外周向呈等距離環(huán)形分布設置，優(yōu)選的，中空的固定管4在同步永磁發(fā)電機的外殼2的外周面上呈螺旋排列?？筛玫厥顾鬟M入轉(zhuǎn)輪前形成環(huán)量?，F(xiàn)有技術(shù)的活動導葉用于調(diào)節(jié)流量，以及機組停機時用于切斷水流，本申請由于采用變頻并網(wǎng)技術(shù)，因此，可以不設活動導葉，可以使轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)簡化，成本低，便于制造與加工。具體的，管道I的水流進口設置有與管道I相接的喇叭狀擋水板5?？删植坑扛咚唬构艿繧的水流進口與管道I的水流出口形成一定的水頭。水輪機3的轉(zhuǎn)輪設置為螺旋二葉片式或螺旋三葉片式的微壓流速型的轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪的輪轂為柱錐形。此種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪是一種專門應用于微水頭電站、利用水流動能把水能轉(zhuǎn)化為機械能的轉(zhuǎn)輪。具體的，線纜穿出口處設置有密閉安裝室8，并網(wǎng)變頻器及保護控制設備均放置于密閉安裝室8內(nèi)。具體的，多個水力發(fā)電機呈縱向排布設置，且多個水力發(fā)電機之間分別通過浮箱7相互連接。具體的，水力發(fā)電機的管道I外壁設置有用于與相鄰的水力發(fā)電機連接的錨式固定裝置6。如圖3所示，本申請的水力發(fā)電機與相鄰的機組通過浮箱7連接?？赏ㄟ^浮箱7固定于錨式固定裝置6實現(xiàn)與相鄰的機組相連接。兩側(cè)的浮箱7通過外物固定，使得所有機組的固定。實施例2。本實施例的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機如圖4至圖6所示，本實施例的主要技術(shù)方案與實施例I相同，在本實施例中未解釋的特征，采用實施例I中的解釋，在此不再進行贅述。本實施例與實施例I的區(qū)別在于管道I的水流出口設置為漸擴漸縮式的水流出口。有利于回收轉(zhuǎn)輪出口的動能能量，提聞機組效率。管道I的水流進口和/或水流出口設置有用于切斷水流的閘門9。對于常規(guī)低水頭貫流機組來說，設置閘門9也是一種保護機組避免飛逸運行的手段之一。本申請不需要通過閘門9來保護機組避免飛逸運行，本申請的閘門9僅僅是方便機組檢修，也可以取消。具體的，管道I的前部或后部設置有用于切斷水流的閘門9。對于常規(guī)低水頭貫流機組來說，設置閘門9也是一種保護機組避免飛逸運行的手段之一。本申請不需要通過閘門9來保護機組避免飛逸運行，本申請的閘門9僅僅是方便機組檢修，也可以取消。最后應當說明的是，以上實施例僅用于說明本申請的技術(shù)方案而非對本申請保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本申請作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本申請的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于包括有多個水力發(fā)電機，水力發(fā)電機包括管道，管道內(nèi)設置有同步永磁發(fā)電機以及與同步永磁發(fā)電機連接的水輪機；同步永磁發(fā)電機通過多個中空的固定管固定于管道內(nèi)，中空的固定管的一端與同步永磁發(fā)電機的外殼連接，中空的固定管的另一端與管道內(nèi)壁連接；其中一個中空的固定管與管道壁的連接處開設有用于穿設同步永磁發(fā)電機線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設置有并網(wǎng)變頻器及保護控制設備，同步永磁發(fā)電機線纜穿設線纜穿出口、并分別與并網(wǎng)變頻器和保護控制設備電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于管道的水流進口設置有與管道相接的喇叭狀擋水板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于水輪機的轉(zhuǎn)輪設置為螺旋二葉片式或螺旋三葉片式的微壓流速型的轉(zhuǎn)輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于轉(zhuǎn)輪的輪轂為柱錐形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于線纜穿出口處設置有密閉安裝室，并網(wǎng)變頻器及保護控制設備均放置于密閉安裝室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于管道的水流出口設置為漸擴漸縮式的水流出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于管道的水流進口和/或水流出口設置有用于切斷水流的閘門。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任意一項所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于多個水力發(fā)電機呈縱向排布設置，且多個水力發(fā)電機之間分別通過浮箱相互連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，其特征在于水力發(fā)電機的管道外壁設置有用于與相鄰的水力發(fā)電機連接的錨式固定裝置。
專利摘要一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機組，涉及水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)包括多個水力發(fā)電機，水力發(fā)電機包括管道，管道內(nèi)設置有同步永磁發(fā)電機以及水輪機；同步永磁發(fā)電機通過多個中空的固定管固定于管道內(nèi)，位于同步永磁發(fā)電機上方的其中一個固定管與管道壁的連接處開設有用于穿設同步永磁發(fā)電機線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設置有并網(wǎng)變頻器及保護控制設備，本實用新型采用同步永磁發(fā)電機，可使得發(fā)電機取消同步勵磁機控制裝置，由于使用了并網(wǎng)變頻器，可使發(fā)電機組并網(wǎng)簡單，機組轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)，從而使發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費用及設備造價，便于市場上的普及與推廣。
文檔編號F03B13/00GK202811180SQ20122050725
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者游贊培, 胡立偉, 翁映標, 楊類琪, 胡盛祿, 吳國穎 申請人:中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司