一種斜溝式聚能葉輪發電機組的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種斜溝式聚能葉輪發電機組，發電機組設置在河道壩體上一側的斜溝壩上，斜溝壩的上方設有出水閥門，出水閥門的一側為出水槽，將發電機組中的葉輪設置在斜溝壩的斜溝內，且葉輪的下部浸入到出水槽內，葉輪中的葉片、葉片支架、葉輪軸均與葉輪固定架連接，葉輪固定架上設有設有發電機支架，發電機支架上設有發電機以及與其連接的配電控制柜，在葉輪固定架設有滑輪，葉輪軸的輸出端與增速機的輸入軸連接，增速機的輸出軸與發電機的轉子軸連接；在斜溝壩上出水槽的兩側設有工字鋼立柱，在利用工字鋼本身的開口鋼槽作為發電機組升降的軌道槽，行車上吊裝有升降機。發電機組在訊水期和枯水期時都處在正常的發電狀態。
【專利說明】
一種斜溝式聚能葉輪發電機組
技術領域
[0001]本實用新型涉及水力發電技術領域，具體涉及一種斜溝式聚能葉輪發電機組。
【背景技術】
[0002]目前傳統的水利發電站都需要建高壩(15?200m以上)，建設周期長(2?3年)投資費用大(1KW建站成本約I萬元以上)；傳統高壩發電對環境的影響比較大，要對上游農田、文物、居民搬迀等后補工程成本較大，對下游居民的生命財產安全風險加大。另外，傳統水利發電因閥門、水輪機等部件都埋在壩里面，部件一但老化或損壞其維修相當困難，本發明所有部件都是外露的，其維修和更換都是相當方便的。再有傳統發電一個水頭只能一臺發電機發電，對資源的浪費較大。
[0003]從我國目前四大供電方式大比較中可以看出，火電仍占供電的主導地位，但煤價要漲，煤荒不但，火力發電成本增加，利潤寥寥，每生產一度電，火電成本為0.4-0.5元，水電為0.2-0.3元，核電為0.3-0.4元，風電約1-1.5左右。作為清潔能源，成本優勢:水電、核電將成為未來電力行業的主心骨，在十二五電力規化中，優先開發水電，大力發展核電已經被明確提出。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種只要在現有的低壩(3?7m)外，或水流和落差較好的水頭一則引一條，或兩條斜坡水溝，在同一出水量可以串連式兩臺或十多臺以上機組發電，起到重復利用水動能資源作用的斜溝式聚能葉輪發電機組。
[0005]為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是:
[0006]—種斜溝式聚能葉輪發電機組，所述發電機組設置在河道壩體上一側的斜溝壩上，斜溝壩的上方設有出水閥門，出水閥門的一側為出水槽，將發電機組中的葉輪設置在斜溝壩的斜溝內，且葉輪的下部浸入到出水槽內，葉輪中的葉片、葉片支架、葉輪軸均與葉輪固定架連接，葉輪固定架上設有設有發電機支架，發電機支架上設有發電機以及與其連接的配電控制柜，在葉輪固定架或發電機支架上設有滑輪，葉輪軸通過軸承、軸承座與葉輪固定架連接，葉輪軸的輸出端與增速機的輸入軸連接，增速機的輸出軸與發電機的轉子軸連接;在斜溝壩上出水槽的兩側設有立柱，在兩側的立柱之間上方設有行車，行車上吊裝有升降機，升降機上伸出的鋼絲繩繞過滑輪其一端固定在立柱之間的行車軌道上。
[0007]其中優選的技術方案是，所述發電機組在斜溝壩上并排和/或成上下排列有多組。
[0008]優選的技術方案還有，在所述葉輪固定架的一側設有升降感應開關。
[0009]優選的技術方案還有，所述葉片呈凹弧槽形，凹弧槽形葉片的邊緣分別與葉片支架及葉輪軸連接，其中葉輪軸的軸線與出水槽中的水流方向垂直。
[0010]進一步優選的技術方案還有，所述葉片支架和凹弧槽形葉片與弧形運水槽之間呈半封閉結構。
[0011]優選的技術方案還有，所述立柱上設有導向槽，葉輪固定架上設有導向塊，導向槽與導向塊里的軸承滑動配合。
[0012]進一步優選的技術方案還有，所述立柱為工字鋼立柱。
[0013]優選的技術方案還有，所述葉輪軸的兩輸出端與分別與兩臺增速機的輸入軸連接。
[0014]優選的技術方案還有，所述升降機設有四臺，每臺升降機伸出一根鋼絲繩，或由一臺升降機中伸出四根鋼絲繩，滑輪設置在葉輪固定架上的四角部位，每根鋼絲繩分別繞過每個滑輪，每根鋼絲繩的一端分別固定在立柱的頂端。
[0015]優選的技術方案還有，所述發電機的輸出電纜與配電控制柜連接，由配電控制柜中輸出的電纜通過設置在立柱頂部的逆變器與電網連接。
[0016]本實用新型的優點和有益效果在于:
[0017]1、斜溝式聚能葉輪發電機組只要在現有的低壩(3?7米)外或水流和落差較好的水頭一則引一條或兩條斜坡水溝，在同一出水量可以串連式兩臺或十多臺以上機組發電，起到重復利用水動能資源的作用。而傳統發電一個水頭只能一臺發電機發電，對資源的浪費較大。
[0018]2、斜溝式聚能葉輪發電機組采用浮標原理，通過水面的上升和下降，浮標觸碰到升降升降感應開關，使發電機組通過水面的波動來調整葉輪與水面的深度，以保證發電機組不管在訊水期或枯水期都處在安全正常的發電狀態。傳統發電因大壩和發電機房都是固定在一定的位置，在高訊水期時大壩和機房都面臨淹沒和垮塌的可能，
[0019]3、斜溝式聚能葉輪發電機組中的水輪機葉片采用特特殊弧形角度(設計時葉片角度使終與水流角度形成90度)，使葉片受到最大動能沖擊作用下，來帶動增速機，以便達到最佳的發電效果。
[0020]4、斜溝式聚能葉輪發電機組中的增速器齒輪采用高強度的CR-NI低碳合金結構鋼，其有較高的強度、韌性和耐磨性。其抗疲勞和使用壽命是一般齒輪的兩倍；內部軸心孔采用進口機器加工，其精度公差小于0.02mm，齒輪大小，齒輪間扭距、模數大小等，根據力學原理分析合理布置，其配合運行阻力比一般增速器要輕出1/3。使其能帶動更大功率的發電機。
[0021]5、斜溝式聚能葉輪發電機組是參照古時候“吸水車”原理(利用水流的沖擊力使水車轉動，將低位的河水引到高位處的水渠來灌溉農田)并根據牛頓力學原理(一切運動著的物體都具有一定的能量，其能量的大小與物體的質量和速度成正比，即F = mv;當一運動著的物體受到另一物體的阻礙時，其能量就轉移到阻礙物上這叫能量守恒定律。)結合水流特征而設計出一種特殊的聚能葉輪發電機組，并通過增速器的作用下來帶動發電機發電，可以在現有河流中(3?7米)高左右的壩外一則引一條寬度約2?3米，深度約在I?2米的斜坡水溝(斜度約5?8度左右，長約100-200米左右)，流量在2立方米/秒以上，水流速度在1.5米/秒以上，梯階式安裝10組以上發電機組。具體可以根據河道的水流量和水流速度及斜坡長度來布置裝機容量。所述發電機組還配備了自動升降機構，可以根據水位的高低自動調節葉輪與水面的深度，不管在汛水期還是在枯水期水輪機都會處在最佳的發電狀態。該發電機組打破了傳統發電多方面條件受限的因素，可以大力推廣在我國的大小溪河流中，梯階式并網供電。
[0022]6、由于斜溝式聚能葉輪發電機組是采用低壩或無壩在河道兩則引斜坡水溝發電，這對河道的自然環境不受傷害，同時起到防止山體泥沙流失等作用，再來其建設周期短，每建一組發電站的周期只要在4-5個月就完成了。其每IKW綜合成本約4000元左右。該斜溝式聚能葉輪發電機組在高訊水期時可以自動升高到安全的高度上，不會受到險情的影響，而在一般的訊水期或枯水期中都可以根據水位的高低自動升或降，保持發電機都處在安全正常的發電狀態。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型斜溝式聚能葉輪發電機組的側視結構示意圖；
[0024]圖2是圖1的局部放大結構示意圖；
[0025]圖3是本實用新型斜溝式聚能葉輪發電機組的主視結構示意圖；
[0026]圖4是圖3的局部放大結構示意圖；
[0027]圖5是本實用新型斜溝式聚能葉輪發電機組的俯視結構示意圖；
[0028]圖6是圖5的局部放大結構不意圖。
[0029]圖中:1、出水閥門；2、運水溝;3、壩體;4、斜溝弧形運水槽;5、出水斜溝槽;6、水輪機框架;7、V弧型葉片;8、滑動倒向塊總成;9、工字鋼立柱；10、鋼絲繩;11、升降機;12、行車；13、發電機組底座；14、發電機支撐架；15、發電機;16、發電機輸出線纜；17、配電控制箱；18、增速機；19、增速機輸入軸；20、水輪機中心傳動軸；21、增速機輸出軸；22、升降感應開關；23、配電箱輸出線纜;24、逆變器;25、動滑輪;26、鐵鏈。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0031]如附圖1至圖6所示:本實用新型是一種斜溝式聚能葉輪發電機組，壩體3的最上方設有出水閥門I可以控制水量的大小，水流可以通過運水溝2把水運送到斜溝弧形運水槽4上流經出水斜溝槽5，且水輪機框架6和V弧形葉片7部分入浸在水溝中并與水輪機中心傳動軸20固定在一起。中心傳動軸20的兩端與增速機輸入軸19相連接并帶動增速機18通過增速機輸出端21與發電機15相連接，發電機15并通過發電機輸出線纜16與配電控制箱17連接再通過配電箱輸出線纜23與逆變器24連接。
[0032]發電機組底座13上用來固定發電機支撐架14，增速器18，升降滑動滾輪總成8;上端并用鐵鏈26連接固定其中部用吊勾勾住，并通過動滑輪25的鋼絲繩10回接到升降機11上，升降機11吊裝在行車12的下面，整個發電機組可以通過升降機11上下來移動。
[0033]本實用新型優選的實施方案是，所述發電機組在斜溝壩體3上并排和/或成上下排列有多組。
[0034]本實用新型優選的實施方案還有，在所述發電機組底座13的一側設有升降感應開關22。
[0035]本實用新型優選的實施方案還有，所述葉片7呈V弧槽形，凹弧槽形葉片7的邊緣分別與葉片支架6及葉輪軸20連接，其中葉輪軸20的軸線與出水槽中的水流方向垂直。
[0036]本實用新型進一步優選的實施方案還有，所述葉片支架6和V弧槽形葉片7與斜溝弧形運水槽4之間呈半封閉結構。
[0037]本實用新型優選的實施方案還有，所述立柱為工字鋼立柱9，其本身的凹槽可以使滑動倒向塊上下定位滑動。
[0038]本實用新型優選的實施方案還有，所述葉輪中心軸20的兩輸出端與分別與兩臺增速機18的輸入軸連接。
[0039]本實用新型優選的實施方案還有，所述發電機的輸出電纜16與配電控制柜17連接，由配電控制柜17中輸出的電纜23通過設置在立柱9頂部的逆變器24與電網連接。
[0040]斜溝式聚能葉輪發電機組的設計原則為:
[0041]1、本發電機組由:發電機、水輪機、增速機、升降機等部件組成，閥門是控制發電機轉速，使交流電的頻率符合國家并網要求(50HZ)。
[0042]2、本斜梯式水力發電的基本要求:
[0043](I)、選擇水位條件好，水流速度和流量比較穩定的地方。
[0044](2)、選擇不損壞自然河流的環保方案。
[0045](3)、選擇經濟安全且無需移民等措施。
[0046]這是將低落差水的位能、動能，再通過本水輪機后轉化成電能的一種發電方式，水力發電是人類利用大自然取之不盡、用之不竭綠色可再生能源。
[0047]斜溝式聚能葉輪發電機組中的機電系統設計原則為:
[0048]本水輪發電機組的機電系統類同傳統水輪發電機組裝置。其技術結構相當成熟，但用在低水位發電上具體有以下幾個特點:
[0049](1)、傳統發電因為在高位能、高動能、高壓能的作用下，在足夠小的葉輪機上就可以發到比較大動能的電，反過來在低位能、低動能、低壓能的作用下，只有加大水輪葉片的受力面積使在足夠大水重力作用下，產生更大的動能。同時加大水輪的直徑使受水葉片至軸心的距離拉長，使扭矩變長。起到四倆拔千斤的原理，所以其動能會成倍的增加，產生的電能就會更大。
[0050](2 )、因水輪機轉速偏低，所以設備增加了增速比較大的增速器，但因水流速度比較穩定所以其轉速通過出水口閥門控制出水量大小以達到調頻并網要求。
[0051](3)、因河道在訊水期和枯水期中，水位的波動影響，所以本發電機組配有自動升降機構，使整個發電機組都處在安全的發電狀態。
[0052]采用斜溝式聚能葉輪發電站結構設計原則為:
[0053](I)、在自然河流中現有的低壩或水流過急的河道一則引出斜坡水溝，把本水輪發電機組擺放在斜坡水溝上。葉片在水動能沖擊作用下通過增速器來帶動發電機，且可以多臺機組在水溝上串連式并網發電技術。
[0054](2)、采用一臺水輪機帶動兩臺增速機，兩臺發電機發電技術。
[0055](3)、采用升降技術，使整個發電機組在訊水期時能自動提升;枯水期時能自動下降，保證發電機組都處在安全、最佳的發電狀態。
[0056](4)、采用聚能V型槽葉片使轉動時達到最佳的動力發電技術。
[0057]斜溝式聚能葉輪發電機組發電站設計原理為:
[0058]本水力發電機組葉片采用V弧型槽結構，水流方向始終與葉片形成90度沖擊，使葉片受到最大的沖擊動能作用下來帶動增速機，并在增速機的輸出軸來帶動發電機發電。本水輪機是以臥式形態置于水溝中。葉片的受水深淺度可以控制水輪機的轉速以便達到調速并網的目的。兩個大托盤架用來安裝水輪機、增速機、發電機等并在四個角按裝有倒向裝置且套在工字槽上，在升降機的作用下使整個發電機組在水位波動時可以自動的升降。以便發電機都處在正常的發電狀態。
[0059]本斜溝式聚能葉輪發電機組系統，比較適應在自然江、河、溪流中，落差在3-7米以上的壩外一則引水溝，或者無壩斜坡引水溝均可以使用本產品來發電，其發電量的大小可以根據水流量的大小來配置(水流量在2立方/秒，速度在2米以上/秒)。
[0060]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述發電機組設置在河道壩體上一側的斜溝壩上，斜溝壩的上方設有出水閥門，出水閥門的一側為出水槽，將發電機組中的葉輪設置在斜溝壩的斜溝內，且葉輪的下部浸入到出水槽內，葉輪中的葉片、葉片支架、葉輪軸均與葉輪固定架連接，葉輪固定架上設有設有發電機支架，發電機支架上設有發電機以及與其連接的配電控制柜，在葉輪固定架或發電機支架上設有滑輪，葉輪軸通過軸承、軸承座與葉輪固定架連接，葉輪軸的輸出端與增速機的輸入軸連接，增速機的輸出軸與發電機的轉子軸連接;在斜溝壩上出水槽的兩側設有立柱，在兩側的立柱之間上方設有行車，行車上吊裝有升降機，升降機上伸出的鋼絲繩繞過滑輪并回拉到升降機上。2.如權利要求1所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述發電機組在斜溝壩上并排和/或成上下排列有多組。3.如權利要求1所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，在所述葉輪固定架的一側設有升降感應開關。4.如權利要求1所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述葉片呈凹弧槽形，凹弧槽形葉片的邊緣分別與葉片支架及葉輪軸連接，其中葉輪軸的軸線與出水槽中的水流方向垂直。5.如權利要求4所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述葉片支架和凹弧槽形葉片與弧形運水槽之間呈半封閉結構。6.如權利要求1所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述立柱上設有導向槽，葉輪固定架上設有導向塊，導向槽與導向塊里的軸承滑動配合。7.如權利要求6所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述立柱為工字鋼立柱。8.如權利要求1所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述葉輪軸的兩輸出端與分別與兩臺增速機的輸入軸連接。9.如權利要求1所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述升降機設有兩臺，每臺升降機伸出兩根鋼絲繩，或由一臺升降機中伸出四根鋼絲繩，滑輪設置在葉輪固定架上的四角部位，每根鋼絲繩分別繞過每個滑輪，并回拉到升降機上。10.如權利要求1所述的斜溝式聚能葉輪發電機組，其特征在于，所述發電機的輸出電纜與配電控制柜連接，由配電控制柜中輸出的電纜通過設置在立柱頂部的逆變器與電網連接。
【文檔編號】F03B13/00GK205689351SQ201620552325
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月8日 公開號201620552325.5, CN 201620552325, CN 205689351 U, CN 205689351U, CN-U-205689351, CN201620552325, CN201620552325.5, CN205689351 U, CN205689351U
【發明人】龍振平
【申請人】湘西鑫泰水能科技有限公司