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CN117028121A - 一种基于落差的水力发电系统 - Google Patents

一种基于落差的水力发电系统 Download PDF

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CN117028121A
CN117028121A CN202311053722.9A CN202311053722A CN117028121A CN 117028121 A CN117028121 A CN 117028121A CN 202311053722 A CN202311053722 A CN 202311053722A CN 117028121 A CN117028121 A CN 117028121A
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CN
China
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water
drainage
drainage mechanism
gate
power generation
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CN202311053722.9A
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杨来庆
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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/08—Machine or engine aggregates in dams or the like; Conduits therefor, e.g. diffusors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • E02B9/02—Water-ways
    • E02B9/06—Pressure galleries or pressure conduits; Galleries specially adapted to house pressure conduits; Means specially adapted for use therewith, e.g. housings, valves, gates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及水力发电技术领域，具体涉及是一种基于落差的水力发电系统，包括水轮机组、调速装置和发电机组；水轮机组将具有落差的水流势能转化为机械能；调速装置平衡水轮机组和发电机组的转速；发电机组将水轮机组的机械能转化为电能；水轮机组包括进闸机构、引流机构和出闸机构，进闸机构与引流机构的进水端连接，出闸机构与引流机构的出水端连接；引流机构的进水端与出水端存在高度差，且引流机构的进水端位于引流机构的出水端上方；引流机构上设置有水轮组，且水轮组的动力输出端与调速装置连接，通过设置的引流机构和水轮组，当具有高低差的水流流入进闸机构后，经由引流机构能够带动水流组转动，从而将水流的势能转化为机械能输出。

Description

一种基于落差的水力发电系统
技术领域
本发明涉及水力发电技术领域，具体涉及是一种基于落差的水力发电系统。
背景技术
水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，经由调速装置使得水轮机与发电机的转速进行匹配，推动发电机产生电能，实现发电。
公开号为CN215860591U的中国专利公开了一种新型高效水轮机，其通过设有水流调节挡片方便调节流入水轮机的水流大小,还方便在枯水期时蓄水,防止水能浪费，而在一般乡村使用场景中，多为小溪流或者小河，仅通过一次轴流式带动发电机转动会使得大量的势能未能转化为机械能，使得发电转化率不高。
发明内容
本发明针对以上问题，提供一种基于落差的水力发电系统。
采用的技术方案是，一种基于落差的水力发电系统，包括水轮机组、调速装置和发电机组；
所述水轮机组将具有落差的水流势能转化为机械能；
所述调速装置平衡水轮机组和发电机组的转速；
所述发电机组将水轮机组的机械能转化为电能；
所述水轮机组包括进闸机构、引流机构和出闸机构，所述进闸机构与引流机构的进水端连接，所述出闸机构与引流机构的出水端连接；
所述引流机构的进水端与出水端存在高度差，且引流机构的进水端位于引流机构的出水端上方；
所述引流机构上设置有水轮组，且水轮组的动力输出端与调速装置连接。
进一步的，引流机构两侧设置有翼板，引流机构上设置有引流槽，且引流机构截面呈“U”形。
可选的，引流槽两侧设置有对称的限位板，所述水轮组包括多个水轮，且水轮中心处贯穿有转轴，水轮下部伸入引流槽内，所述转轴从对称的限位板穿过，并与调速装置连接。
可选的，多个所述水轮沿着引流机构的倾斜面相同间距均匀设置。
进一步的，水轮包括一对轮面和多个挡水板，所述挡水板两端分别与两个轮面连接，且多个所述挡水板沿着水轮中心呈发散排布。
进一步的，挡水板上设置有透水孔，且多个所述挡水板上的透水孔错位设置。
可选的，进闸机构与引流机构连接处设置有上挡板，所述上挡板罩在引流槽上部，同时相邻的所述水轮间设置有中间挡板，所述中间挡板在罩在引流槽上部，出闸机构与引流机构连接处设置有下挡板。
进一步的，引流槽内设置有对称的斜板，所述斜板一端与引流槽内壁连接，斜板位于中间挡板下方。
可选的，进闸机构的进水闸口处设置有筛网。
本发明的有益效果至少包括以下之一；
1、通过设置的引流机构和水轮组，当具有高低差的水流流入进闸机构后，经由引流机构能够带动水流组转动，从而将水流的势能转化为机械能输出，由于在引流机构上设置的是水轮组，因此可以多次的将水流的势能进行利用，提高整体利用率。
2、解决了现有水轮机多适用于大型流域，无法适用于乡村使用场景，且仅通过一次轴流式带动发电机转动会使得大量的势能未能转化为机械能，使得发电转化率不高的问题。
附图说明
图1为水轮机组结构示意图；
图2为水轮机组俯视结构示意图；
图3为水轮结构示意图；
图4为另一种水轮机组俯视结构示意图；
图5为一种基于落差的水力发电系统连接示意图；
其中附图标记1为引流机构、2为进闸机构、3为出闸机构、4为翼板、5为水轮、6为限位板、7为上挡板、8为中间挡板、9为下挡板、10为进水闸口、11为转轴、12为挡水板、13为透水孔、14为引流槽、15为斜板、16为筛网、17为轮面。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1至图4所示，一种基于落差的水力发电系统，包括水轮机组、调速装置和发电机组；
所述水轮机组将具有落差的水流势能转化为机械能；
所述调速装置平衡水轮机组和发电机组的转速；
所述发电机组将水轮机组的机械能转化为电能；
所述水轮机组包括进闸机构2、引流机构1和出闸机构3，所述进闸机构2与引流机构1的进水端连接，所述出闸机构3与引流机构1的出水端连接；
所述引流机构1的进水端与出水端存在高度差，且引流机构1的进水端位于引流机构1的出水端上方；
所述引流机构1上设置有水轮组，且水轮组的动力输出端与调速装置连接。
这样设计的目的在于，通过设置的引流机构和水轮组，当具有高低差的水流流入进闸机构后，经由引流机构能够带动水流组转动，从而将水流的势能转化为机械能输出，由于在引流机构上设置的是水轮组，因此可以多次的将水流的势能进行利用，提高整体利用率。解决了现有水轮机多适用于大型流域，无法适用于乡村使用场景，且仅通过一次轴流式带动发电机转动会使得大量的势能未能转化为机械能，使得发电转化率不高的问题。
在实际使用中，将整个水轮机组架设在具有高低差的河流或者溪流中，位于上游的水流流入进闸机构中，再经由引流机构最终从出闸机构流出，在引流机构中流动时，水流会冲击引流机构上的水轮组，使得水轮组发生转动，将一部分水流的势能转化为水轮组的机械能，再通过外接的调速装置使得水轮机与发电机的转速进行匹配，推动发电机产生电能，实现发电。
同时，本实施例中，引流机构1两侧设置有翼板4，引流机构1上设置有引流槽14，且引流机构1截面呈“U”形，引流槽14两侧设置有对称的限位板6，所述水轮组包括多个水轮5，且水轮5中心处贯穿有转轴11，水轮5下部伸入引流槽14内，所述转轴11从对称的限位板6穿过，并与调速装置连接。
这样设计的目的在于，通过设置的翼板便于引流机构固定，使其具有更多的接触面积，设置的引流槽中便于水流流动，引流槽分别与进闸机构的进水闸口，出闸机构的出水闸口连通。
需要指出的是，水流在引流槽内带动水轮转动，为了避免水流从发电用水轮机组溢出，或者说降低水流从发电用水轮机组溢出速度，在进闸机构与引流机构连接处设置有上挡板7，上挡板7罩在引流槽14上部，同时相邻的水轮间设置有中间挡板8，在出闸机构与引流机构连接处设置有下挡板9。
还需要指出的是，随着整个引流机构的变长，在引流槽内的水流速度必然会降低，因此在中间挡板下方设置有对称的斜板15，在斜板15处制造狭窄区域，能够提高区域内水流的流速。
本实施例中，提高了一种水轮的具体结构，水轮5包括一对轮面17和多个挡水板12，所述挡水板12两端分别与两个轮面17连接，且多个所述挡水板12沿着水轮5中心呈发散排布，挡水板12上设置有透水孔13，且多个所述挡水板12上的透水孔13错位设置。
这样设计的目的在于，由于水轮一部分是位于引流槽内，水流会冲击挡水板，从而带动整个水轮转动，同时转轴11穿过水轮5，其也会随着水轮5一同转动。
需要指出的是，通常情况下在转轴与限位板间还设置有轴承部件。
同时，设置的透水孔便于水流穿过，避免水流过大使得水轮转动失速，当水流过大时，水流能从透水孔穿过，而将透水孔进行错位设置，这样当水流从透水孔穿过后并不会直接流出，而是会撞击至后续水轮的挡水板上，带动水轮转动，提高使得发电转化率。
再则，在一些使用场景中，为了避免水流中的杂物在引流槽内引发堵塞，因此在进水闸口处设置有筛网16。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，包括水轮机组、调速装置和发电机组；
所述水轮机组将具有落差的水流势能转化为机械能；
所述调速装置平衡水轮机组和发电机组的转速；
所述发电机组将水轮机组的机械能转化为电能；
所述水轮机组包括进闸机构（2）、引流机构（1）和出闸机构（3），所述进闸机构（2）与引流机构（1）的进水端连接，所述出闸机构（3）与引流机构（1）的出水端连接；
所述引流机构（1）的进水端与出水端存在高度差，且引流机构（1）的进水端位于引流机构（1）的出水端上方；
所述引流机构（1）上设置有水轮组，且水轮组的动力输出端与调速装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，所述引流机构（1）两侧设置有翼板（4），引流机构（1）上设置有引流槽（14），且引流机构（1）截面呈“U”形。
3.根据权利要求2所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，所述引流槽（14）两侧设置有对称的限位板（6），所述水轮组包括多个水轮（5），且水轮（5）中心处贯穿有转轴（11），水轮（5）下部伸入引流槽（14）内，所述转轴（11）从对称的限位板（6）穿过，并与调速装置连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，多个所述水轮（5）沿着引流机构（1）的倾斜面相同间距均匀设置。
5.根据权利要求4所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，所述水轮（5）包括一对轮面（17）和多个挡水板（12），所述挡水板（12）两端分别与两个轮面（17）连接，且多个所述挡水板（12）沿着水轮（5）中心呈发散排布。
6.根据权利要求5所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，所述挡水板（12）上设置有透水孔（13），且多个所述挡水板（12）上的透水孔（13）错位设置。
7.根据权利要求6所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，所述进闸机构（2）与引流机构（1）连接处设置有上挡板（7），所述上挡板（7）罩在引流槽（14）上部，同时相邻的所述水轮（5）间设置有中间挡板（8），所述中间挡板（8）在罩在引流槽（14）上部，出闸机构（3）与引流机构（2）连接处设置有下挡板（9）。
8.根据权利要求7所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，所述引流槽（14）内设置有对称的斜板（15），所述斜板（15）一端与引流槽（14）内壁连接，斜板（15）位于中间挡板（8）下方。
9.根据权利要求7所述的一种基于落差的水力发电系统，其特征在于，所述进闸机构（2）的进水闸口（10）处设置有筛网（16）。
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