CN112253355B - 渡槽引水发电*** - Google Patents

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CN112253355B CN202011126551.4A CN202011126551A CN112253355B CN 112253355 B CN112253355 B CN 112253355B CN 202011126551 A CN202011126551 A CN 202011126551A CN 112253355 B CN112253355 B CN 112253355B
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Abstract

本发明提供了一种渡槽引水发电***,属于水力发电领域。该***包括:供应水的源端水库(100);接收水流的终端水库(400);布设于所述源端水库和所述终端水库之间的渡槽(300);以及间隔地分布于所述源端水库和所述终端水库之间、且被装配于所述渡槽(300)中的若干发电装置;从所述源端水库(100)到所述终端水库(400),所述渡槽(300)的高度逐渐降低,利用落差在重力作用下,水从所述源端水库(100)沿所述渡槽(300)流向所述终端水库(400),水流推动所述发电装置做功发电。本***利用落差通过渡槽带动渡槽内布设的发电装置做功发电,可以在解决防洪的同时实现发电,具有极大的社会价值和经济价值。

Description

渡槽引水发电***
技术领域
本发明涉及水力发电领域,具体是一种渡槽引水发电***。
背景技术
传统的水电***都是通过水坝截水发电。
发明内容
本发明的目的是提供一种渡槽引水发电***。
本发明具体的技术方案如下:
一种渡槽引水发电***包括:供应水的源端水库;接收水流的终端水库;布设于所述源端水库和所述终端水库之间的渡槽;以及间隔地分布于所述源端水库和所述终端水库之间、且被装配于所述渡槽中的若干发电装置;从所述源端水库到所述终端水库,所述渡槽的高度逐渐降低,利用落差在重力作用下,水从所述源端水库沿所述渡槽流向所述终端水库,水流推动所述发电装置做功发电。
为了将经过渡槽的水流的重力势能发挥到极至,在所述渡槽的槽底、槽面和槽壁分别装配有发电装置,槽面的发电装置和槽底的发电装置包括卧式阻力轮动力发电装置,槽壁的发电装置包括立式阻力轮动力发电装置。
渡槽中的水位会发生变化,为了保证各种水位均能有效发电,槽面的发电装置还具有水轮上下调节功能,能够根据水位调节叶轮的吃水深度和阻力的大小。
为了进一步提高发电效率,槽底的发电装置除了包括卧式阻力轮动力发电装置,还包括轴流式潜水发电装置。
为了便于工程建造及提高建造速度,所述渡槽由预制好的多个单元槽拼装衔接构成。优选地,所述单元槽的安装结构包括:用于两个单元槽衔接锁紧的第一螺栓;用于单元槽和路轨固定的拉杆;以及用于保持路轨的间距的第二螺栓。
发电装置的运转会减缓水流速度,导致渡槽后段的水量变小,进而导致渡槽后段的发电效率下降。为解决该问题,所述渡槽引水发电***进一步还包括补水槽,所述补水槽布设于所述源端水库和所述终端水库之间,并通过补水管和补水泵与所述渡槽相连,以向所述渡槽补充水,保证所述渡槽的各段均具有足以推动发电装置的水流量。
为了提高空间利用率,所述渡槽引水发电***还包括光伏发电***,所述光伏发电***通过支架布设于所述渡槽的上方。
为了提高空间利用率,所述渡槽引水发电***包括上层渡槽、中层渡槽和下层渡槽,所述上层渡槽与所述源端水库的泄洪口相连,所述中层渡槽与所述源端水库大坝的原有发电装置的排水口水头相连,所述上层渡槽和所述中层渡槽通过高架路支撑,所述下层渡槽以河床底为基面铺设轨道,以排沙口下水相连。在提高空间利用率的同时,实现了防洪引水发电。
为了方便***的维护,所述渡槽引水发电***还包括:沿所述高架路布设的行车轨;可沿所述行车轨运动的、用于搬运所述渡槽或发电装置的更换和维修车;以及布设于所述高架路一侧的维修站和变电站。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明打破了现有的水力发电模式,创建了一种新的水力发电模式,利用落差通过渡槽带动渡槽内布设的发电装置做功发电。
采用该***,可以将南方汛期的洪水调往北方,解决防洪的同时实现发电,因而具有极大的社会价值和经济价值。
附图说明
图1为渡槽引水发电***的应用场景示意图;
图2-4为一节槽内的发电装置的示意图;
图5-6为渡槽的衔接及安装结构示意图;
图7-9为槽面的发电装置的示意图;
图10-12为槽壁的发电装置的示意图;
图13-16为槽底的发电装置的示意图;
图17-18为轴流式潜水发电装置在渡槽内的安装示意图;
图19为本***靠近源端水库的结构示意图;
图20-22为***中的维修车、维修站、补水槽和光伏发电***的示意图。
附图标记:
100、源端水库;110、水坝;
210、第一发电装置;211、第一机架;212、第一阻力轮;213、第一手轮;214、丝杆;215、滑块;
220、第二发电装置;221、第二飞轮;222、第二发电机;223、横梁;224、第二阻力轮;225、轴承座;226、导流板;227、第一箭头;
230、第三发电装置;231、过梁;232、第三飞轮;233、第三阻力轮;234、链轮;235、第三发电机;236、链条;237、挡水板;238、第二箭头;
240、第四发电装置;
300、渡槽;301、拉杆;302、单元槽;303、第一螺栓;304、橡胶密封圈;305、第二螺栓;306、夹板;
310、上层;320、中层;330、下层;
400、终端水库;
500、路轨;
600、高架路;
700、地枕;
800、维修站和变电站;
900、更换和维修车;
1000、行车轨;
1101、补水管;1102、补水泵;1103、水阀;
1200、光伏发电***;1201、钢架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1示意性表示了本渡槽引水发电***的应用场景。如图1所示,本渡槽引水发电***包括:供应水的源端水库100;接收水流的终端水库400;布设于所述源端水库100和所述终端水库400之间的渡槽300;以及间隔地分布于所述源端水库100和所述终端水库400之间、且被装配于所述渡槽300中的若干发电装置。而且,从所述源端水库100到所述终端水库400,所述渡槽300的高度逐渐降低,这样,利用落差在重力作用下,水从所述源端水库100沿所述渡槽300流向所述终端水库400,在此过程中,水流推动发电装置做功发电。
图2、图3、图4中示意性表示了一节单元槽内的发电装置。其中图2为侧视状态,图3为俯视状态,图4为端视状态。由图2-4可见,在渡槽300的槽底、槽面和槽壁分别装配有发电装置,为便于区分,以下将槽面的发电装置称为第一发电装置210,将槽壁的发电装置称为第二发电装置220,将槽底的两种发电装置分别称为第三发电装置230和第四发电装置240。第一发电装置210和第三发电装置230采用卧式阻力轮动力发电装置,第二发电装置220采用立式阻力轮动力发电装置,第四发电装置240采用轴流式潜水发电装置。如图4中所示,渡槽由路轨500支撑于高架路600上。
为了方便工程建造及提高建造速度,渡槽300采用预制好的单元槽302拼装衔接构成,由工厂量产好单元槽302,在单元槽内安装好各种发电装置,然后运到路面轨道上拼装衔接构成渡槽300。图5和图6示意性表示了渡槽300的衔接及安装结构。由图5和图6可见,渡槽300由多个单元槽302衔接而成,相邻两个单元槽302通过第一螺栓303组合锁紧,在相邻两个单元槽302的衔接部通过橡胶密封圈304密封,单元槽302和路轨500之间通过拉杆301固定,两个路轨500通过第二螺栓305保持在固定的距离,路轨500承载于地枕700上,路轨500的两侧设有夹板306,通过上述结构将单元槽302组成渡槽300,并承载于地枕700。其中,单元槽302可用金属制作,也可用钢筋混凝土制作,单元槽302的长、宽、高可以根据发电装置的数量、排布密度而设定,同时还需考虑便于运输和安装。
图7、图8、图9示意性表示了第一发电装置210(槽面的发电装置),其中图7为端视状态,图8为俯视状态,图9为侧视状态。第一发电装置210为卧式阻力轮动力发电装置,包括第一机架211和第一阻力轮212,第一阻力轮212轴支于第一机架211,第一机架211固定在渡槽300的口部,从而将第一阻力轮212支撑在渡槽300的槽面或者说槽口部,在第一阻力轮212和第一机架211间设有高度调节装置,高度调节装置包括丝杆214、滑块215和第一手轮213,滑块215和第一阻力轮212固定,丝杆214与第一机架211转动配合,手轮固定在丝杆214的顶端,转动第一手轮213时,带动丝杆214转动,驱动滑块215向上或向下运动,进而调节第一阻力轮212的高度。由于渡槽300的不同区段、或者同一区段在不同时期,其中的水位可能不同,通过上述高度调节装置,可以方便地将第一阻力轮212调节至能够被水流驱动的高度,从而能够保证被水流驱动做功发电。
图10、图11、图12示意性表示了第二发电装置220(槽壁的发电装置),其中图10为端视状态,图11为俯视状态,图12为A-A剖视图。该第二发电装置220为立式阻力轮动力发电装置,包括第二阻力轮224、第二飞轮221和第二发电机222,第二阻力轮224通过横梁223和轴承座225沿竖向安装于渡槽300内,渡槽300的内壁和第二阻力轮224之间设有导流板226、以引导水流从特定方向冲击第二阻力轮224,第二发电机222安装于横梁223上、并与第二阻力轮224传动配合,第二飞轮221安装于第二阻力轮224的转轴上。图12中第一箭头227表示渡槽300内的水流方向,在导流板226作用下,水流从第二阻力轮224的一侧冲击第二阻力轮224,使第二阻力轮224转动,带动第二发电机222发电。
图13、图14、图15、图16示意性表示了第三发电装置230(槽底的一种发电装置),其中图13为端视状态,图14为俯视状态,图15为侧视状态,图16为B-B剖视图。该第三发电装置230为卧式阻力轮动力发电装置,包括第三阻力轮233、第三发电机235和第三飞轮232,第三发电机235安装于渡槽300顶部的过梁231,第三阻力轮233水平地支撑在渡槽300底部,第三飞轮232安装在第三阻力轮233的转轴上,转轴端部从渡槽300侧壁穿出,通过链轮234和链条236与第三发电机235的动力轴传动连接,第三阻力轮233还设有挡水板237、以引导水流从特定方向冲击第三阻力轮233。图16中第二箭头238表示水流方向,在挡水板237的作用下,水流从第三阻力轮233的一侧冲击第三阻力轮233,使第三阻力轮233转动,带动第三发电机235发电。
由图2可见,在渡槽300的槽底除了第三发电装置230(卧式阻力轮动力发电装置)外,还安装有第四发电装置240,以充分利用水流做功发电,第四发电装置240为轴流式潜水发电装置。图17和图18示意性表示了第四发电装置240在渡槽300内的安装方式,图17为侧视状态,图18为端视状态。如图17、18所示,第四发电装置240沿水流方向配置,与渡槽300的槽底相固定,当水流从轴流式潜水发电装置的筒体内流过时,带动筒体内的叶轮转动,从而带动发电机发电。
图19示意性表示了本***靠近源端水库100的结构。如图19所示,在本实施例中包括多层渡槽300,具体包括上层310、中层320和下层330,其中,上层310与所述源端水库100的泄洪口相连,中层320与所述源端水库100的大坝的原有发电装置的排水口水头相连,上层310和中层320通过高架路支撑,下层以河床底为基面铺设轨道,以排沙口下水相连,在源端水库100的水坝110设有闸门,以控制流入各渡槽的水。上层310主要用于泄洪,将每处汛期洪水引至缺水地区,在引水途中同时发电。中层320主要是将坝区原有发电***发电后的出水再利用。下层330则主要将坝底水通过渡槽发电。
图20、图21、图22示意性表示了渡槽引水发电***中的维修车900、维修站800、补水槽和光伏发电***1200,其中图20为侧视状态,图21为俯视状态,图22为端视状态。
由图20、图21、图22可见,本渡槽引水发电***还包括补水槽,补水槽通过补水管1101和补水泵1102与所述渡槽300相连,补水管1101设有水阀1103,补水泵1102将补水槽的水通过补水管1101和水阀1103泵入所述渡槽300,保证所述渡槽300的各段均具有足以推动发电装置的水流。补水槽的结构与渡槽300类似,也是布设于所述源端水库100和所述终端水库400之间,只是补水槽内没有发电装置。通过补水,可以解决由于发电装置引起的渡槽300后段水量小、发电效率低的问题。
由图20、图21、图22可见,渡槽300支撑在高架路600,沿所述高架路600还布设有行车轨1000,行车轨1000布设有更换和维修车900,所述高架路600一侧还布设有维修站和变电站800,更换和维修车900可在所述行车轨1000运行,将渡槽300或发电装置运送到维修站,以对本渡槽引水发电***进行维修和更换。
由图21、图22可见,本***中包括并排的多条渡槽300,采用并排的多条渡槽300,可以进一步提高发电量。
由图20、图22可见,在渡槽300的上方通过钢架1201布设有光伏发电***1200,可以实现太阳能发电。利用渡槽300作为光伏发电的载体,一方面提高了空间利用率,另一方面可以节约建设成本。
由上述可见,本发明创建了一种新的水力发电模式,通过水流管控、利用落差通过渡槽300带动渡槽300内布设的发电装置做功发电。该发电***可以在小区域内实施,也可以在大区域实施,例如可以将南方汛期的洪水调往北方,解决防洪的同时实现发电。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容,并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种渡槽引水发电***,其特征在于,包括:
供应水的源端水库(100);
接收水流的终端水库(400);
布设于所述源端水库(100)和所述终端水库(400)之间的渡槽(300);
布设于所述源端水库(100)和所述终端水库(400)之间的补水槽;以及
间隔地分布于所述源端水库(100)和所述终端水库(400)之间、且被装配于所述渡槽(300)中的若干发电装置,所述若干发电装置包括:配置于渡槽槽面的卧式阻力轮动力发电装置、配置于渡槽槽底的卧式阻力轮动力发电装置和轴流式潜水发电装置、以及配置于渡槽槽壁的立式阻力轮动力发电装置,其中,槽面的发电装置具有水轮上下调节功能,能够根据水位调节叶轮的吃水深度和阻力的大小,槽面的发电装置包括第一机架和第一阻力轮,第一阻力轮轴支于第一机架,第一机架固定在渡槽的口部,将第一阻力轮支撑在渡槽的槽口部,在第一阻力轮和第一机架间设有高度调节装置,高度调节装置包括丝杆、滑块和第一手轮,滑块和第一阻力轮固定,丝杆与第一机架转动配合,手轮固定在丝杆的顶端;槽壁的发电装置包括第二阻力轮、第二飞轮和第二发电机,第二阻力轮通过横梁和轴承座沿竖向安装于渡槽内,渡槽的内壁和第二阻力轮的与水流方向相对的一端之间设有凹弧形的导流板,以引导水流从特定方向冲击第二阻力轮,第二发电机安装于横梁上、并与第二阻力轮传动配合,第二飞轮安装于第二阻力轮的转轴上,在导流板作用下,水流从第二阻力轮的一侧冲击第二阻力轮,使第二阻力轮转动,带动第二发电机发电;槽底的阻力轮动力发电装置包括第三阻力轮、第三发电机和第三飞轮,第三发电机安装于渡槽顶部的过梁,第三阻力轮水平地支撑在渡槽底部,第三飞轮安装在第三阻力轮的转轴上,转轴端部从渡槽侧壁穿出,通过链轮和链条与第三发电机的动力轴传动连接,第三阻力轮的上侧还设有挡水板、以引导水流从第三阻力轮的侧下方冲击第三阻力轮;槽底的轴流式潜水发电装置与渡槽的槽底相固定,当水流从轴流式潜水发电装置的筒体内流过时,带动筒体内的叶轮转动,从而带动发电机发电;
所述补水槽通过补水管(1101)和补水泵(1102)与所述渡槽(300)相连,以向所述渡槽(300)补充水,保证所述渡槽(300)的各段均具有足以推动发电装置的水流量;
从所述源端水库(100)到所述终端水库(400),所述渡槽(300)的高度逐渐降低,利用落差在重力作用下,水从所述源端水库(100)沿所述渡槽(300)流向所述终端水库(400),水流推动所述发电装置做功发电。
2.根据权利要求1所述的渡槽引水发电***,其特征在于:所述渡槽(300)是由工厂量产预制好多个单元槽,在槽内装配好各种不同类型的发电装置运到路面轨道上拼装衔接构成。
3.根据权利要求2所述的渡槽引水发电***,其特征在于:所述单元槽(302)的安装结构包括:
用于两个单元槽(302)衔接锁紧的第一螺栓(303);
用于单元槽(302)和路轨(500)固定的拉杆(301);以及
用于保持路轨(500)的间距的第二螺栓(305)。
4.根据权利要求1所述的渡槽引水发电***,其特征在于:所述渡槽引水发电***还包括光伏发电***(1200),所述光伏发电***(1200)通过支架布设于高架路渡槽(300)的上方。
5.根据权利要求1所述的渡槽引水发电***,其特征在于:所述渡槽引水发电***包括上层渡槽、中层渡槽和下层渡槽,所述上层渡槽与所述源端水库(100)的泄洪口相连,所述中层渡槽与所述源端水库大坝的原有发电装置的排水口水头相连,所述上层渡槽和所述中层渡槽通过高架路(600)支撑,所述下层渡槽以河床底为基面铺设轨道,以排沙口下水相连。
6.根据权利要求5所述的渡槽(300)引水发电***,其特征在于:所述渡槽引水发电***还包括:
沿所述高架路(600)布设的行车轨(1000);
可沿所述行车轨(1000)运动的、用于搬运所述渡槽(300)或发电装置的更换和维修车(900);以及
布设于所述高架路(600)一侧的维修站和变电站(800)。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101798984A (zh) * 2009-02-10 2010-08-11 李贵祥 以空间距离换动能的水力发电技术
TW201219645A (en) * 2010-11-05 2012-05-16 Jia-Le Fang characterized by the pressure of the water weight in the storage tank and the potential of the water depth in the pipeline along with the water storage height can jointly drive the power generator outside the pipeline to generate electricity
US9797107B1 (en) * 2016-05-27 2017-10-24 Kuo-Chang Huang Hydroelectric power generating apparatus
CN107558533A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 浙江大学 山地丘陵地区雨水雨能发电***及方法

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