CN206801759U - 一种水能发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种水能发电装置，包括上游水渠、出水闸门、压力水管、发电机、主轴、控制器、发电转子和下游水渠，所述压力水管上端连接上游水渠，所述压力水管的下端连接下游水渠，所述上游水渠与压力水管的连接处设置出水闸门，所述发电转子通过主轴与发电机相连，所述压力水管分为倾斜段和垂直段，所述压力水管的倾斜段设置流量控制器，所述主轴延伸至压力水管的垂直段外，所述主轴上设置位移传感器一和位移传感器二，所述控制器能够控制主轴的升降，所述水能发电装置与储电装置相连。本实用新型借助已有的高水位实现重力势能转化为电能，不需要再安装水泵将水运输至高水位，节能环保，能源利用率高。

Description

一种水能发电装置
技术领域
本实用新型涉及水力发电领域，尤其涉及一种水能发电装置。
背景技术
电能资源是宝贵的，之前电能的生产基本上是火力燃料发电，但是燃料是不可再生资源，并且还会燃烧出的气体还会对大气环境造成污染，而采用水能发电可以避免传统发电的缺点。此外，水能发电产后产生的电能如何方便经济的储能仍是主要问题。目前，美国采用的是超导储能，但是成本太高。因此，迫切需要设计一种用于污水处理厂的水能发电装置与电能储能装置，进一步提高水力资源的利用率。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型公开了一种水能发电装置。
为了达到以上目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种水能发电装置，包括上游水渠、出水闸门、压力水管、发电机、主轴、控制器、发电转子和下游水渠，所述压力水管上端连接上游水渠，所述压力水管的下端连接下游水渠，所述上游水渠与压力水管的连接处设置出水闸门，所述发电转子通过主轴与发电机相连，所述压力水管分为倾斜段和垂直段，所述压力水管的倾斜段设置流量控制器，所述主轴延伸至压力水管的垂直段外，所述主轴上设置位移传感器一和位移传感器二，所述流量控制器、位移传感器一和位移传感器二与控制器相连，所述控制器能够控制主轴的升降，所述水能发电装置与储电装置相连。
优选地，所述上游水渠内设置液位计，所述液位计与控制器相连。
优选地，所述主轴上设置转速传感器，所述转速传感器与控制器相连。
优选地，所述发电转子上设置温度传感器，所述温度传感器与控制器相连。
优选地，所述压力水管的直径为600mm。
优选地，所述发电转子由304奥氏体不锈钢材料制成。
优选地，所述下游水渠与压力水管的连接处设置阀门。
优选地，所述发电转子的数量为一个或多个。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型借助已有的高水位实现重力势能转化为电能，不需要再安装水泵将水运输至高水位，节能环保，能源利用率高；
2、本实用新型只需要抬高出水闸门高度，可增大出水流量，高流速出水流经发电装置，驱动转子更加快速转动，从而使发电机高功率运行，则产生的电能增加，不需要加装其它复杂的设备，成本较低，维护方便；
3、本实用新型设置储电装置，经水能发电产生的电能的一部分输入至电能储能装置进行储存，有利于合理利用发电；
4、本实用新型产生的上游水渠内设置液位计，有利于对水位进行监控；
5、本实用新型设置转速传感器和温度传感器，能够有效监控发电转子的转速和温度，防止其过载，控制器根据传输数据进行处理，控制主轴升降，自动化程度高，有利于保护发电转子；
6、本实用新型的发电转子由304奥氏体不锈钢材料制成，耐磨且不易被水腐蚀，使用寿命长，便于维修。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的产电-储电电路拓扑图。
附图标记列表：1、上游水渠；2、出水闸门；3、压力水管；4、发电机；5、主轴；6、发电转子；7、下游水渠；8、位移传感器一；9、位移传感器二；10、液位计；11、水能发电装置；12、储电装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-2所示，一种水能发电装置，包括上游水渠1、出水闸门2、直径为600mm的压力水管3、发电机4、主轴5、控制器、一个或多个发电转子6和下游水渠7，下游水渠7与压力水管3的连接处设置阀门，压力水管3上端连接上游水渠1，压力水管3的下端连接下游水渠7，上游水渠1与压力水管3的连接处设置出水闸门2，发电转子6通过主轴5与发电机4相连，压力水管3分为倾斜段和垂直段，压力水管3的倾斜段设置流量控制器，主轴5延伸至压力水管3的垂直段外，主轴上设置位移传感器一8和位移传感器二9，流量控制器、位移传感器一8和位移传感器二9与控制器相连，控制器能够控制主轴5的升降，水能发电装置与储电装置相连，，有利于合理利用发电，上游水渠1内设置液位计10，有利于对水位进行监控，液位计10与控制器相连，主轴5上设置转速传感器，转速传感器与控制器相连，发电转子4上设置温度传感器，温度传感器与控制器相连，转速传感器和温度传感器的设置能够有效监控发电转子的转速和温度，防止其过载，控制器根据传输数据进行处理，自动化程度高，有利于保护发电转子。发电转子4由304奥氏体不锈钢材料制成，耐磨且不易被水腐蚀，使用寿命长，便于维修。
水能发电分为电能产生和电能储能两个个方面。水能发电电量的产生通过出水水渠与水能发电装置来实现，并借助重力势能的物理原理。在六圩污水处理厂的出水水渠3.5m高处修建上游水渠1，并在上游水渠1安装出水闸门2。出水闸门2外连接管径为600mm压力水管3的进水端。发电装置采用轴流式发电机组，发电机为50Kw无刷永磁同步，发电机转速为500r/min，实际工作效率为75%，出水发电流量为1.1立方米/秒。
本实用新型的工作原理是：经过排水泵提升后的尾水在上游水渠1蓄至3.5m高度后，打开出水闸门2，尾水通过重力作用从上游水渠1流出，经压力管水管3流经下端处的发电装置，最终尾水通过管道流向下游水位排出。根据重力势能转化为电能的原理，快速流动的尾水带动发电装置中的发电转子6旋转，而发电机4又与发电装置中的发电转子6同轴，旋转的发电转子6又驱动发电机4工作从而产生电能。若关闭上游水渠1的出水闸门2，则没有尾水带动发电装置中的发电转子6旋转，发电转子6无法驱动发电机4工作发电，暂停水能发电。通过出水的重力势能转化为电能的物理方法，达到水能发电的目的。
水能发电装置11与储电装置12通过电路拓扑结构连接，从而具备产电—储电—供电的功能。具体实施步骤为：
a、在水能发电有电能产生的情况下，闭合开关K1、K2，产生的电能经直流母线一部分用于厂区供电，另一部分输入给储电装置12，电量驱动储电装置12内的转轮旋转，电能以机械能的形式完成储存；
b、在水能发电没有电能产生的情况下，保持开关K2常开，此时没有电能经直流母线输入给电能储能装置，之前储电装置12内的转轮储存的机械能驱动电机转子绕定子旋转产生电能，机械能转化的电能经常闭开关K3给厂区供电。
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种水能发电装置，其特征在于：包括上游水渠、出水闸门、压力水管、发电机、主轴、控制器、发电转子和下游水渠，所述压力水管上端连接上游水渠，所述压力水管的下端连接下游水渠，所述上游水渠与压力水管的连接处设置出水闸门，所述发电转子通过主轴与发电机相连，所述压力水管分为倾斜段和垂直段，所述压力水管的倾斜段设置流量控制器，所述主轴延伸至压力水管的垂直段外，所述主轴上设置位移传感器一和位移传感器二，所述流量控制器、位移传感器一和位移传感器二与控制器相连，所述控制器能够控制主轴的升降，所述水能发电装置与储电装置相连。
2.如权利要求1所述的一种水能发电装置，其特征在于：所述上游水渠内设置液位计，所述液位计与控制器相连。
3.如权利要求1所述的一种水能发电装置，其特征在于：所述主轴上设置转速传感器，所述转速传感器与控制器相连。
4.如权利要求1所述的一种水能发电装置，其特征在于：所述发电转子上设置温度传感器，所述温度传感器与控制器相连。
5.如权利要求1所述的一种水能发电装置，其特征在于：所述压力水管的直径为600mm。
6.如权利要求1所述的一种水能发电装置，其特征在于：所述发电转子由304奥氏体不锈钢材料制成。
7.如权利要求1所述的一种水能发电装置，其特征在于：所述下游水渠与压力水管的连接处设置阀门。
8.如权利要求1所述的一种水能发电装置，其特征在于：所述发电转子的数量为一个或多个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113818982A (zh) * 2021-09-24 2021-12-21 谭资润 一种无需建造拦河坝的水能机发电***

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