閘背式水能發(fā)電站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于低水頭水能發(fā)電站技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種閘背式水能發(fā)電站。廣泛適用于利用海灣、海濱、江河水道、渠系、水庫、湖泊、景觀水域已建的和新建的各種有一定供排水流量的水閘背上建造的水能發(fā)電站。
【背景技術(shù)】
[0002]水電是清潔能源，可再生、無污染，運行費用低，便于進行電力調(diào)峰。自古以來對水動能的開發(fā)利用，都會采用各種水閘來進行集、排水、防洪調(diào)控等。但是，縱觀需要的水閘，沒有同時用于發(fā)電先例。宄其原因，與現(xiàn)有水輪機組的構(gòu)造有直接的關(guān)系。傳統(tǒng)水輪機組的水輪機和水輪機室是封閉式設(shè)計，水輪機在水輪機室內(nèi)為縱向設(shè)置，啄水方式為縱向啄水，這樣，水輪機的啟動和工作就依賴水頭的壓力，需滿足一定的落差才能正常啟動工作。而現(xiàn)有通過水閘調(diào)控的過流水能根本達不到啟動水輪機工作的條件，更不具備對過流水能同步實現(xiàn)發(fā)電、調(diào)控的功能，故而至今這些大量的動能水沒有能夠用于發(fā)電，所以，目前各類水閘仍只能發(fā)揮單一調(diào)控功能。
[0003]在此背景下，本實用新型人通過多年潛心研宄，發(fā)明的“空腔無軸水自潤滑水輪機(ZL201420012505.5)，同步帶傳動增速器(ZL201420012329.5)，水下調(diào)速水閘(ZL201420012352.4) ”和另案申請的“分體式水輪機室”，使通過水閘調(diào)控的過流水能得以充分利用，可在海灣、海濱、江河水道、渠系、水庫、湖泊、景觀水域已建成和新建的各種水閘背上改建和新建大、中、小型閘背水能發(fā)電站，使傳統(tǒng)的無法發(fā)電的水閘設(shè)備實現(xiàn)發(fā)電、調(diào)控雙重功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的由此產(chǎn)生，提出一種閘背式水能發(fā)電站，通過在水閘上建造水電站，使通過水閘調(diào)控的過流水能得以充分利用，使水閘設(shè)備同時具備發(fā)電、調(diào)控雙重功能，拓展了水電站的建造領(lǐng)域，降低了建造成本，并且易于實施。
[0005]本實用新型實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是:一種閘背式水能發(fā)電站，在所述的水閘開有進水口，在水閘上設(shè)置有主要由水輪機、同步帶傳動增速器、發(fā)電機、水輪機室和站房組成的水電站，所述水輪機的啄水方式為橫向啄水，水輪機在旋轉(zhuǎn)時始終只有部分與過流水接觸并做功。
[0006]本實用新型所述水輪機在旋轉(zhuǎn)時，始終只有周長的四分之一與過流水接觸并做功。
[0007]本實用新型所述水輪機室的底部為水閘下面的堤壩，其位于水輪機下部的地表面上具有向下的并與河床接壤的弧形過渡面，該弧形過渡面與與水輪機周長的四分之一弧面吻合。
[0008]本實用新型在所述的水閘的進水口部位設(shè)置有調(diào)速水閘。
[0009]本實用新型所述的水輪機采用的空腔無軸水自潤滑水輪機。
[0010]本實用新型所述的水輪機通過擋水板橫向固定支撐在站房底梁的下端面上。
[0011]本實用新型所述同步帶傳動增速器和發(fā)電機均固定在站房底梁的上端面上。
[0012]本實用新型在所述站房底梁上設(shè)置有站房墻體，在站房墻體上端連接有頂梁，頂梁上安裝有安全護欄，站房內(nèi)還設(shè)置有工作梯。
[0013]本實用新型所述水輪機室的底部與水閘進水口之間進入的過流水形成S線水流發(fā)電模式。
[0014]本實用新型所述水輪機室的底部與由水閘下部和水輪機室上端面之間進入的過流水形成一字水流發(fā)電模式。
[0015]本實用新型通過在調(diào)控水閘上建造水電站，在不影響水閘現(xiàn)有調(diào)控水能的功能下，使水閘設(shè)備同時具備了發(fā)電、調(diào)控雙重功能。由于在水閘上建造水電站尚屬首創(chuàng)，因此，拓展了水電站的建造領(lǐng)域，降低了建造成本，并且易于實施。可在海灣、海濱、江河水道、渠系、水庫、湖泊、景觀水域已建成和新建的各種水閘背上改建和新建大、中、小型閘背水能發(fā)電站，應(yīng)用范圍非常廣泛。
[0016]主要優(yōu)特點如下:
[0017]一、結(jié)構(gòu)簡單實用，施工方便。
[0018]二、改建、新建成本低，綜合利用效益功能突出。
[0019]三、可以在海洋潮汐、江河等.....水域利用各種水閘排、集群、大型化建站。
[0020]四、小河、溪流建個水閘即可發(fā)電又可防洪。也可在小河、溪流上串連集群建站。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2A是本實用新型其中一種使用狀態(tài)的示意圖。
[0023]圖2B是本實用新型另外一種使用狀態(tài)的示意圖。
[0024]圖中:1、水輪機，2、同步帶傳動增速器，3、發(fā)電機，4、擋水板，5、站房底梁，6、水閘，
7、水輪機室，8、工作梯，9、調(diào)速水閘，10、站房墻體，11、安全護欄。
【具體實施方式】
[0025]結(jié)合附圖，給出本實用新型的實施例如下:
[0026]如圖1所示:本實施例所述的閘背式水能發(fā)電站主要由水輪機1、同步帶傳動增速器2、發(fā)電機3、水閘6、水輪機室7、調(diào)速水閘9及站房組成，水閘6可以是公知設(shè)備的任意一種水閘。在水閘6的下部設(shè)有進水口，并在該進水口部位設(shè)置有調(diào)速水閘9，所述的調(diào)速水閘9采用的是本實用新型人已申請的“水下調(diào)速水閘(ZL201420012352.4) ”專利，其連接在水閘6前面(迎水面)，與水閘6滑動連接。在水閘6背面(背水面)連接有水輪機1、同步帶傳動增速器2、發(fā)電機3和站房，所述的水輪機I橫向設(shè)置在站房內(nèi)，啄水方式為橫向啄水。采用的是本實用新型人已申請的“空腔無軸水自潤滑水輪機(ZL201420012505.5) ”專利。所述的水輪機I通過擋水板4固定支撐在站房的底梁5下端面上，即水輪機I的兩側(cè)端分別與擋水板4連接，擋水板4的上端分別與站房底梁的下端面固定連接，站房底梁5的與水閘6固定連接。同步帶傳動增速器2和發(fā)電機3均固定在站房底梁5的上端面上，所述的同步帶傳動增速器2采用的是本實用新型人已申請的“同步帶傳動增速器(ZL201420012329.5)”專利，發(fā)電機3采用的是常規(guī)的發(fā)電機。所述同步帶傳動增速器2的輸入端與水輪機I的輸出端連接、輸出端與發(fā)電機的輸入端連接。所述水輪機室7的底部位于水閘6的下面，利用堤壩建造，采用砼體施工制作。可以直接將堤壩建造成水輪機室的底部，也可將現(xiàn)有的堤壩改造成水輪機室的底部，由此能夠大幅度降低建造成本，并且易于實施。水輪機室7包含站房底梁5的下面、水輪機室的底部上面和水閘6之間的空間。在水輪機室7底部位于水輪機I下部的地表面上具有向下的并與河床接壤的弧形過渡面，該弧形過渡面與與水輪機周長的四分之一弧面吻合。作用是:當水輪機隨著水閘下降至該部位時，能夠正常工作，并與由水閘6進水口進入的過流水形成S線水流發(fā)電模式；當水輪機隨著水閘上升至離開該部位時，與由水閘6下部和水輪機室7上端面之間進入的過流水形成一字水流發(fā)電模式。另夕卜，水輪機在旋轉(zhuǎn)過程中，始終只有周長的四分之一與過流水接觸并做功產(chǎn)生動力，另外的部分則不與過流水接觸，在大氣之中旋轉(zhuǎn)，且啄水方式為橫向啄水。由此，降低了對水頭壓力的依賴。在站房底梁5的另外三側(cè)均設(shè)置有站房墻體10，站房墻體10的上端連接有頂梁，頂梁上安裝有安全護欄11，在站房內(nèi)還設(shè)置有工作梯8。
[0027]本實用新型在使用時，有兩種工作狀態(tài):
[0028]圖2A所示為應(yīng)用于常態(tài)庫容水域發(fā)電:啟動調(diào)速水閘9，開啟水閘6上的進水口，過流水從水閘6的進水口沿下行進入水輪機I的水斗，在擋水板4和水輪機室7的擠壓下，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，形成S線水流發(fā)電模式，水輪機產(chǎn)生的動能傳給同步帶傳動增速器2輸入軸，同步帶傳動增速器將增速后的動能由輸出軸傳至發(fā)電機3發(fā)電。做工后的過流水排入河床。
[0029]圖2B所示為防洪和水位變化狀態(tài)下的發(fā)電:當水位上升時，啟動調(diào)速水閘9，關(guān)閉水閘6上的進水口，提升水閘6，使調(diào)速水閘9隨水閘6同時上升至一線發(fā)電水位。這時過流水從水閘6下部和水輪機室7上端面之間直接沖擊水輪機I的水斗葉片，推動水輪機旋轉(zhuǎn)和連續(xù)旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生的動能傳給同步帶傳動增速器2的輸入軸，同步帶傳動增速器將增速后的動能由輸出軸傳至發(fā)電機3實施發(fā)電。做工后的過流水排入河床。
[0030]當水位下降時，由升降系統(tǒng)控制水閘6始終在一線水位發(fā)電。當一線水位與河床水位水面接近時，啟動調(diào)速水閘9，關(guān)閉水閘6上的進水口，下降水閘6，轉(zhuǎn)換為S線水流發(fā)電模式，如此循環(huán)進行發(fā)電。
【主權(quán)項】
1.一種閘背式水能發(fā)電站，包括水閘(6)，其特征是:在所述的水閘(6)開有進水口，在水閘(6)上設(shè)置有主要由水輪機(1)、同步帶傳動增速器(2)、發(fā)電機(3)、水輪機室(7)和站房組成的水電站，所述水輪機(I)的啄水方式為橫向啄水，水輪機(I)在旋轉(zhuǎn)時始終只有部分與過流水接觸并做功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:所述水輪機(I)在旋轉(zhuǎn)時，始終只有周長的四分之一與過流水接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:所述 水輪機室(7)的底部為水閘(6)下面的堤壩，其位于水輪機(I)下部的地表面上具有向下的并與河床接壤的弧形過渡面，該弧形過渡面與與水輪機周長的四分之一弧面吻合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:在所述的水閘(6)的進水口部位設(shè)置有調(diào)速水閘(9 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:所述的水輪機(I)采用的空腔無軸水自潤滑水輪機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:所述的水輪機(I)通過擋水板(4 )橫向固定支撐在站房底梁(5 )的下端面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:所述同步帶傳動增速器(2)和發(fā)電機(3)均固定在站房底梁(5)的上端面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:在所述站房底梁(5)上設(shè)置有站房墻體(10)，在站房墻體上端連接有頂梁，頂梁上安裝有安全護欄(11 )，站房內(nèi)還設(shè)置有工作梯(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:所述水輪機室(7)的底部與水閘(6)進水口之間進入的過流水形成S線水流發(fā)電模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閘背式水能發(fā)電站，其特征是:所述水輪機室(7)的底部與由水閘(6)下部和水輪機室(7)上端面之間進入的過流水形成一字水流發(fā)電模式。
【專利摘要】本實用新型公開的閘背式水能發(fā)電站是在水閘（6）開有進水口，在水閘（6）上設(shè)置有主要由水輪機（1）、同步帶傳動增速器（2）、發(fā)電機（3）、水輪機室（7）和站房組成的水電站，所述水輪機（1）的啄水方式為橫向啄水，水輪機（1）在旋轉(zhuǎn)時始終只有部分與過流水接觸并做功。本實用新型通過在調(diào)控水閘上建造水電站，在不影響水閘現(xiàn)有調(diào)控水能的功能下，使水閘設(shè)備同時具備了發(fā)電、調(diào)控雙重功能。由于在水閘上建造水電站尚屬首創(chuàng)，因此，拓展了水電站的建造領(lǐng)域，降低了建造成本，并且易于實施?？稍诤?、海濱、江河水道、渠系、水庫、湖泊、景觀水域已建成和新建的各種水閘背上改建和新建大、中、小型閘背水能發(fā)電站，應(yīng)用范圍非常廣泛。
【IPC分類】F03B3-12, F03B3-00
【公開號】CN204572309
【申請?zhí)枴緾N201520005740
【發(fā)明人】梁士周
【申請人】洛陽市四洲水能發(fā)電科技有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年1月6日