[發明專利]航車懸吊水輪機移向落差水勢水力發電技術

無效

• 申請號: 200710017445.0
• 申請日: 2007-02-15
• 公開（公告）號: CN101245757A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 馮云善
• 申請（專利權）人: 馮云善
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B1/00;E02B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

航車懸吊水輪機移向落差水勢水力發電技術屬水資源開發利用技術。

背景技術

水力發電，長期以來普遍采用筑堤攔壩貯水發電的模式，貯設水庫勢必改變庫區周邊自然地質地貌，水庫周邊地下礦產資源開發利用受到很大影響，水庫對下游人民生命財產始終有一定的威脅感，水庫占地面積大，貯水發電建造工期長，投資大，巨大的投資金制約水力資源開發利用。

發明內容

本發明的目的是：提供一種不貯設水庫，依自然地質地形的水流瀑布，采用航車懸吊水輪機移向瀑布，瀑布沖擊水輪機旋轉，水輪機拖動發電機發電。

為了實現上述發明的目的，本發明航車懸吊水輪機移向落差水力發電技術的原理是，依據落差水的質量加速度產生的水勢能量沖擊水輪機旋轉，水輪機旋轉拖動發電機磁場旋轉，旋轉磁場切割發電機定子線圈發電，把落差水的質量加速度產生的水勢能量轉變成電能量的原理。航車懸吊水輪機移向落差水勢，水力發電技術方案是，以V型高山峽谷底面15余米的河流，平均流量500m³/h，瀑布落差25m的水資源為例設計水力發電站，瀑布的有效落差，應是25m減去歷史上最大瀑布下的河流水位高度2.5m，得22.5m。于是瀑布產生的水勢能量：500m³/h·22.5m·9.8＝110250m³/h。理論水勢能量轉換的電能量：110250m³/h÷75kg/s×0.75kw＝1102500KW，將其÷2＝551250KW，與國家標準成型600000KW發電機，相對值小于10％，于是按2臺600000KW發電機配套設計。航車懸吊水輪機移向落差水勢水力發電的技術：分為河流集水槽，移動集水槽，移動集水槽內水的控制裝置，航車跑道平臺，跑道車平臺，水輪機，兩側跑道車平臺對接的人字型支架框，航車上的水輪機與固定變速箱發電機離合聯接裝置，航車水輪機的移動裝置，動力配電柜，發電機控制系統，發電機并網。共十二個組部件。河流集水槽由石片壘砌和水泥鋼筋混凝土澆鑄兩部分組成，壘砌部分是河床兩側用片石壘砌成扇形槽，上寬16.5m，下寬15m，高1.5m，長度不小于30m的石片壘砌槽，水泥鋼筋混凝土澆鑄，是從瀑布沿起至石片壘砌槽長度60m，用水泥鋼筋混泥土澆鑄在15m河床兩側，澆鑄成與河床面構成直角梯形的上面寬500mm下面寬800mm，高1.5m兩槽幫，澆鑄時，從瀑布端向內15m鋪設60mm厚的鈮鋼板為槽底，槽底的鈮鋼板澆鑄于兩槽幫的中心線，鈮鋼槽底向上200mm，1000m兩處水平線預埋直徑φ100mm園鋼至瀑布端槽口，兩側槽幫形成對稱二層15m跑道。在集水槽入水口端的兩槽幫外側澆鑄1.5m見方平臺，又在集水槽出水口端的兩槽幫外側與幫高低持平，澆鑄5m見方兩個平臺，還在集水槽入口兩槽幫內側距槽口800mm處，從槽幫面向下垂直至河床底布設150mm寬的槽鋼滑道，兩側滑道中設有用150mm×150mm×12mm角鋼焊成長15m寬1.5m的長方形支架，支架框內用10mm直徑鋼筋焊接300mm見方的網，長方形網架兩側上方距兩側滑道100mm處焊接鋼絲繩吊環，濾網架的動力，來源于入水槽兩端1.5m見方平臺上的兩臺功率都是13kw牽引絞車。集水槽出水口兩側5m見方的兩個平臺上設有兩臺功率都是120kw，每分鐘轉數1.2m的絞車，為移動集水槽移動而設置；移動集水槽，是由兩片，長10m寬1.2m厚60mm鋼板與一塊長14.8m寬10m厚50mm鋼板焊接的槽，在兩個10m槽幫的外側，四根100mm寬，10m長槽鋼背焊接在槽幫鋼板上，兩根槽鋼焊接的位置與固定槽上兩側φ100mm跑道相吻接，焊成的長14.8m寬的移動槽，一端兩槽幫內側緊靠幫壁，由槽底垂直焊接兩根φ120mm直徑1.7m高的園鋼，兩園鋼頂部都焊接有滑輪，兩滑輪與兩個5m見方上的兩臺牽引絞車上的鋼絲繩，設置集水槽前后移動；移動集水槽中水量的控制，是集水槽口邊沿1000mm外又距兩側槽幫內側100mm位置布設兩排岔開孔徑600mm間距714mm的16個孔，在二排孔上方對應設置二排三角鐵焊接的支架，支架上設置16個相對應的電動絲杠橡膠塞柱式控制閥門，閥門的橡膠塞柱直徑從上至下由605mm至200mm逐漸縮小，當電動絲杠把園錐橡膠錐柱向上旋時，孔口入水量大，向下旋時水量則小，直至孔口被橡膠柱封閉，水流直接流出移動槽出口成瀑布傾瀉，孔口下方的水輪機不做功；設置在孔口下方的航車平臺，是位于歷史上河床最高流量水位線上方1000mm處，寬15m河床兩側從河底向上2.5m設置順河流方向長25m，寬15m的兩個375m²平臺，兩側平臺地基必須挖到河底石巖上，再依據具體地形有計劃布設多排，岔開孔位鉆深度不小于2m，孔徑大于150mm鉆孔，孔中設置不小于50mm直徑主鋼筋及φ14mm副鋼筋焊接的網架，水泥澆灌左、右對稱兩個平臺。河床兩側平臺水泥澆灌時，按上方移動集水槽中的二排落水位置預埋，變速箱、發電機、航車跑道、安裝支架螺絲，并將兩平臺水平找平，水泥壓光；兩側平臺上的軌道，設在澆鑄的平臺邊沿300mm處順河床方向兩根并列300mm寬、齒板高度150mm長20m軌道；兩軌道鋼板平臺是：兩軌道中心距1000mm，軌道上設有四個與軌道齒相吻合的直徑φ300mm的齒滾輪，兩軸間距2m，用55kg/m軌道鋼焊接的跑車支架，跑車支架上焊接一塊長3m寬1.2m厚60mm鋼板平臺；在兩鋼板平臺中間設置水輪機軸承渦座，又在兩鋼板平臺的八個角設置二個邊長15.4m，二個邊長17.8m四個等腰三角形，人字型支架框，是用150mm×150mm×12mm角鋼27根焊接成人字型支架框，是由150mm×150mm×12mm角鋼27根焊接而成，兩組尺寸相同，每組由2根17.8m和2根15.4m60角度重疊焊接成一個頂點，四根三角鋼面超內，又在一水平直線上形成外跨度17.8m，內跨度15.4m，3m寬的鋼板平臺上，這樣就形成一個3m×17.8m和3m×15.4m的外套內的兩個長方形三角錐體框，從錐體頂點向下2.5m，3.5m的內外錐體框四周焊接二層2×(4×2)根角鋼，再用1根3m焊接兩個雙人字支架頂點，最后用2根角鋼焊接兩外框內側的對角，兩對角在框中間交插成一個點，在交插點上焊接一個50噸級倒鏈吊鉤以備鉤吊水輪機軸中部的滑動軸套；水輪機，是由1根直徑φ600mm長度17600mm長軸，8個外徑φ1200mm內徑φ600mm寬1200mm的水輪，2個長度714mm內徑φ600mm外徑φ850mm滑動套吊鉤環，2個厚度400mm外徑φ1000mm內徑φ600mm離合器對接輪共15件組成，組裝時，從長軸一端距軸頭1200mm先裝1個水輪，間隔714mm裝第2個水輪間隔714mm裝第3個水輪，接著裝第1個滑動套吊鉤環，再接著裝第4個水輪，間隔714mm裝第5個水輪后，裝第2個滑動套吊鉤環，再裝第6個水輪，間隔714mm裝第7個水輪，間隔714mm裝第8個水輪，軸上裝完8個水輪后，將其吊裝在兩個跑車鋼板平臺上設置的兩個軸承渦架座內，最后在兩端軸承渦座外的軸頭上安裝兩個離合器對接輪，當整個水輪機安裝就位后，再把人字型支架上的倒鏈鉤用鋼絲繩節扣與水輪機軸上的兩個滑動套吊鉤環相接，拉倒鏈吊緊軸，這樣整個水輪機就在航車上安裝完；兩臺發電機和配套的兩臺齒輪變速箱設置在航車兩側，固定位置設在移動水槽控制孔口垂直下方延伸平臺直線上，設置的兩個齒輪變速箱內的輸入軸上設有的離合對接輪，與水輪機軸上對接輪高度必須相等，兩對接輪成一直線吻接位置時用離合器推合連接，這樣，水輪軸駁動齒輪箱的齒輪轉動，變速齒輪駁動發電機轉動。當不發電時，將水輪機與變速箱離合解離，航車水輪機撤離；航車水輪機的前后轉動，是設在航車跑道兩端的絞車掛接在航車鋼板平臺兩邊的鋼絲繩，當航車需前進時，上方兩臺絞車同時起動，將航車向前牽引，后方兩臺絞車離合器打開絞車以滾筒狀態轉動。如若航車需后退時與上述側反。四臺絞車的功率均為120kw，轉速均為每分鐘1.5m，安裝時，前后兩臺絞車的鋼繩長度及在絞車滾的位置必須試驗同步；動力配電柜，選用四屏母線連接的四個低壓配電柜，母線選用4片100mm×3600mm×10mm間隔100mm的鋁板，其中一個配電柜由500KVA變壓器低壓400V側的接線柱上，用185mm²+1×90mm²的四芯銅橡膠電纜引接在LDR-1000A型低壓配電柜的空氣開關下，再由空氣開關送至隔離刀閘下，合上隔離閘供給三個DY-800A型電柜上的母線上，四個低壓配電柜上分別有4路供電空氣開關，其中1#柜的1路、2路、3路、4路分別由空氣開關下用3×90mm²銅芯橡套電纜，接在四臺航車前后轉動的牽引絞車的電磁開關上，再由電磁開關下用相同型號電纜接在四臺絞車電機上。2#柜上的1路、2路由空氣開關下也用3×90mm²銅芯橡膠套電纜引接在移動集水槽牽引的兩臺絞車的電磁開關上，再由電磁開關下用相同型號電纜引接在兩臺較車的電機上。3路、4路用3×16mm²銅芯電纜引接在牽引固定槽入水口濾水網牽引的絞車電磁開關上，用相同型號電纜由電磁開關下引接在兩臺絞車電機上。3#柜1路、2路分別引接在二個分別有8路DY-щ動力配電柜總空氣開關下，合上總空氣開關8路小空氣開關均通電。小空氣開關下均配電磁開關，兩個配電柜上共設有16個電磁開關，每個電磁開關下都用3×6mm²電纜，引接在16個5kw電動絲杠閥門電機上。3路、4路分別引接在瀑布上方5m見方平臺，兩臺發電機控制室，用于照明、檢修、電源；發電機保護及控制系統選用國家成型配套的60萬千瓦發電機設備控制盤；發電機并網，采用二段35千伏母線，其中一段母線上設有網電電源進線柜和三相35000V/100V電壓互感器，一、二段母線用油開關斷路器和隔離閘刀相連接。二段母線是為二臺發電機供網設立的，當準備發電時才合一二段母線的聯絡開關，不發電時，聯絡開關斷開，并網裝置是先將網電的三相電壓互感器低壓100V電源，與二臺發電機電壓互感器低壓100V電源，用電壓表試驗，確信，網電與機發電機的相序一致時，再將網電的100V電源線接在同期表和同期開關上，同時把發電機與網電連接的油開關斷路器電動執行電源起動按鈕也接在同期表同期開關的操作臺上。當要并網時，把發電機油開關斷路器上的與母線相接的隔離閘刀先合上。當網電與發電機發的電壓，在同期表，頻率表，電壓表監視下同步時，按動發電機油開關執行器使油開關合閘發電機與網電并網，并網后，檢查各部是否正常，否則相應解決或解列處理后再重新并網發電，發電負荷在并網后逐漸增加，增加的辦法是加大控制的水量，發電負荷為發電機容量90％為最適宜。