[發(fā)明專利]單輪巨型凹面葉片水輪機(jī)水力發(fā)電站

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810131737.1
• 申請(qǐng)日: 2008-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN101603494A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張志國
• 主分類號(hào): F03B13/00
• 分類號(hào): F03B13/00;F03B3/12;F03B3/18;F03B11/00;F16D3/16
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本發(fā)明涉及一種自然河流中的無壩、無渠、無堰型水上漂浮式水力發(fā)電站。

現(xiàn)有技術(shù)的無壩，無渠，無堰型水上漂浮式水力發(fā)電船站，均屬于水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)及 變電設(shè)備等同船一體化結(jié)構(gòu)，包括約有四種類型；[一]單浮船雙側(cè)多載數(shù)臺(tái)水輪機(jī)，[二] 多浮船雙側(cè)多載數(shù)臺(tái)水輪機(jī)串聯(lián)或并聯(lián)成機(jī)組，[三]板鏈輪式結(jié)構(gòu)水輪機(jī)，[四]螺旋、平板 與圓弧葉片水輪機(jī)組等。根據(jù)其技術(shù)特征認(rèn)為，在其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上存在著安全隱患，以及在 其不合理的密集設(shè)置水輪機(jī)等方面存在著不足與缺陷。其具體的表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面；

[一]發(fā)電機(jī)變壓器等設(shè)備與水輪機(jī)共船漂浮于河流中生產(chǎn)發(fā)電存著及大的安全隱患，因 為發(fā)電機(jī)發(fā)出來的電能屬于高壓電，如在汛期洪水泛濫時(shí)危險(xiǎn)會(huì)更大。

[二]多船多載數(shù)臺(tái)水輪機(jī)的水力發(fā)電船站，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不合理，根據(jù)流體力學(xué)分析 認(rèn)為，在河流區(qū)域內(nèi)，由于水流的定向流動(dòng)而聚集了水能量，能量的大小與水的流速及體 積成正比，當(dāng)水流在定向流動(dòng)時(shí)遇到阻力會(huì)將能量傳遞到阻礙物體上，而水流在阻礙物體 的反作用力作用下使其水流方向發(fā)生改變，向著阻力小的方向流動(dòng)，流速減慢，能量減弱 ，如果在其有限的河流區(qū)域內(nèi)，過多過密集的安設(shè)水輪機(jī)發(fā)電船站是不夠科學(xué)的，其不但 不能提高其功率，相反還會(huì)阻礙水流的速度以及水能的利用率。如現(xiàn)有的專利技術(shù) [200520139863、3]；[2003105155、3]等在其浮船的兩側(cè)設(shè)置數(shù)臺(tái)水輪機(jī)的發(fā)電船站，并且 由數(shù)臺(tái)這樣的發(fā)電船站串聯(lián)或者并聯(lián)在一起組成發(fā)電機(jī)組。如專利技術(shù)[200410097743，1]， [90107698]，[88205356、6]等是在兩船之間架設(shè)數(shù)臺(tái)水輪機(jī)并將兩船底部連接成U字型水 槽，形成水流通道并將其進(jìn)水口設(shè)計(jì)成簸萁口型或是喇叭口型，用以增大其水流沖擊能量 。如專利技術(shù)[94248705，2]，[200710120011，3]等將浮船兩側(cè)設(shè)計(jì)成板鏈輪式水輪機(jī)用以增 加水流沖擊力。如專利技術(shù)[88205356，6]、[2002276266]等將水輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)成平板型，螺 旋型與弧型，并設(shè)有前寬后窄型的水流通道用以增大水流沖擊力等類型。之所以類型眾多， 是因?yàn)槠渌虻玫乃哪芰坎蛔阋詭?dòng)其發(fā)電機(jī)正常工作。現(xiàn)有的技術(shù)特征表明，為了獲 得更大的水能量均盡其可能的密集設(shè)置水輪機(jī)，然而卻忽視了流體力學(xué)的基本理論概念， 根據(jù)流體力學(xué)的理論概念可知；在一定局限不密閉的河床內(nèi)，當(dāng)沿著一定方向流動(dòng)的水流 受到阻力時(shí)，其水流會(huì)向阻力小的方向流動(dòng)，繞開阻礙物體呈拋物線狀向前方流動(dòng)。所以， 現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電船站在河流中運(yùn)行時(shí)，密集設(shè)置的水輪機(jī)取能效果并不是很好，因?yàn)椋?dāng) 前面的水輪機(jī)葉片阻礙水流而獲得能量時(shí)，而后續(xù)水流相繼受阻而產(chǎn)生波浪效應(yīng)，水流能 量逐漸衰減，所以，作用在后列水輪機(jī)葉片上的能量也會(huì)降低，依此類推。據(jù)此推斷在較 短自然河流中，依靠增加水輪機(jī)的數(shù)量或者增加水輪機(jī)葉片的數(shù)量[板鏈輪式]，或者讓水 輪機(jī)的葉片更具有受力性等都不會(huì)對(duì)有效提高水流的沖擊能量有所大的幫助，因此制約了 現(xiàn)有技術(shù)的水電船站的開發(fā)利用與推廣。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足及缺陷，為了促進(jìn)無壩，無渠，無堰型水上漂 浮式水力發(fā)電站技術(shù)的快速發(fā)展，采用如下的技術(shù)結(jié)構(gòu)與措施可以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在 的不足及缺陷；[1]在自然河流中所設(shè)置的水輪機(jī)間距應(yīng)大于其直徑的10倍以上，這有利 于水流速度的恢復(fù)以及水能量的提高。[2]將水輪機(jī)的葉片制成凹面形，有利于集中水流的 沖擊力。[3]采用巨型水輪機(jī)葉片，以加大其受力面積。[4]水輪機(jī)的葉片垂直于其軸心線。 [5]水輪機(jī)的葉片數(shù)量在8片以上。[6]水輪機(jī)葉片的頂端為圓弧形狀，有利于減小葉片入水 時(shí)的阻力及出水時(shí)水的張力。[7]為了集中與調(diào)控水流能量，在其兩只漂浮箱的前端分別設(shè) 置一支巨型導(dǎo)流舵片，其舵片可以左右擺動(dòng)，在其舵片與漂浮箱之間設(shè)置一連接桿，該連 接桿可起到調(diào)節(jié)控制舵片左右擺動(dòng)的作用。[8]導(dǎo)流擋板[30]，[31]將急流集中沖擊水輪機(jī)的 葉片。

本發(fā)明所述的水力發(fā)電站，由漂浮箱[1]，[2]；導(dǎo)流舵片[3]，[4]；漂浮箱連接梁[5]，[6]；巨 型凹面葉片水輪機(jī)[7]；發(fā)電機(jī)[8]；變壓器[9]；定位牽引鋼繩[10]，[11]；水輪機(jī)傳動(dòng)軸[12]； 變速器[13]；定位支撐架[14]，[15]；導(dǎo)流擋板[30]，[31]；導(dǎo)流舵片調(diào)節(jié)桿[32]，[33]等部分組 成。