[發明專利]河道水流自由式發電裝置

無效

• 申請號: 200810203449.2
• 申請日: 2008-11-27
• 公開（公告）號: CN101413472A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 張秀彬;趙興勇;焦東升;錢斐斐;李國芳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;H02P9/00;H02J3/38
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種電力技術領域的發電裝置，具體是一種河道水流自由式發電裝置。

背景技術

目前被廣泛應用的水輪發電機組來看，其中的水輪機大體上可以分為沖擊式水輪機和反擊式水輪機兩大類。沖擊式水輪機的轉輪受到水流的沖擊而旋轉，工作過程中水流的壓力不變，主要是動能的轉換；反擊式水輪機的轉輪在水中受到水流的反作用力而旋轉，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉換。沖擊式水輪機按水流的流向可分為切擊式(又稱水斗式)和斜擊式兩類。反擊式水輪機可分為混流式、軸流式、斜流式和灌流式。

當前所有各種型號的水輪機都是針對具有水利開發價值的水力資源設計的，具體地說，如果水資源沒有一定的水位落差和水流流量，則該水資源就不具備水力發電的開發價值。根據目前的水力發電設計規范，遍布于地球上廣大區域中的山間小溪和平原河流的水流必須通過筑壩蓄水等方式來抬高上游水位和集中流量才能實現水力發電。也就是說，諸如相對平坦的河道之類的低水頭水流或者小流量水流對當前水力發電規范來說是沒有利用價值的。

如何將類似普通河道水流的低能量密度水力資源加以利用，在當前全球面臨能源緊缺的情況下，已經越來越引起人們的注意力。雖然，開發此類水力資源所能產生的單機組電力是有限的，完全無法與高水頭、大流量的大中型水電站相比，但是，前者在地球上的總量不容小視，而且，其最大的優勢在于無需人們投入巨大的資金進行常規水電站不可缺少的水利設施建設。

盡管，致力于低水頭、小流量水力發電技術的研究不乏先例，而且各種各樣的創新思想和技術也已不少，但是至今為止，這些相關技術均存在諸多缺陷，因此難以被推廣應用。

經對現有技術文獻的檢索發現，專利申請號為200710120011.3的中國發明專利，專利名稱為：水流發電船及其電站，該專利由發電船體、整體循環板鏈輪式水輪機、發電機及其傳動與調控設備三大主要功能部分組成，其大型形態的水流發電船電站是由與發電船配合建設的河道集水輔助設施一同構成。該技術方案是可行的，但是存在著明顯的技術缺陷：1、必須有與發電船配合建設的河道集水輔助設施，這勢必局限了該技術的適用范圍；2、整體循環板鏈輪式水輪機顯然是一種較為落后的水力換能機械，因為其極為簡單的板鏈輪式機械結構的水力學特性限制了水能轉換效率的提高；3、其發電機及其傳動與調控設備設施無法實現電力并網的優化跟蹤。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種河道水流自由式發電裝置，本發明裝置的整體結構簡單，安裝方便，適用于大小河道水流發電，能夠將低水頭甚至小流量的水流進行發電，而且還具有能量轉換效率的最優化和對電網參數的自動化同步跟蹤功能。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：螺旋槳水輪發電機組、電機輸出連接器、逆變器、逆變輸出連接器、輔助電路模塊、阻尼負載、電力參數傳感模塊，螺旋槳水輪發電機組的輸出接口與電機輸出連接器的輸入端口連接，電機輸出連接器的輸出端口與逆變器的輸入接口連接，逆變器的輸出接口與逆變器輸出連接器的輸入端口連接，逆變器輸出連接器的輸出端口與電網連接，逆變器的控制輸入接口與電力參數傳感模塊輸出接口連接；螺旋槳水輪發電機組的輸出接口同時與阻尼負載輸入接口連接；輔助電路模塊的第一輸出接口與電機輸出連接器的控制信號輸入端口連接，輔助電路模塊的第二輸出接口與逆變器輸出連接器的控制信號輸入端口連接，輔助電路模塊的第三輸出接口與阻尼負載的控制信號輸入接口連接，輔助電路模塊的輸入接口與電力參數傳感模塊輸出接口連接，電力參數傳感模塊的輸入接口與電網連接。

所述螺旋槳水輪發電機組，包括：螺旋槳水輪機、水輪發電機、發電機固定支架和圓柱形外殼，其中：螺旋槳水輪機的轉動主軸與水輪發電機的轉動主軸相連接，螺旋槳水輪機和水輪發電機通過發電機固定支架安裝于圓柱形外殼內，螺旋槳水輪機處于圓柱形外殼內的前部，水輪發電機處于圓柱形外殼的后部；當螺旋槳水輪機轉動時，在其軸端所產生的轉動力矩通過轉動主軸傳動給水輪發電機的轉動主軸作為水輪發電機的主動力矩帶動發電機轉子的轉動。

所述螺旋槳水輪機，其轉動主軸通過法蘭盤與水輪發電機的轉動主軸相連接，兩者的轉動主軸連接處既是螺旋槳水輪機轉矩輸出端，也是水輪發電機的轉矩輸入端。