[實(shí)用新型]單渠多級(jí)水利發(fā)電裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520371446.5
• 申請(qǐng)日: 2015-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN204805019U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張發(fā)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張發(fā)林
• 主分類號(hào): F03B13/00
• 分類號(hào): F03B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬水利發(fā)電技術(shù)，涉及一種在單個(gè)引水渠道沿水頭流動(dòng)方向順序安裝2個(gè)及2個(gè)以上的多個(gè)水輪機(jī)，前后各級(jí)水輪機(jī)為串聯(lián)或串并聯(lián)布置，每級(jí)水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)組通過轉(zhuǎn)軸連接，多級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組預(yù)期可提高水能的利用率。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有水利發(fā)電的單個(gè)引水渠道安裝有一個(gè)水輪機(jī)，水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)組通過轉(zhuǎn)軸連接，(分渠可按單渠論處)即單渠一級(jí)水利發(fā)電。在水利發(fā)電過程中，由于水位差引水渠道水頭的勢(shì)能、位能和動(dòng)能帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)由水能E_水(流入水輪機(jī)前的能量)轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)的機(jī)械能E_機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并切割磁力線產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)而對(duì)外輸電，即電能E_電，同時(shí)發(fā)電機(jī)組的線圈由于兩端的電動(dòng)勢(shì)在磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小相等方向相反的反向作用力而反向做功即E_阻，這個(gè)反向作用力再通過發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)軸傳遞給水輪機(jī)阻礙引水渠道的水頭運(yùn)動(dòng)。設(shè)則這樣引水渠道水頭會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并最終使發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加快發(fā)電量E_電增大，當(dāng)E_電增大到時(shí)達(dá)到平衡，水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速到達(dá)峰值并穩(wěn)定下來；同理，當(dāng)時(shí)，水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)減速發(fā)電量E_電減小，當(dāng)E_電減小到時(shí)達(dá)到平衡并穩(wěn)定下來，所以設(shè)引水渠道水頭經(jīng)過水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電后的能量為E_末，得E_末＝E_水-E_阻，又由現(xiàn)有水利發(fā)電，在不考慮水頭和水輪發(fā)電機(jī)組能量損失的的情況下，水能的利用率為50％。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有水利發(fā)電水能利用率低的不足，本實(shí)用新型提供一種單渠多級(jí)水利發(fā)電裝置，該實(shí)用新型能提高水能的利用效率。

本實(shí)用新型要解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：1.方案一，在單個(gè)引水渠道沿水頭流動(dòng)方向順序安裝2個(gè)及2個(gè)以上的多個(gè)水輪機(jī)，前后各級(jí)水輪機(jī)為串聯(lián)布置，每級(jí)水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)組通過轉(zhuǎn)軸連接，上下游各級(jí)水輪機(jī)對(duì)應(yīng)的引水渠道的橫截面積相等，橫截面積的相等決定了水頭流經(jīng)上下游各級(jí)水輪機(jī)的流速和流量相等，流速和流量的相等決定了各級(jí)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速相等，轉(zhuǎn)速的相等決定了各級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量相等。假設(shè)單渠引水渠道共安裝n個(gè)水輪機(jī)，并設(shè)流入第1級(jí)水輪機(jī)的水能為E_水，流入第n級(jí)水輪機(jī)的水能為E_n1水，流出第n級(jí)水輪機(jī)的水能為E_n2水，第n級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量為E_n電，第n級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組因感生電動(dòng)勢(shì)對(duì)水頭的阻礙做功為E_n阻，則又n級(jí)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電總量以上公式說明當(dāng)n越大水能的利用率越高。