一种灌溉水补偿式发电装置及发电方法制造方法及图纸

技术编号：41669856 阅读：5 留言：0更新日期：2024-06-14 15:27

本发明专利技术公开了一种灌溉水补偿式发电装置及发电方法，灌溉水补偿式发电装置包括补偿式水轮机，补偿式水轮机包括通过轮毂相连接的中心转轴和转轮，中心转轴横跨灌区内的渠道并架设于渠道的两侧岸边，转轮部分浸没于渠道内的灌溉水中，渠道的一侧岸边设置有发电机，中心转轴的相应侧端部与发电机的转轴固定连接，转轮的外圆面上固定有多个叶片和多个注有配重液体的补偿箱体，多个叶片在灌溉水的水流作用下用于推动转轮旋转，多个补偿箱体配合用于增大转轮的旋转力矩。本发明专利技术能利用低水头的灌溉水进行发电，以提高灌溉水的水资源利用率。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水力发电，具体涉及一种灌溉水补偿式发电装置及发电方法。

技术介绍

1、灌溉水是水力发电的一种潜在能源，灌溉水发电仅利用水流中的能量，发电过程中不涉及水的化学变化，不消耗水量，发电后的尾水直接用于灌溉，不会对灌溉水有任何影响，因此灌溉水的水资源可综合利用，可提高水资源的利用率，但是灌溉水的水头低，水力条件不足，采用现有的水轮机难以进行发电，因此，目前灌溉水发电的主要难题是发电设备的缺乏，迄今灌溉水仍未充分利用以进行发电。

2、由于目前我国的灌区在渠道上用灌溉水进行发电尚未实现，另外灌区一般面积较大，用电存在困难，进而影响灌区的正常运转和效益发挥，灌区存在的问题归纳为以下两点：(1)灌溉水往往靠自流无法送达灌区内的山地、丘陵地区、高田或高地中，又无电力协助，因此灌区内的山地、丘陵地区、高田或高地无法自流灌溉，进而影响灌区内的山地、丘陵地区、高田或高地中植物的生长；(2)自流灌溉通常适用于漫灌，而灌区内的部分农作物不适宜漫灌，漫灌会导致减产并浪费水资源，而目前的灌区在没有电力的地方，灌溉只能漫灌，无法进行需要电力的喷灌或滴灌。

3、综上，一方面存在流动的灌溉水没有被充分利用的问题，另一方面，又存在灌区中的部分地区无法自流灌溉的问题。因此，如何利用低水头的灌溉水就地发电并就地使用，亟需技术创新。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种灌溉水补偿式发电装置及发电方法，能利用低水头的灌溉水进行发电，以提高灌溉水的水资源利用率。

2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种灌溉水补偿式发电装置，包括补偿式水轮机，所述补偿式水轮机包括通过轮毂相连接的中心转轴和转轮，所述中心转轴横跨灌区内的渠道并架设于渠道的两侧岸边，所述转轮部分浸没于渠道内的灌溉水中，所述渠道的一侧岸边设置发电机，所述中心转轴的相应侧端部与发电机的转轴固定连接，所述转轮的外圆面上固定有多个叶片和多个注有配重液体的补偿箱体，所述补偿箱体的一端尺寸小且另一端尺寸大，所述补偿箱体的小尺寸端紧邻转轮的外圆面并固定于转轮外圆面的相应位置处，所述补偿箱体的大尺寸端远离转轮的外圆面，多个所述叶片在灌溉水的水流作用下用于推动转轮旋转，多个所述补偿箱体配合用于补偿并增大转轮的旋转力矩，使所述转轮加速旋转。

4、进一步地，所述中心转轴沿左右方向水平布置且轴线方向与渠道的延伸方向垂直，所述转轮呈两端开口的圆筒形状，所述轮毂为多个，每个所述轮毂包括内轮圈和外轮圈，所述内轮圈与外轮圈之间固定有多个轮辐，多个所述轮毂沿转轮的轴向间隔分布，相邻两个所述轮毂之间通过联系梁固定连接，所述中心转轴从左到右依次穿过各内轮圈内且与各内轮圈固定连接，所述转轮套设于各外轮圈外且与各外轮圈固定连接，处于所述转轮两端处的轮毂外盖设有端板，使所述转轮内腔形成封闭的空腔。

5、进一步地，所述转轮的外圆面上沿轴向间隔分布有多组叶片单元，每组所述叶片单元包括若干个沿转轮外圆面的周向间隔分布的叶片，相邻两组所述叶片单元中的叶片交叉分布；所述转轮的外圆面上沿轴向还间隔分布有多组补偿箱体单元，每相邻两组所述叶片单元之间的位置处布置一组补偿箱体单元，每组所述补偿箱体单元包括若干个沿转轮外圆面的周向间隔分布的补偿箱体，相邻两组所述补偿箱体单元中的补偿箱体位置一一对应。

6、进一步地，每组所述补偿箱体单元中的补偿箱体的个数为偶数，且各所述补偿箱体的结构、尺寸完全相同并沿转轮外圆面的周向均匀间隔分布，每组所述补偿箱体单元中的其中一个补偿箱体的大尺寸端与另一个相邻补偿箱体的小尺寸端紧邻，每个所述补偿箱体沿垂直于中心转轴轴线方向的截面呈直角梯形状，所述补偿箱体包括两个正方形面、两个长方形面和两个直角梯形面，处于所述补偿箱体小尺寸端处的正方形面称为第一正方形面，处于所述补偿箱体大尺寸端处的正方形面称为第二正方形面，与所述第一正方形面和第二正方形面均垂直的长方形面称为第一长方形面，剩余一个长方形面称为第二长方形面，所述中心转轴的轴线处于第一正方形面所在的平面上且与第一长方形面平行，所述第二长方形面与转轮外圆面紧贴；且所述第一长方形面上设有注水口，通过所述注水口用于向补偿箱体内注入配重水，并且每个所述补偿箱体内注入的配重水体积相同。

7、进一步地，每组所述叶片单元中各叶片的结构、尺寸完全相同且沿转轮外圆面的周向均匀间隔分布，所述叶片为长方形板，所述叶片的高度方向沿转轮的径向布置，所述叶片的长度方向沿转轮的轴向布置。

8、进一步地，所述叶片的高度与转轮半径相等，所述叶片的长度为叶片高度的2倍，相邻两组所述叶片单元之间的水平间距大于转轮半径的1/3，所述叶片单元与相邻补偿箱体单元之间的水平间距大于10mm。

9、进一步地，所述补偿箱体的小尺寸端处套设固定有卡箍，所述卡箍与转轮外圆面处套设固定的定位圆环固定连接。

10、进一步地，所述中心转轴的一端架设于渠道一侧岸边的轴承支座上，另一端架设于渠道另一侧岸边的轴承支座上，所述中心转轴的相应侧端部通过联轴器与发电机的转轴固定连接。

11、进一步地，所述轮毂的每个轮辐中靠近转轮的一端与相邻轮毂的相应轮辐中靠近转轮的一端之间通过沿前后方向水平布置的第一联系梁固定连接，所述轮毂的每个轮辐另一端与相邻轮毂的相应轮辐另一端之间通过沿前后方向水平布置的第二联系梁固定连接。

12、一种灌溉水补偿式发电方法，采用以上所述的灌溉水补偿式发电装置进行发电，具体为：多个所述叶片在灌溉水的水流作用下推动转轮旋转，多个所述补偿箱体中部分所述补偿箱体对转轮产生的旋转力矩之和大于其余补偿箱体对转轮产生的抵抗旋转力矩之和，补偿并增大所述转轮的旋转力矩，使所述转轮加速旋转，且所述转轮带动中心转轴旋转，所述中心转轴带动发电机的转轴旋转发电。

13、相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：

14、本专利技术中的灌溉水补偿式发电装置，包括补偿式水轮机，补偿式水轮机包括通过轮毂相连接的中心转轴和转轮，中心转轴横跨灌区内的渠道并架设于渠道的两侧岸边，转轮部分浸没于渠道内的灌溉水中，渠道的一侧岸边设置有发电机，中心转轴的相应侧端部与发电机的转轴固定连接，转轮的外圆面上固定有多个叶片和多个注有配重液体的补偿箱体，补偿箱体的一端尺寸小且另一端尺寸大，补偿箱体的小尺寸端紧邻转轮的外圆面并固定于转轮外圆面的相应位置处，补偿箱体的大尺寸端远离转轮的外圆面；这样多个叶片在灌溉水的水流作用下推动转轮旋转，多个补偿箱体中部分补偿箱体对转轮产生的旋转力矩之和大于其余补偿箱体对转轮产生的抵抗旋转力矩之和，从而补偿并增大转轮的旋转力矩，使转轮加速旋转，且转轮带动中心转轴旋转，中心转轴带动发电机的转轴旋转发电。因此，本专利技术中的灌溉水补偿式发电装置能利用低水头的灌溉水进行发电，以提高灌溉水的水资源利用率。

15、本专利技术中，处于转轮两端处的轮毂外盖设有端板，使转轮内腔形成封闭的空腔；这样转轮的内腔中不会进入灌溉水，进而转轮旋转的阻力相对较小。

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：包括补偿式水轮机，所述补偿式水轮机包括通过轮毂(7)相连接的中心转轴(1)和转轮(2)，所述中心转轴(1)横跨灌区内的渠道(3)并架设于渠道(3)的两侧岸边，所述转轮(2)部分浸没于渠道(3)内的灌溉水中，所述渠道(3)的一侧岸边设置有发电机(4)，所述中心转轴(1)的相应侧端部与发电机(4)的转轴固定连接，所述转轮(2)的外圆面上固定有多个叶片(5)和多个注有配重液体的补偿箱体(6)，所述补偿箱体(6)的一端尺寸小且另一端尺寸大，所述补偿箱体(6)的小尺寸端紧邻转轮(2)的外圆面并固定于转轮(2)外圆面的相应位置处，所述补偿箱体(6)的大尺寸端远离转轮(2)的外圆面，多个所述叶片(5)在灌溉水的水流作用下用于推动转轮(2)旋转，多个所述补偿箱体(6)配合用于补偿并增大转轮(2)的旋转力矩，使所述转轮(2)加速旋转。

2.根据权利要求1所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：所述中心转轴(1)沿左右方向水平布置且轴线方向与渠道(3)的延伸方向垂直，所述转轮(2)呈两端开口的圆筒形状，所述轮毂(7)为多个，每个所述轮毂(7)

3.根据权利要求2所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：所述转轮(2)的外圆面上沿轴向间隔分布有多组叶片单元，每组所述叶片单元包括若干个沿转轮(2)外圆面的周向间隔分布的叶片(5)，相邻两组所述叶片单元中的叶片(5)交叉分布；所述转轮(2)的外圆面上沿轴向还间隔分布有多组补偿箱体单元，每相邻两组所述叶片单元之间的位置处布置一组补偿箱体单元，每组所述补偿箱体单元包括若干个沿转轮(2)外圆面的周向间隔分布的补偿箱体(6)，相邻两组所述补偿箱体单元中的补偿箱体(6)位置一一对应。

4.根据权利要求3所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：每组所述补偿箱体单元中的补偿箱体(6)的个数为偶数，且各所述补偿箱体(6)的结构、尺寸完全相同并沿转轮(2)外圆面的周向均匀间隔分布，每组所述补偿箱体单元中的其中一个补偿箱体(6)的大尺寸端与另一个相邻补偿箱体(6)的小尺寸端紧邻，每个所述补偿箱体(6)沿垂直于中心转轴(1)轴线方向的截面呈直角梯形状，所述补偿箱体(6)包括两个正方形面、两个长方形面和两个直角梯形面，处于所述补偿箱体(6)小尺寸端处的正方形面称为第一正方形面(602)，处于所述补偿箱体(6)大尺寸端处的正方形面称为第二正方形面(603)，与所述第一正方形面(602)和第二正方形面(603)均垂直的长方形面称为第一长方形面(604)，剩余一个长方形面称为第二长方形面(605)，所述中心转轴(1)的轴线处于第一正方形面(602)所在的平面上且与第一长方形面(604)平行，所述第二长方形面(605)与转轮(2)外圆面紧贴；且所述第一长方形面(604)上设有注水口(601)，通过所述注水口(601)用于向补偿箱体(6)内注入配重水，并且每个所述补偿箱体(6)内注入的配重水体积相同。

5.根据权利要求3所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：每组所述叶片单元中各叶片(5)的结构、尺寸完全相同且沿转轮(2)外圆面的周向均匀间隔分布，所述叶片(5)为长方形板，所述叶片(5)的高度方向沿转轮(2)的径向布置，所述叶片(5)的长度方向沿转轮(2)的轴向布置。

6.根据权利要求5所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：所述叶片(5)的高度与转轮(2)半径相等，所述叶片(5)的长度为叶片(5)高度的2倍，相邻两组所述叶片单元之间的水平间距大于转轮(2)半径的1/3，所述叶片单元与相邻补偿箱体单元之间的水平间距大于10mm。

7.根据权利要求1所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：所述补偿箱体(6)的小尺寸端处套设固定有卡箍(9)，所述卡箍(9)与转轮(2)外圆面处套设固定的定位圆环固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：所述中心转轴(1)的一端架设于渠道(3)一侧岸边的轴承支座(10)上，另一端架设于渠道(3)另一侧岸边的轴承支座(10)上，所述中心转轴(1)的相应侧端部通过联轴器(11)与发电机(4)的转轴...

【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的一种灌溉水补偿式发电装置，其特征在于：所述中心转轴(1)沿左右方向水平布置且轴线方向与渠道(3)的延伸方向垂直，所述转轮(2)呈两端开口的圆筒形状，所述轮毂(7)为多个，每个所述轮毂(7)包括内轮圈(701)和外轮圈(702)，所述内轮圈(701)与外轮圈(702)之间固定有多个轮辐(703)，多个所述轮毂(7)沿转轮(2)的轴向间隔分布，相邻两个所述轮毂(7)之间通过联系梁固定连接，所述中心转轴(1)从左到右依次穿过各内轮圈(701)内且与各内轮圈(701)固定连接，所述转轮(2)套设于各外轮圈(702)外且与各外轮圈(702)固定连接，处于所述转轮(2)两端处的轮毂(7)外盖设有端板，使所述转轮(2)内腔形成封闭的空腔。

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝晖，郑磊夫，苏翔，徐峰，张琴，陆祥炜，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人