專利名稱：一種躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電設(shè)備，特別涉及一種躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。
(二)
背景技術(shù)：
我國(guó)河流眾多，既有大江大河，也有中等河流，而它們也有豐水 期和枯水期，目前利用水資源， 一般為筑壩蓄水發(fā)電，水資源利用空 間較?。欢?，發(fā)電設(shè)備固定，無(wú)法根據(jù)行洪泄洪需要而隨時(shí)轉(zhuǎn)移。 根據(jù)這些情況，申請(qǐng)人于2006年2月16日申請(qǐng)了一發(fā)明名稱為"一 種水輪機(jī)發(fā)電抽水設(shè)備"，專利號(hào)為2006200810156的實(shí)用新型專利， 該專利轉(zhuǎn)移較為方便，但是，由于水輪機(jī)不能脫離水面，也就不能 安裝、不能修理或更換、不能做遠(yuǎn)距離行進(jìn)。同時(shí)也存在水輪機(jī) 功率利用率低、不利于對(duì)低水位的水能利用的缺點(diǎn)。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種可以充分利用水資 源、適用范圍廣的躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。 本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-
一種躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，包括躉船平臺(tái)、躉船平臺(tái)內(nèi)的輪槳式 水輪機(jī)、水輪機(jī)一側(cè)的發(fā)電機(jī)以及與發(fā)電機(jī)連接的變速器，其特殊之 處在于所述躉船平臺(tái)上固定有位于水輪機(jī)外圍、可以將水輪機(jī)提起、 放下的橋式升降機(jī)。
本發(fā)明的躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，升降機(jī)支架用拉桿固定于躉船平 臺(tái)之上；支架中軸線與水輪機(jī)軸心線垂直，支架內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置水平凹 槽軌道，水輪機(jī)主軸裝有將水輪機(jī)軸雙向卡緊的凸型輪盤，升降機(jī)支 架的頂端為電動(dòng)絞盤。
本發(fā)明的躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，在躉船平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)有由柵板組成 的導(dǎo)流槽，柵板鑲在船體內(nèi)側(cè)的勾槽內(nèi)，為上下可調(diào)的活動(dòng)板塊；柵 板的底端與水輪機(jī)入水葉槳垂直線的頂端持平或低于葉槳的頂端。
本發(fā)明的躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，所述躉船平臺(tái)后部設(shè)有調(diào)整躉船 吃水深度、使船體上下浮動(dòng)的進(jìn)排水調(diào)壓倉(cāng)。所述躉船平臺(tái)上設(shè)有對(duì) 水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、流速調(diào)節(jié)器、調(diào)壓倉(cāng)實(shí)施監(jiān)視、控制的監(jiān)控室。
所述水輪機(jī)主軸的中央位置固定有連接升降機(jī)支架的豎支撐架 以及連接過(guò)橋的橫支撐架。
在躉船船頭一側(cè)設(shè)有可開合的流速流量調(diào)節(jié)器。水輪機(jī)葉扇的弧 度為13°-15°。
本發(fā)明的是船水輪機(jī)的特點(diǎn)及該項(xiàng)發(fā)明的意義
1. 設(shè)備構(gòu)造設(shè)計(jì)的獨(dú)特性。躉船水輪機(jī)以江河自由水為發(fā)電動(dòng) 力。受落差和流量這兩個(gè)因素的影響，江河自由水蘊(yùn)藏著巨大的能量，
流速每秒1.5-3m以上，每M2斷面的壓強(qiáng)(沖力)可達(dá)幾百至上千千 克力，形成3-10kw的電能。這種巨大的能源，在此之前一直沒(méi)有被 認(rèn)識(shí)、被利用。躉船水輪機(jī)為江河水能的利用提供了優(yōu)越的技術(shù)方案， 這一發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，打破了以往筑壩蓄水發(fā)電的局限，拓寬了水資源的 利用空間，開創(chuàng)了河流水能連續(xù)利用的先河。
2. 設(shè)備使用的廣闊性。本設(shè)備既可在大江大河中使用，也可在中 等河流中使用；既可在落差大、水位高的河道中使用，也可在流速lm/s 以上、水深2m以上的低水頭、低水位中使用。本設(shè)備雙機(jī)型(兩部 輪槳發(fā)電機(jī))年發(fā)電量可達(dá)200萬(wàn)千瓦以上，多機(jī)型(一拖十)年發(fā) 電量可達(dá)1500-2000萬(wàn)千瓦。由于躉船水輪機(jī)可縱排橫排，隨機(jī)組合， 可實(shí)現(xiàn)水能充分的、連續(xù)的利用，在河流中獲取巨額的能源，取得規(guī) 模效益。具備一定的流速流量，在1000M2河道，年發(fā)電量可達(dá)8-10 億kw/h，同樣，在幾十公里的河段上，發(fā)電量可達(dá)千億千瓦。我國(guó)有 流域面積在1000平方公里的河流1500多條，其中有數(shù)萬(wàn)公里河流河 段適應(yīng)本設(shè)備，可開發(fā)形成的能源數(shù)十萬(wàn)億千瓦，能量不可估量。在 能源短缺的今天，開發(fā)使用該項(xiàng)設(shè)備技術(shù)，對(duì)改變我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)， 增加能源供應(yīng)，有著重要意義。同時(shí)，對(duì)我國(guó)今后國(guó)民經(jīng)濟(jì)再翻幾番 的能源供應(yīng)，也有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。
3. 再生性和環(huán)保性。水能資源有重復(fù)再生，永不枯竭的特點(diǎn)。躉 船水輪機(jī)用河流水能發(fā)電，是可再生能源。同時(shí)，水能在轉(zhuǎn)換為電能
的過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)變化，不排出有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，因而 是清潔環(huán)保能源。與水庫(kù)電站比，躉船水輪機(jī)發(fā)電，不存在淹沒(méi)損失、 人文、生態(tài)破壞、移民安置等問(wèn)題，是典型的環(huán)保型項(xiàng)目。
總之，本發(fā)明利用江河自由水的落差，把水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再 把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為發(fā)電、抽水或其他能，具有適用范圍廣、能耗小的優(yōu) 點(diǎn)。
(四)


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中橋式升降機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1流速流量調(diào)節(jié)器，2導(dǎo)流槽，3監(jiān)控室，4橋式升降機(jī)， 5輪槳式水輪機(jī)，6護(hù)欄，7調(diào)壓倉(cāng)，8發(fā)電機(jī)，9變速器，10河流， 11躉船平臺(tái)，12錨機(jī)，13過(guò)橋，14拉桿，15升降機(jī)支架，16水輪 機(jī)主軸，17電動(dòng)絞盤，18豎支撐架，19橫支撐架，20水輪機(jī)葉扇。
具體實(shí)施方式
附圖為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例。如圖1所示，該實(shí)施例包括用
錨機(jī)12固定在河流IO上的躉船平臺(tái)11、躉船平臺(tái)11內(nèi)的輪槳式水 輪機(jī)5、水輪機(jī)5 —側(cè)的發(fā)電機(jī)8以及與發(fā)電機(jī)8連接的變速器9， 躉船平臺(tái)11上固定有位于水輪機(jī)5外圍、可以將水輪機(jī)5提起、放 下的橋式升降機(jī)4。在躉船平臺(tái)11船頭內(nèi)側(cè)設(shè)有由柵板組成的導(dǎo)流槽 2，柵板鑲在船體內(nèi)側(cè)的勾槽內(nèi)，為上下可調(diào)的活動(dòng)板塊；柵板的底 端與水輪機(jī)5入水葉槳垂直線的頂端持平或低于葉槳的頂端；在躉船 船頭一側(cè)設(shè)有可開合的流速流量調(diào)節(jié)器1;躉船平臺(tái)11后部設(shè)有調(diào)整 躉船吃水深度、使船體上下浮動(dòng)的進(jìn)排水調(diào)壓倉(cāng)7;躉船平臺(tái)11前部 設(shè)有對(duì)水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、流速調(diào)節(jié)器、調(diào)壓倉(cāng)實(shí)施監(jiān)視、控制的監(jiān)控 室3。
如圖2所示，升降機(jī)支架15用拉桿14固定于躉船平臺(tái)11之上； 支架15中軸線與水輪機(jī)5軸心線垂直，支架15內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置水平凹 槽軌道，水輪機(jī)主軸16裝有將水輪機(jī)軸雙向卡緊的凸型輪盤，升降 機(jī)支架15的頂端為電動(dòng)絞盤17;水輪機(jī)主軸16的中央位置固定有連
接升降機(jī)支架15的豎支撐架18以及連接過(guò)橋13的橫支撐架19，過(guò) 橋13上固定有護(hù)欄6;水輪機(jī)葉扇20的弧度為13°-15 °最為合適。 下面詳細(xì)介紹該產(chǎn)品的主要部位及其作用特點(diǎn)
A. 躉船平臺(tái)。本構(gòu)造采用雙子躉船式浮動(dòng)工作平臺(tái)，將水輪機(jī)、 發(fā)電機(jī)、升降機(jī)、監(jiān)控室等設(shè)備置于工作平臺(tái)之上，用錨錠將躉船固 定在河道上，用水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電(圖1)。這種躉船式平臺(tái)的特
點(diǎn)是(1)、躉船平臺(tái)可隨河流水位的漲落而升降，適應(yīng)了江河水位的
變化，使水輪機(jī)在豐水期及豐、枯水過(guò)渡期以至枯水期均能不間斷地
工作。(2)、該構(gòu)造為雙機(jī)型或多機(jī)型(兩部或多部發(fā)電機(jī)組)雙子躉 船，減輕了橫搖和縱搖，增強(qiáng)了工作平臺(tái)的穩(wěn)定性。(3)、在水輪機(jī)做 功區(qū)前，船體呈55°-6CT角的斜面，這樣，有利于增加水輪機(jī)進(jìn)水面的 流量、流速并使水位抬高，進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)水能的利用，提高水輪機(jī)的工 作效率。(4)、是船平臺(tái)具有浮動(dòng)和移動(dòng)的特點(diǎn)，有利于水域、水況的 選擇，遇特大洪水，如行洪泄洪需要可隨時(shí)轉(zhuǎn)移。(5)、由于躉船平臺(tái) 可移動(dòng)，因此在空間上可變換組合。根據(jù)水域條件和實(shí)際需要，躉船 水輪機(jī)可橫向排列和縱向梯次排列。橫向排列時(shí)，其排數(shù)要根據(jù)可利 用河流水面的狹寬而定，兩船之間應(yīng)留有過(guò)水通道，以滿足后排機(jī)組 對(duì)河水流量和流速的需求，同時(shí)避免因左右排列過(guò)密引起碰撞。縱向 排列時(shí)，前后躉船采取懸掛式，前后船的結(jié)合部留有上下浮動(dòng)和左右 擺動(dòng)的余地，防止因重力和沖力不同使船體硬性扭曲。躉船縱排的數(shù) 量根據(jù)錨機(jī)錨索和躉船的牽引能力而定。
B. 扇型輪槳式水輪機(jī)。水輪機(jī)由輪軸、葉柄、葉扇組成。葉扇在 水流的推動(dòng)下，周而復(fù)始轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)軸輪進(jìn)行方向轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)變速達(dá) 到發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速，使之做功發(fā)電。(1)、葉扇片數(shù)取決于葉漿的長(zhǎng) 度，葉槳長(zhǎng)5米以下， 一般植7-9片葉，葉扇的長(zhǎng)度取決于特定水域 河水深度。(2)、葉槳應(yīng)有一定弧度，以減輕葉扇入水時(shí)擊水、出水時(shí) 兜水，減少水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)阻力，加大出力。葉扇的弧度取決于輪軸距水 面的高度，弧度一般在13°_15°為宜。(3)、葉扇的寬度根據(jù)可利用水面
的狹寬和人的需要及輪軸的承載能力來(lái)定。葉槳扇面根據(jù)需要可做成 足夠大的巨幅扇面，從而產(chǎn)生巨大的推力。葉扇加寬，能增加發(fā)電機(jī)
出力，同時(shí)也會(huì)增加主軸的負(fù)荷。如需加寬槳葉，可將葉扇一分為二， 中間留有缺口，在上下垂直、前后平行的方向，用支撐桿將主軸固定 在升降機(jī)的橋梁上和主軸前后的過(guò)橋上，這樣既能使葉扇加寬，又能 使主軸加固。
C. 導(dǎo)流槽。在躉船平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)有由柵板組成的導(dǎo)流槽，在水輪機(jī) 工作面和做功區(qū)形成過(guò)水水槽，防止和減少水輪機(jī)兩側(cè)跑水，以加大 水輪機(jī)做功區(qū)的流量和流速。(1)、柵板鑲在船體內(nèi)側(cè)的勾槽內(nèi)，為上 下可調(diào)的活動(dòng)板塊，柵板入水深度根據(jù)需要可以調(diào)整，不需要時(shí)(流 速過(guò)快、躉船遠(yuǎn)距離行進(jìn)、躉船修理等)可將柵板抽出。(2)、柵板的 底端與水輪機(jī)入水葉槳垂直線的頂端持平或低于葉槳的頂端。(3)、柵 板正面(面向水輪機(jī))平整光潔，排列緊密，以減少摩擦和跑水，柵 板背面留有安裝及調(diào)整作業(yè)口，可用機(jī)械或人工裝入抽出。
D. 流速流量調(diào)節(jié)器。在躉船船頭一側(cè)設(shè)有可開合的流速流量調(diào)節(jié)
器，調(diào)節(jié)水輪機(jī)工作面的流量和流速，使水輪機(jī)在豐水期和豐枯水過(guò) 渡期均速轉(zhuǎn)動(dòng)，在時(shí)間上和空間上最大限度地利用水能。(1)、調(diào)節(jié)器
開啟的角度與船體斜面的角度一致。(2)、調(diào)節(jié)器擋水板的構(gòu)造與導(dǎo)流 槽柵板的構(gòu)造與操作大致相同。(3)、調(diào)節(jié)器采用液壓裝置、電腦控制 開合，不用時(shí)合于船體外側(cè)。
E. 橋式升降機(jī)(圖2)。橋式升降機(jī)用于水輪機(jī)的起降。升降機(jī)支 架置于躉船平臺(tái)之上，用拉桿固定。支架中軸線與水輪機(jī)軸心線垂直， 支架內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置水平凹槽軌道，水輪機(jī)主軸裝有凸型輪盤，將水輪 機(jī)軸雙向卡緊，用電動(dòng)絞盤將水輪機(jī)提起、放下。
橋式升降機(jī)作用有二第一，升降作用。躉船在遠(yuǎn)距離行進(jìn)、躉 船或水輪機(jī)修理時(shí)，可甩掉負(fù)荷，脫離卡位，將水輪機(jī)提起脫離水面； 工作需要時(shí)將水輪機(jī)放下到位，固定后負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。第二，對(duì)超寬型水 輪機(jī)的升降及加固作用。對(duì)加寬型水輪機(jī)，通過(guò)與升降機(jī)橋梁、前后 過(guò)橋三點(diǎn)加固，使水輪機(jī)主軸不作上下前后擺動(dòng)，提高承載能力，防 止機(jī)械疲勞，延長(zhǎng)水輪機(jī)工作壽命，增加安全系數(shù)。
F. 調(diào)壓倉(cāng)。雙子躉船設(shè)進(jìn)排水調(diào)壓船倉(cāng)。通過(guò)水的注入排出，調(diào) 整躉船吃水深度，使船體上下浮動(dòng)，升浮幅度應(yīng)在l米以上。河流水
位足夠深時(shí)，向調(diào)壓倉(cāng)注水，加大水輪機(jī)吃水深度，增大水輪機(jī)的推 力。水位較淺時(shí)，將水排出，使船體抬升，防止葉槳接觸河床，有利 于在豐枯水過(guò)渡期以及枯水期對(duì)低水位的水能利用。由于船頭多有負(fù) 載，為保持船體平衡，調(diào)壓倉(cāng)一般后置為宜。
G. 監(jiān)控室。用現(xiàn)代監(jiān)控手段，對(duì)水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、流速調(diào)節(jié)器、 調(diào)壓倉(cāng)實(shí)施監(jiān)視、控制。
H. 躉船用錨機(jī)、錨索、錨錠固定。錨索于水面處設(shè)有浮筒、錨錠 楔入河床一定深度。
I. 發(fā)電機(jī)、變速器、水泵、輸出輸入電纜等設(shè)備。發(fā)電機(jī)、變速 器采用先進(jìn)的并與水輪機(jī)相匹配的機(jī)電產(chǎn)品。水泵用于調(diào)壓倉(cāng)的進(jìn)排 水及工作平臺(tái)清潔。輸入電纜用于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)、升降機(jī)、水泵及照 明用電；輸出電纜用于外線連接及并網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.一種躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，包括躉船平臺(tái)(11)、躉船平臺(tái)(11)內(nèi)的輪槳式水輪機(jī)(5)、水輪機(jī)(5)一側(cè)的發(fā)電機(jī)(8)以及與發(fā)電機(jī)(8)連接的變速器(9)，其特征在于所述躉船平臺(tái)(11)上固定有位于水輪機(jī)(5)外圍、可以將水輪機(jī)(5)提起、放下的橋式升降機(jī)(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于升降 機(jī)支架(15)用拉桿(14)固定于躉船平臺(tái)(11)之上；支架(15) 中軸線與水輪機(jī)(5)軸心線垂直，支架(15)內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置水平 凹槽軌道，水輪機(jī)主軸(16)裝有將水輪機(jī)軸雙向卡緊的凸型輪 盤，升降機(jī)支架(15)的頂端為電動(dòng)絞盤(17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于 在躉船平臺(tái)(11)內(nèi)側(cè)設(shè)有由柵板組成的導(dǎo)流槽(2)，柵板鑲在 船體內(nèi)側(cè)的勾槽內(nèi)，為上下可調(diào)的活動(dòng)板塊；柵板的底端與水輪 機(jī)(5)入水葉槳垂直線的頂端持平或低于葉槳的頂端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述 躉船平臺(tái)(11)后部設(shè)有調(diào)整躉船吃水深度、使船體上下浮動(dòng)的 進(jìn)排水調(diào)壓倉(cāng)(7)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的是船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述 躉船平臺(tái)(11)上設(shè)有對(duì)水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、流速調(diào)節(jié)器、調(diào)壓倉(cāng) 實(shí)施監(jiān)視、控制的監(jiān)控室(3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的是船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于所述 水輪機(jī)主軸(16)的中央位置固定有連接升降機(jī)支架(15)的豎 支撐架(18)以及連接過(guò)橋(13)的橫支撐架(19)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的是船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于在躉 船船頭一側(cè)設(shè)有可開合的流速流量調(diào)節(jié)器(1)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的是船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，其特征在于水輪 機(jī)葉扇(20)的弧度為13°-15°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)電設(shè)備，特別公開了一種躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備。該躉船水輪機(jī)發(fā)電設(shè)備，包括躉船平臺(tái)、躉船平臺(tái)內(nèi)的輪槳式水輪機(jī)、水輪機(jī)一側(cè)的發(fā)電機(jī)以及與發(fā)電機(jī)連接的變速器，其特殊之處在于所述躉船平臺(tái)上固定有位于水輪機(jī)外圍、可以將水輪機(jī)提起、放下的橋式升降機(jī)；升降機(jī)支架用拉桿固定于躉船平臺(tái)之上；支架中軸線與水輪機(jī)軸心線垂直，支架內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置水平凹槽軌道，水輪機(jī)主軸裝有將水輪機(jī)軸雙向卡緊的凸型輪盤，升降機(jī)支架的頂端為電動(dòng)絞盤。本發(fā)明利用江河自由水的落差，把水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為發(fā)電、抽水或其他能，具有適用范圍廣、能耗小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03B13/00GK101109355SQ20071001700
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者張慶忠 申請(qǐng)人:張慶忠