專利名稱：海底抽排尾水式水力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潮汐發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種海底抽排尾水式水力發(fā)電 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般使用潮汐能源發(fā)電的方式有二種， 一為筑堤壩式，二為使用潮汐渦輪 發(fā)電，筑堤壩方式必須依賴地形良好的港灣，而且潮汐高低落差比較大，滿足 此類水文、地形條件的較少，故使用不多，潮汐渦輪發(fā)電是由各海洋國家極力 研究的高能量、高效率渦輪，各配置一個齒輪盒加速后驅(qū)動一具小型發(fā)電機發(fā) 電，但小發(fā)電機的維修、保養(yǎng)比較困難，使用壽命短，要形成規(guī)模發(fā)電能力至 少需要數(shù)百個小發(fā)電機，由于裝置投資成本較高，所以目前尚不能作為大規(guī)模 商業(yè)模式發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而設(shè)計的一種海底抽排尾水式水力 發(fā)電系統(tǒng)，它聚集廣大海域內(nèi)潮汐、海流的能源驅(qū)動水輪發(fā)電機組發(fā)電，以海 底輸電電纜輸送到陸地使用，利用無盡海水與潮汐能量作大規(guī)模商業(yè)發(fā)電，具 有環(huán)保、節(jié)約能源的優(yōu)點。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是 一種海底抽排尾水式水力發(fā)電系統(tǒng)， 其特征在于它包括海底水力發(fā)電廠、尾水主管、尾水水位緊急自動調(diào)控裝置、 海底潮汐海流流速儀、輸電電纜、空氣管裝置及陸地遠方監(jiān)控中心，該海底水 力發(fā)電廠設(shè)置在海底，引入海水以其水力驅(qū)動橫軸式水輪發(fā)電機組發(fā)電，電力 由輸電電纜輸送到陸地使用，發(fā)電后的尾水，先流入發(fā)電廠下層的尾水池，然 后由與尾水池連接的數(shù)根尾水主管排至大海；海底水力發(fā)電廠為上、下兩層設(shè)置的潛水艇結(jié)構(gòu)，上層的中部設(shè)有水輪發(fā) 電機組，其兩端分別為變壓開關(guān)室、發(fā)電自控室，下層的中部設(shè)有尾水池，其 兩端為沉浮用儲水箱， 一端的儲水箱上設(shè)有進出門裝置；
尾水主管由尾水支管及潮汐渦輪泵組成，尾水主管連接數(shù)根尾水支管，而 各尾水支管末端則連接一個潮汐渦輪泵，該尾水主管為數(shù)根與尾水池連接，其 總?cè)萘孔憧奢斔汀⒊榕湃课菜?，當潮汐渦輪泵受潮汐能源推動時，將尾水流 經(jīng)尾水主管、尾水支管，最后持續(xù)抽排至海底，進而完成引進海底尾水發(fā)電，
再抽排尾水回到海底的發(fā)電循環(huán)；
尾水水位緊急自動調(diào)控裝置由尾水調(diào)控管、電控進水管及抽水渦輪泵、電 動抽水泵組成，尾水調(diào)控管連接數(shù)根排水支管，而各排水支管末端則連接一個 抽水渦輪泵或電動抽水泵，尾水調(diào)控管與尾水池連接，其自動調(diào)控與海底潮汐 海流流速儀、抽水渦輪泵、電動抽水泵、電控進水管及發(fā)電自控室連接，當潮 汐海底流速改變時，對驟然升高或降低的尾水水位，做增加抽排尾水或增加尾 水池進水的調(diào)控，以使用正確數(shù)量的抽水渦輪泵、電動抽水泵抽排尾水，確保 尾水順利流動及發(fā)電運轉(zhuǎn)。
所述海底潮汐海流流速儀為若干個，設(shè)置在海底水力發(fā)電廠、尾水主管及 潮汐渦輪泵的周邊。
所述空氣管裝置由金屬空氣浮球、空氣軟管及空氣進管組成，空氣進管設(shè) 置在空氣浮球上，空氣浮球由空氣軟管與發(fā)電廠連接。
本發(fā)明設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)簡單，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1、 裝置使用壽命長，工程投資低、維護、保養(yǎng)方便，可將廣大海域面積 內(nèi)潮汐、海流能源集中于海底發(fā)電廠一點，作大規(guī)模商業(yè)發(fā)電。
2、 不受水文、地形條件的影響，眾多的海洋國家均可建設(shè)，利用海洋資源中能量較大的潮汐、海流兩種清潔能源來發(fā)電。
3、本發(fā)明集合多個系統(tǒng)使用時，可作更大規(guī)模的發(fā)電，且整個系統(tǒng)均布 置在海底，不受暴風大浪之破壞，不影響海面船只航行，清潔無污染，實為利 用清潔能源發(fā)電的新方法。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明海底水力發(fā)電廠外形示意圖 圖3為本發(fā)明海底水力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為本發(fā)明海底水力發(fā)電廠進、出水示意圖
圖5為本發(fā)明海底水力發(fā)電廠尾水管結(jié)構(gòu)示意圖
圖6為本發(fā)明尾水支管排水狀態(tài)示意圖
圖7為本發(fā)明尾水支管空轉(zhuǎn)狀態(tài)示意圖
圖8為本發(fā)明潮汐流速儀使用狀態(tài)示意圖
圖9為本發(fā)明尾水水位緊急自動調(diào)控裝置最高水位示意圖
圖10為本發(fā)明尾水水位緊急自動調(diào)控裝置高水位示意圖
圖11為本發(fā)明尾水水位緊急自動調(diào)控裝置標準水位示意圖
圖12為本發(fā)明尾水水位緊急自動調(diào)控裝置低水位示意圖
圖13為本發(fā)明尾水水位緊急自動調(diào)控裝置最低水位示意圖
圖14為本發(fā)明風力型潮汐渦輪泵結(jié)構(gòu)示意圖
圖15為本發(fā)明轉(zhuǎn)門式潮汐渦輪泵結(jié)構(gòu)示意圖
圖16為本發(fā)明進出門裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖17為本發(fā)明空氣管裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖18為本發(fā)明空氣浮球結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
參閱附圖1，本發(fā)明包括海底水利發(fā)電廠l、尾水主管2、尾水水位緊急
自動調(diào)控裝置5、海底潮汐海流流速儀6、輸電電纜8、空氣管裝置9及陸地遠 方監(jiān)控中心10，該海底水力發(fā)電廠1設(shè)置在海底11，引入海水以其水力驅(qū)動 橫軸式水輪發(fā)電機組110發(fā)電，電力由輸電電纜8輸送到陸地使用，發(fā)電后的 尾水，先流入發(fā)電廠1下層的尾水池120，然后由與尾水池120連接的數(shù)根尾 水主管2排至大海。
海底水力發(fā)電廠1為上、下兩層設(shè)置的潛水艇結(jié)構(gòu)，上層的中部設(shè)有水輪 發(fā)電機組IIO，其兩端分別為變壓開關(guān)室140、發(fā)電自控室130，下層的中部設(shè) 有尾水池120，其兩端為沉浮用儲水箱119， 一端的儲水箱119上設(shè)有進出門 裝置150。該海底水力發(fā)電廠1為一個中小型發(fā)電廠，使用堅固、水密度良好 之潛水艇式鋼鐵外殼廠房，布置在二十公尺至四十公尺深度近海海底11，或四 十公尺至七十公尺深度遠海海底11，該海底水力發(fā)電廠1為一永久性發(fā)電裝 置，其材料品質(zhì)及設(shè)計規(guī)格均能在海底作50年以上的使用，而設(shè)置地點若在 深度為20 40公尺的近海，而其發(fā)電輸出量為20麗左右，若設(shè)置在深度為 40 70公尺的遠海，其發(fā)電輸出量在50麗左右。
尾水主管2由尾水支管3及潮汐渦輪泵4組成，尾水主管2連接數(shù)根尾水 支管3，而各尾水支管3末端則連接一個潮汐渦輪泵4，該尾水主管2為數(shù)根 與尾水池120連接，其總?cè)萘孔憧奢斔?、抽排全部尾水，當潮汐渦輪泵4受潮 汐能源推動時，該尾水主管2、尾水支管3及潮汐渦輪泵4則進行尾水抽排， 它將尾水流經(jīng)尾水主管2、尾水支管3，最后持續(xù)抽排至海底ll，進而完成引 進海水發(fā)電，再抽排發(fā)電后的尾水回到海底的發(fā)電循環(huán)。
尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5由尾水調(diào)控管501、兩電控進水管502、 503及5個抽水渦輪泵504、 505、 506、 507、 508和5個電動抽水泵509、 510、 511、 512、 513組成，尾水調(diào)控管501連接數(shù)根排水支管514，而各排水支管514末 端則連接一個結(jié)構(gòu)渦輪泵504或電動抽水泵509，尾水調(diào)控管501與尾水池120 連接，其自動調(diào)控與海底潮汐海流流速儀6、抽水渦輪泵504、 505、 506、 507、 508、電動抽水泵509、 510、 511、 512、 513、電控進水管502、 503及發(fā)電自 控室130連接，當潮汐海底流速改變時，對驟然升高或降低的尾水水位，做增 加抽排尾水或增加尾水池120的進水調(diào)控，以使用正確數(shù)量的抽水渦輪泵504、 505、 506、 507、 508、電動抽水泵509、 510、 511、 512、 513抽排尾水，確保 尾水順利流動及發(fā)電運轉(zhuǎn)。該尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5與海底水力發(fā)電廠 l相連接，為了防止潮汐流速驟然變化所引起尾水抽排能量不足或過強，進而 影響正常流動及發(fā)電運轉(zhuǎn)，因此設(shè)計了尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5，來進行 微調(diào)控制。
上述海底潮汐海流流速儀為3個，設(shè)置在海底水力發(fā)電廠1、尾水主管2 及潮汐渦輪泵4的周邊，并由連線7與發(fā)電自控室130連接，該海底潮汐海流 流速儀6設(shè)置于海底水力發(fā)電廠1，尾水主管2及潮汐渦輪泵4周邊，是為了 能有效地了解流速，并由連線7隨時將流速速率傳送到海底水力發(fā)電廠1內(nèi)。 上述空氣管裝置9由金屬空氣浮球95、空氣軟管91及空氣進管952組成， 空氣進管952設(shè)置在空氣浮球95上，空氣浮球95由空氣軟管91與發(fā)電廠1 連接，由于海底水力發(fā)電廠l內(nèi)需要空氣及穩(wěn)定之大氣壓力，以維持其冷卻系 統(tǒng)運轉(zhuǎn)及尾水池120水面大氣壓力。
上述陸地遠方監(jiān)控中心10設(shè)置于陸地上，并于海底水力發(fā)電廠1相連接， 將發(fā)電廠1發(fā)電運轉(zhuǎn)狀況傳遞到陸地遠方監(jiān)控中心10，若遇到故障狀況，陸地 遠方監(jiān)控中心10的人員可盡早得知，并通過發(fā)電自控室130進行調(diào)控，若海底水力發(fā)電廠1不能有效進行自動調(diào)控時，協(xié)助做必要的調(diào)控或停機處理。
參閱附圖2 3，該海底水力發(fā)電廠1內(nèi)部分成上、下兩層，其上層有發(fā)電 機組IIO、發(fā)電自控室130、變壓開關(guān)室140及人員進出門裝置150，而發(fā)電廠 1上層的發(fā)電機組110內(nèi)設(shè)有進水管111、橫軸式水輪機112、發(fā)電機113、空 氣及電力儲存器114，另外發(fā)電廠1下層的尾水池120與外面尾水主管2及尾 水水位緊急自動調(diào)控裝置5連接相通。
一進水管111、該進水管111設(shè)置于海底水力發(fā)電廠1上層，由于海底水 力發(fā)電廠1使用海底具有壓力海水發(fā)電，所以其進水管111設(shè)計成極短且加厚， 以利長久使用，并避免水槌作用。
一直軸式水輪機112，該直軸式水輪機112與進水管111及發(fā)電機113相 連接，海底海水經(jīng)進水管111進入海底水力發(fā)電廠1中，借由海水壓力驅(qū)動直 軸式水輪機112，并帶動發(fā)電機113產(chǎn)生電力。
一尾水池120，該尾水池120設(shè)置于海底水力發(fā)電廠1下層的中部，并于 外面尾水管2及尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5相連接，能將尾水經(jīng)由發(fā)電廠1 下層的尾水池120流至尾水主管2及尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5之中，下層 的兩端為兩個沉浮所用儲水槽119。
一發(fā)電自控室130，該發(fā)電自控室130設(shè)置于海底水力發(fā)電廠1的上層一 端，該發(fā)電自控室130是使用全自動控制，除了進水量、電流、電壓、等控制 裝置外，另有一套依據(jù)潮汐海流流速自動控制發(fā)電起始、停止及控制使用數(shù)量 不同潮汐渦輪泵4的調(diào)控裝置，為配合海底潮汐海流流速變化，發(fā)電自控室130 設(shè)定內(nèi)容如下
1、將全日24小時，潮汐海流流速，依其大小分為每日16小時至20小 時的中、高度發(fā)電流速及每日4小時至8小時的低度檢修流速。2、將進水管111閥門開啟度及發(fā)電運轉(zhuǎn)設(shè)定為進水量百分之九十左右的效 率最高，發(fā)電輸出量百分之百左右，溫度不超過60度的單一發(fā)電量，且運轉(zhuǎn) 于中高度發(fā)電流速時段來實施此單一發(fā)電運轉(zhuǎn)，其優(yōu)點為發(fā)電運轉(zhuǎn)過程中，發(fā) 電機械調(diào)控少，故障率低及可產(chǎn)生穩(wěn)定的電力，另外還有能形成固定數(shù)量的尾 水，利于調(diào)控渦輪泵的數(shù)量。
3、 單一發(fā)電量運轉(zhuǎn)中，中高度流速有變化時，發(fā)電自控室130依據(jù)流速 儀6由連線7傳來的流速訊息，隨時自動調(diào)控使用不同數(shù)量的潮汐渦輪泵4， 并將不使用的潮汐渦輪泵4調(diào)控為空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
4、 流速變化為低度檢修流速時，發(fā)電自控室130停止發(fā)電運轉(zhuǎn)，關(guān)閉進 水管111并將全部潮汐渦輪泵4置于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
一人員進出門裝置150，該人員進出門裝置150設(shè)置于海底水力發(fā)電廠1 的上層一端處，當?shù)跛图夹g(shù)人員的潛水鐘19停放甲板之上，技術(shù)人員可由人 員進出門裝置150進入海底水力發(fā)電廠1內(nèi)。
參閱附圖4，當發(fā)電時進水管lll開啟后，海底海水先通過進水管lll管 口的濾網(wǎng)，沿短而厚的進水管111進入水輪機112，以其與深度相等之壓力驅(qū) 動水輪機112帶動發(fā)電機113發(fā)電，來產(chǎn)生電力，而發(fā)電后的尾水則先流至尾 水池120，再經(jīng)由尾水池120流至尾水主管2及尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5， 最后由潮汐渦輪泵4抽排入海底11。
參閱附圖5，該尾水主管2為大直徑輸水鋼管，依尾水總量的需要，由四 至八支組成，每支尾水主管2連接20至25根尾水支管3，各尾水支管3末端 連接一個潮汐渦輪泵4，每支尾水主管2長度約為1000公尺，兩側(cè)各安裝12 至13個尾水支管3，每尾水支管3末端連接一個潮汐渦輪泵4，每個泵的間隔 距離約為70~ 80公尺，尾水主管2直徑須能容納最多25組的抽水量，并在管的內(nèi)、外壁涂裝防止海水腐蝕的涂料作防腐處理，以求永久使用，并使用堅固 的管墩12，防止水流的沖擊。
一尾水支管3，該尾水支管3為小直徑鋼制輸水管，在與尾水主管2連接 處設(shè)置防止尾水逆流到尾水主管2的單向閥門，尾水支管3起點附近，設(shè)置一 小段泵的空轉(zhuǎn)支管31，其直徑與尾水支管3直徑相同，而尾水支管3長約40 至50公尺，與其末端連接的潮汐渦輪泵4間有充分的距離。
一潮汐渦輪泵4，該潮汐渦輪泵4與尾水支管3末端相連接，且設(shè)置在海 底后，會受到潮汐流推動，并一直不停轉(zhuǎn)動，另外在潮汐流速高時，必須減少 潮汐渦輪泵4的數(shù)量，流速低時，必須增加潮汐渦輪泵4的數(shù)量，使總抽尾水 量與總尾水量相等，因此為了配合泵增、減的需要，特設(shè)計泵的空轉(zhuǎn)支管31， 使泵轉(zhuǎn)動，但并不抽排尾水。
參閱附圖6， 一泵的空轉(zhuǎn)支管31，該空轉(zhuǎn)支管31設(shè)置于尾水支管3與尾
水主管2連接處附近的尾水支管3 —側(cè)，該空轉(zhuǎn)支管31的直徑與尾水支管3 直徑相同，其長度為2公尺，且末端設(shè)有一個進出口濾網(wǎng)管，當中設(shè)置有電源 及電磁閥門開關(guān)311，平時呈封閉狀態(tài)，尾水支管3正常排放尾水。
參閱附圖7，當潮汐渦輪泵4變?yōu)榭辙D(zhuǎn)狀態(tài)時，發(fā)電自控室130將電磁開 關(guān)及閥門311打開，這時海水自空轉(zhuǎn)支管31的進口濾網(wǎng)進入尾水支管3，以其 強大壓力分別壓迫關(guān)閉尾水支管3的單向閥門，并使海水經(jīng)由空轉(zhuǎn)支管31迅 速進入潮汐渦輪泵4空轉(zhuǎn)；使不停止轉(zhuǎn)動的潮汐渦輪泵4抽排有壓力的海水， 形成暫時不抽排尾水的空轉(zhuǎn)狀態(tài)，另外該空轉(zhuǎn)支管31，是依照各尾水主管2 一至四順序調(diào)控進行使用，使各尾水主管2使用的潮汐渦輪泵4的數(shù)量，盡可 能均衡相等。
參閱附圖8，由于本發(fā)明使用潮汐海流能源發(fā)電，所以必須了解海流的流速，但因流速時常變化，因此在海底水力發(fā)電廠l，尾水主管2及潮汐渦輪泵
4周邊設(shè)置海底潮汐海流流速儀6三具，經(jīng)由連線7隨時將流速傳送到海底水 力發(fā)電廠1內(nèi)發(fā)電自控室130的潮汐渦輪泵4的數(shù)量調(diào)控儀表14，該數(shù)量調(diào)控 儀表14包括有潮汐渦輪泵4數(shù)量儀表141、潮汐流速儀表142及指針143，經(jīng) 由指針標示出流速，并采用其中的最低流速，進而經(jīng)由水泵數(shù)量調(diào)控連線15 進行微調(diào)潮汐渦輪泵4的數(shù)量，流速高時，會減少潮汐渦輪泵4數(shù)量，反之流 速低時則會增加潮汐渦輪泵4數(shù)量，而調(diào)控則會依照潮汐渦輪泵4的排列次序 16進行調(diào)整。
參閱附圖9 13，尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5使用一支規(guī)格與尾水主管 2相同的尾水調(diào)控管501，并與其他尾水主管2平行設(shè)置并連接在海底水力發(fā) 電廠1下層的尾水池120，該尾水池120內(nèi)有五個不同高度的水位開關(guān)控制123、 124、 125、 126、 127，另外該尾水調(diào)控管501設(shè)置了兩支同直徑的電控進水管 502、 503及前段部五個抽水能量各為一立方公尺的抽水渦輪泵504、 505、 506、 507、 508及后段部五個抽水能量各為兩立方公尺之電動抽水泵509、 510、 511、 512、 513，平時尾水調(diào)控管501內(nèi)充滿靜態(tài)尾水，兩個電控進水管502、 503 的閥門關(guān)閉，而抽水渦輪泵504至508及電動抽水泵509至513均呈關(guān)閉的狀 態(tài)，主要是為了預(yù)防潮汐流速驟然變化引起尾水抽排能量不足或超強，而當尾 水池120水位過高、過低時才開始運轉(zhuǎn)，使尾水池120永遠保持正常的水位高度。
參閱附圖14~15，由于近海潮汐流較強，流向通常為直線來回相差180 度的方向，因此渦輪泵適宜采用風力型渦輪411的渦輪泵41，而遠海適宜采用 門式渦輪421的的渦輪泵42，由于遠海海底潮汐流常與海流結(jié)合，流速流向變 動大，因此渦輪型式適宜使用垂直軸轉(zhuǎn)的門式渦輪421以獲得最佳效率，另外近海、遠海渦輪泵41、 42的基座內(nèi)設(shè)置齒輪盒412，用于當潮汐渦輪吸取潮汐 能后，將它轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，再經(jīng)過一個加速齒輪盒增加轉(zhuǎn)速，能驅(qū)動一至兩具 深水渦輪泵將尾水抽排至海底。
參閱附圖16，人員進出門裝置150包括 一潛水鐘19，該潛水鐘19與吊 索191相連接，借由吊索191將潛水鐘19垂吊入多根鋼柱20所架設(shè)而成的框 架中，并放置于落點標志192之上，而技術(shù)人員則可開啟潛水鐘門193，到達 預(yù)備室21門口。多根鋼柱20，該多根鋼柱20架設(shè)固定于發(fā)電廠1一端23上 方，以鋼架所架設(shè)而成的框架固定下降的潛水鐘19。
一預(yù)備室21，該預(yù)備室21設(shè)置于發(fā)電廠1上層，并與多根鋼柱20固定連 接，而該預(yù)備室21內(nèi)包含了第一道門211、第二道門212、通壓管213、空氣 管214、放水管215、電動抽水泵216及第一至第四開關(guān)217，技術(shù)人員可搭乘 潛水鐘19，到達水力發(fā)電廠1上方，并經(jīng)過多根鋼柱20所架設(shè)而成的框架， 到達預(yù)備室21的第一道門211，最后通過預(yù)備室21的第二道門212，進入海 底水力發(fā)電廠1內(nèi)部，作檢驗調(diào)整的維修工作。
平常當海底水力發(fā)電廠l內(nèi)部無技術(shù)人員時，兩個通壓管213呈開啟狀態(tài)， 而預(yù)備室21的空氣管214及放水管215呈關(guān)閉狀態(tài)，且電動抽水泵216呈現(xiàn) 停止狀態(tài)，當技術(shù)人員進入預(yù)備室21時，則開始操作第一至第四開關(guān)217，來 進行上述空氣、壓力、水量的調(diào)整，以方便技術(shù)人員進出發(fā)電廠l。
一儲水室22，該儲水室22設(shè)置于海底發(fā)電廠1下層的尾水池120內(nèi)，其 容積略大于預(yù)備室21的容積，可容納預(yù)備室21所放掉的全部海水，而當平時 無技術(shù)人員進出時，該儲水室22內(nèi)呈有空氣而無海水的狀態(tài)。
參閱附圖17 18，空氣管裝置9包括 一空氣軟管91，該空氣軟管91以 厚橡膠制成，自海底水力發(fā)電廠1延伸到海面，使用一個金屬空氣浮球95以固定鋼索94牽制固定在海面線954，金屬空氣浮球95頂部連接一截兩公尺長 金屬空氣進入管952及進氣管口 951 ，空氣經(jīng)由進氣管口 951及空氣進入管952， 空氣及海面水珠進入金屬空氣浮球95，經(jīng)由積水杯放水細管953，以避開浪花 水珠，并僅讓空氣能進入空氣軟管91中，積水則由放水細管953排至大海。
一儲氣筒92，該儲氣筒92設(shè)置于海底水力發(fā)電廠1內(nèi)，當海底水力發(fā)電 廠1內(nèi)需要新鮮空氣時，儲氣筒92自動開啟，釋放空氣到海底水力發(fā)電廠1 內(nèi)。
一小型空氣泵93，該小型空氣泵93設(shè)置于海底水力發(fā)電廠1內(nèi)，當儲氣 筒92儲量不足時，該小型空氣泵93會自動開啟吸取海面空氣，并儲存于儲氣 筒92中。
由于海底水力發(fā)電廠l內(nèi)需要空氣及穩(wěn)定的大氣壓力，以維持其冷卻系統(tǒng) 運轉(zhuǎn)及尾水池120水面大氣壓力，因此設(shè)置該空氣管裝置9來進行廠內(nèi)空氣的 微調(diào)控制。
本發(fā)明按下述操作方法實現(xiàn)海底潮汐發(fā)電的
1、發(fā)電運轉(zhuǎn)準備
各裝置在完成安裝及測試后，將各裝置調(diào)控于準備發(fā)電狀態(tài)，而需調(diào)控的
項目為
A、 先將海底發(fā)電廠1的進水管111緩慢開啟到最小開度，引進小水量注
過水輪機112 (但不驅(qū)動發(fā)電113)，再經(jīng)尾水池120進入尾水主管2、尾水支 管3及各個潮汐渦輪泵4，最后將尾水池120水位保持在標準水位高度123。
B、 把尾水主管2、尾水支管3及潮汐渦輪泵4內(nèi)部充滿海水，使各潮汐渦 輪泵4均在空轉(zhuǎn)位置。
C、 再將尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5的尾水調(diào)控管501內(nèi)充滿海水，兩電控進水管502、 503呈關(guān)閉狀態(tài)，五個抽水渦輪水力泵504、 505、 506、 507、 508以及五個電動抽水泵509、 510、 511、 512、 513均呈停頓狀態(tài)。
2、 發(fā)電時間與發(fā)電輸出量
本發(fā)明設(shè)計時，將當?shù)爻毕魉賲^(qū)分為中高度的發(fā)電流速及低度的檢修流 速，兩種不同流速狀況，設(shè)置適當數(shù)量的潮汐渦輪水力泵4，使每日可作18 至20小時的發(fā)電，以及4至6小時的檢修，同時為減少發(fā)電運轉(zhuǎn)的變動與調(diào) 控及機械故障的發(fā)生，本發(fā)明采用單一發(fā)電輸出量方式發(fā)電，即在發(fā)電流速出 現(xiàn)時，馬上開始緩慢的開啟進水管lll，同時能防止水錘現(xiàn)象產(chǎn)生，作單一發(fā) 電運轉(zhuǎn)，進水管111開啟度90%左右，發(fā)電輸出量為100%左右。
3、 發(fā)電程序
A、海底發(fā)電廠1的發(fā)電自控室130接收到發(fā)電流速信息后，緩慢開啟發(fā)電 進水111管至設(shè)定開啟度90%左右，引進海底海水經(jīng)進水管111流到水輪機112， 帶動發(fā)電機113開始發(fā)電，并在同一時間開始使用正確數(shù)量的潮汐渦輪水力泵
4、
B、 本發(fā)明設(shè)計的單一發(fā)電運轉(zhuǎn)(發(fā)電輸出量)，為進水管lll最佳效率的 開度運轉(zhuǎn)為80 90%，其發(fā)電輸出量約為100%。
C、 進水管111開啟后，海底海水先通過進水管111的管口濾網(wǎng)，沿短而 厚的進水管111進入水輪機112，以其與深度相等的壓力驅(qū)動水輪機112帶動 發(fā)電機113發(fā)電，產(chǎn)牛之電力，由輸電電纜8輸送到陸地使用。
D、 發(fā)電后的尾水流到發(fā)電廠1下層的尾水池120，再流到數(shù)根尾水主管2 及尾水支管3到與尾水支管3連接的潮汐渦輪泵4，由潮汐渦輪泵4持續(xù)運轉(zhuǎn)， 將尾水抽排入海底。
E、 遇到檢修流速出現(xiàn)時，即緩慢停止發(fā)電，開始檢修之工作。4、發(fā)電調(diào)控
本發(fā)明發(fā)電調(diào)控于使用潮汐能源發(fā)電時，區(qū)分為三種調(diào)控 A、 一般水力發(fā)電調(diào)控；
在發(fā)電運轉(zhuǎn)時，該發(fā)電廠l內(nèi)的發(fā)電自控室130，用于單一發(fā)電輸出運轉(zhuǎn)
范圍內(nèi)作有關(guān)電流、頻率、電壓等一般水力發(fā)電的調(diào)控。
B、 依據(jù)潮汐流速之調(diào)控
本發(fā)明設(shè)計時，將當?shù)爻毕魉佟⒁匀齻€海底潮汐海流流速儀6中最低流 速為依據(jù)，區(qū)分為18 20小時的高度發(fā)電流速以及4 6小時的低度檢修流速，
當流速達到發(fā)電流速時，其調(diào)控動作如下
(1) 在發(fā)電流速范圍內(nèi)，開啟進水管111至90%左右開啟度及開啟正確數(shù) 量的潮汐渦輪泵4開始發(fā)電，并繼續(xù)依據(jù)流速的變化，增加或減少潮汐渦輪泵 4。
(2) 當需要增(減)潮汐渦輪泵4時，即使用或空轉(zhuǎn)潮汐渦輪泵4，當需 要減少一個潮汐渦輪泵4時，發(fā)電自控室130將其電磁開關(guān)閥門113打開，海 底高壓力海水自空轉(zhuǎn)支管31管口涌進尾水支管3及潮汐渦輪泵4，并同時壓迫 并關(guān)閉尾水主管2與尾水支管3間的防逆流單向閥門，使潮汐渦輪泵4開始抽 排高壓力海底海水，形成不能抽尾水的空轉(zhuǎn)狀態(tài)，而當發(fā)電自控室130關(guān)閉電 磁閥門311時，潮汐渦輪泵4才開始恢復(fù)正常的抽排尾水動作。
C、 尾水水位緊急自動調(diào)控裝置
參閱附圖9 13，當尾水池120水位過高或過低時，立即自動開啟其抽排尾 水的潮汐渦輪泵4或尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5調(diào)節(jié)，以維持尾水池120的 正常水位，而五個水位開關(guān)122及所控的電磁閥門針對不同過高(低)水位， 調(diào)控動作如下最高水位125: 除原開啟的尾水調(diào)控管501前段部五個抽水渦輪水力泵 504、 505、 506、 507、 508外，再增加開啟后段部五個電動抽水泵509、 510、 511、 512、 513，以每秒鐘抽排十五立方公尺能力協(xié)助抽尾水。
高水位124: 開啟尾水調(diào)控管501前段部五個抽水渦輪水力泵504、505、 506、 507、 508，以每秒鐘抽排五立方公尺能量抽排尾水。
標準水位123: 關(guān)閉尾水調(diào)控管501上全部電控進水管502、 503及抽水 渦輪泵504 508和電動抽水泵509 513，既不進水亦不抽水，不作任何調(diào)控 動作。
低水位126: 開啟一側(cè)電控進水管502，以每秒五立方公尺能量，引海 底海水進入尾水池120，提升尾水池120的尾水水位。
最低水位127:開啟兩側(cè)電控進水管502、 503，以每秒十立方公尺能量， 引海底海水進入尾水池120，提升尾水池120的尾水水位。
本尾水水位緊急自動調(diào)控裝置5的進水量及排水量，是依據(jù)尾水總量及 實際需要之調(diào)控量來進行設(shè)計，務(wù)使最高尾水位125，不會填滿整個尾水池120， 必須留下一公尺的空間，以維持尾水池120不致溢池，當有必要時，可增(減) 電控進水管502、 503及渦輪抽水泵504 508、電動抽水泵509~ 513的數(shù)量或 規(guī)格來增加進水量及抽水量。
5、檢查與維修
當流速下降為檢修流速時，發(fā)電自控室130停止發(fā)電運轉(zhuǎn)，開始作各種檢 査，由于海底水力發(fā)電廠l使用全自動控制方式及陸岸遠方監(jiān)視方式，平時無 人員在廠內(nèi)工作，遇到重大維修狀況時，由海面船只控制的潛水鐘19載運技 術(shù)人員進入(離開)海底發(fā)電廠l，而實施方法為
A、技術(shù)人員著潛水裝，進入潛水鐘19內(nèi)，海面船只將潛水鐘19垂吊，下降到由鋼柱20組成之框架內(nèi)落點標志192的固定位置；
B、 打開預(yù)備室21第一道門211，進入預(yù)備室21后，再關(guān)閉第一道門211， 按通壓管開關(guān)，以關(guān)閉兩個通壓管213內(nèi)的閥門；
C、 按空氣管開關(guān)，再按放水管開關(guān)，打開預(yù)備室21的放水管215，使預(yù) 備室21內(nèi)海水排入正下方儲水室22，而儲水室22內(nèi)空氣會被擠壓并循著空氣 管214進入預(yù)備室21，在兩分鐘時間內(nèi)，預(yù)備室21內(nèi)海水全部排入儲水室22， 使預(yù)備室21內(nèi)充滿空氣，再按一次空氣管開關(guān)及放水管開關(guān)，關(guān)閉空氣管214、 放水管215;
D、 打開預(yù)備室21第二道門212，進入海底水力發(fā)電廠1，進入后關(guān)閉第 二道門212;
E、 當技術(shù)人員要離開海底水力發(fā)電廠1時，打開第二道門212，進入預(yù)備 室21中，進入后則關(guān)閉第二道門212，再將空氣管開關(guān)按下，打開空氣管214;
F、 按電動抽水泵開關(guān)，啟動電動抽水泵216，將儲水室22內(nèi)海水抽入預(yù) 備室21，而預(yù)備室21內(nèi)空氣則會被擠壓并循著空氣管214進入儲水室22，在 兩分鐘左右，預(yù)備室21即會充滿海水，再按一次電動抽水泵開關(guān)可停止抽水；
G、 按空氣管開關(guān)，關(guān)閉預(yù)備室21中空氣管214閥門，再按通壓管開關(guān)， 打開兩個通壓管213，使外界海底壓力與預(yù)備室21內(nèi)海水壓力相等，接著再開 啟預(yù)備室21第一道門211，離開海底水力發(fā)電廠l，進入潛水鐘19回到海面 船只。
上述具體實施方式
只是對本發(fā)明可行實施例之一的具體說明，并非用以限 制本發(fā)明專利，凡為本發(fā)明等效實施或變更，均應(yīng)包含于本專利的權(quán)利要求范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種海底抽排尾水式水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于它包括海底水力發(fā)電廠、尾水主管、尾水水位緊急自動調(diào)控裝置、海底潮汐海流流速儀、輸電電纜、空氣管裝置及陸地遠方監(jiān)控中心，該海底水力發(fā)電廠設(shè)置在海底，引入海水以其水力驅(qū)動橫軸式水輪發(fā)電機組發(fā)電，電力由輸電電纜輸送到陸地使用，發(fā)電后的尾水，先流入發(fā)電廠下層的尾水池，然后由與尾水池連接的數(shù)根尾水主管排至大海；海底水力發(fā)電廠為上、下兩層設(shè)置的潛水艇結(jié)構(gòu)，上層的中部設(shè)有水輪發(fā)電機組，其兩端分別為變壓開關(guān)室、發(fā)電自控室，下層的中部設(shè)有尾水池，其兩端為沉浮用儲水箱，一端的儲水箱上設(shè)有進出門裝置；尾水主管由尾水支管及潮汐渦輪泵組成，尾水主管連接數(shù)根尾水支管，而各尾水支管末端則連接一個潮汐渦輪泵，該尾水主管為數(shù)根與尾水池連接，其總?cè)萘孔憧奢斔汀⒊榕湃课菜?，當潮汐渦輪泵受潮汐能源推動時，將尾水流經(jīng)尾水主管、尾水支管，最后持續(xù)抽排至海底，進而完成引進海水發(fā)電，再抽排尾水回到海底的發(fā)電循環(huán)；尾水水位緊急自動調(diào)控裝置由尾水調(diào)控管、電控進水管及抽水渦輪泵、電動抽水泵組成，尾水調(diào)控管連接數(shù)根排水支管，而各排水支管末端則連接一個抽水渦輪泵或電動抽水泵，尾水調(diào)控管與尾水池連接，其自動調(diào)控與海底潮汐海流流速儀、抽水渦輪泵、電動抽水泵、電控進水管及發(fā)電自控室連接，當潮汐海底流速改變時，對驟然升高或降低的尾水水位，做增加抽排尾水或增加尾水池的進水的調(diào)控，以使用正確數(shù)量的抽水渦輪泵、電動抽水泵抽排尾水，確保尾水順利流動及發(fā)電運轉(zhuǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述海底抽排尾水式水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述海 底潮汐海流流速儀為若干個，設(shè)置在海底水力發(fā)電廠、尾水主管及潮汐渦輪泵的周邊。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述海底抽排尾水式水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述空 氣管裝置由金屬空氣浮球、空氣軟管及空氣進管組成，空氣進管設(shè)置在空氣浮 球上，空氣浮球由空氣軟管與發(fā)電廠連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海底抽排尾水式水力發(fā)電系統(tǒng)，其主要由海底水力發(fā)電廠、尾水管道、尾水水位緊急自動調(diào)控裝置、海底潮汐海流流速儀、輸電電纜、空氣管裝置及陸地遠方監(jiān)控中心組成；該海底水力發(fā)電廠布置在深度海底，并與尾水管道、尾水水位緊急自動調(diào)控裝置、輸電電纜、空氣管裝置及陸地遠方監(jiān)控中心相連接，而海底潮汐海流流速儀設(shè)置與海底水力發(fā)電廠、尾水管道及潮汐渦輪泵周邊。本發(fā)明設(shè)計新穎，裝置使用壽命長，工程投資低，它引海底海水入廠以其位能發(fā)電，產(chǎn)生的電力輸送到陸地使用，是一種利用無盡海水與潮汐能量作大規(guī)模商業(yè)發(fā)電。
文檔編號F03B13/26GK101413476SQ20081020309
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者鄧慶時 申請人:鄧慶時