專利名稱：一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其是一種適用于自來水廠利用的自來水管道管道勢能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術：
目前，現(xiàn)有電能主要依靠火力發(fā)電和水利發(fā)電，還有部分利用自然資源采取太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、潮汐發(fā)電和生物發(fā)電。水利發(fā)電需要特殊的地利和水資源，而且建筑水利大壩成本高、周期長?；鹆Πl(fā)電需要燃燒大量的燃料，既浪費天然能源，又污染環(huán)境，達不到經(jīng)濟環(huán)保的效果；而太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、潮汐發(fā)電和生物發(fā)電不僅設備造價高，又受天氣和自然因素的影響，難以穩(wěn)定、均衡地產(chǎn)生電能。 隨著社會的發(fā)展，人類賴以生存的自然資源在不斷地減少，但自來水的利用變得越來廣泛，尤其是對廣泛分布的自來水管道、污水排放水管道的運用(如有勢能差的自來水引水管道、自來水供水主管道、污水排放管道的運用)，已經(jīng)成為不可缺少的市政設施。然而在現(xiàn)有技術中，流經(jīng)管道的水力資源并沒有被很好地利用，引水管道具有的勢能差和自來水供水(主)管道具有的重力勢能一直被忽略而白白浪費。實際上，在可以充分引水和供水的前提下，動能所產(chǎn)生的管道內(nèi)流體壓力，是可以有效利用的，這不僅符合國家可再生能源的開發(fā)政策，而且可以滿足自來水廠的用電需求，剩余的電能還可并入國家電網(wǎng)。因此有必要研發(fā)出一種新型的自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，使其充分利用現(xiàn)有自來水管道輸送水流的壓力，在不增加原有水壓的情況下進行發(fā)電，產(chǎn)生的電能直接并入?yún)^(qū)域電網(wǎng)，具有造價低，易于管理維護，并且所產(chǎn)生的電壓平穩(wěn)可靠，可恒定發(fā)電的顯著優(yōu)點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術的問題，提供了一種充分利用現(xiàn)有自來水管道輸送水流的壓力，在不增加原有水壓的情況下進行發(fā)電，產(chǎn)生的電能直接并入?yún)^(qū)域電網(wǎng)，具有造價低，易于管理維護，并且所產(chǎn)生的電壓平穩(wěn)可靠，可恒定發(fā)電的自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)。為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的所述的一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，包括管道和發(fā)電機。所述的發(fā)電機設置在所述管道的內(nèi)部，一端通過支架與管道的內(nèi)壁連接固定；另一端沿管道的軸向設置有葉輪軸，所述的葉輪軸沿圓周設置有葉輪；所述的發(fā)電機上還設置有電纜，所述的電纜穿過所述的管道與外部升壓配電箱電連接。進一步地，所述的發(fā)電機包括罩體、定子線圈和永磁轉子；所述的罩體由殼體和與之密封連接的殼蓋構成，所述的殼蓋與所述的支架連接固定，所述的定子線圈安裝在所述殼體的內(nèi)壁，與所述電纜電連接；所述的永磁轉子安裝在所述葉輪軸的一端。進一步地，所述的葉輪軸通過軸承與所述殼體連接。更進一步地，所述的軸承是磁力軸承。更進一步地，所述的軸承是銅套軸承。[0011]更進一步地，所述的管道的兩端管徑與待連接管道的直徑一致，中間管徑比兩端管徑大。作為優(yōu)選方案，所述的管道的兩端與待連接管道以螺紋連接。
作為另一優(yōu)選方案，所述的管道的兩端與待連接管道以法蘭盤連接。更進一步地，所述的葉輪是渦輪狀葉輪，設置有三片葉子，均勻設置在所述葉輪軸上。進一步地，還包括水輪驅動發(fā)電裝置，所述的水輪驅動發(fā)電裝置是混流式水輪機或是沖擊式水輪機。更具體地，所述的水輪驅動發(fā)電裝置是設置在具有勢能差的自來水引水管道出水口處。更具體地，所述的水輪驅動發(fā)電裝置是設置在具有勢能差的自來水供水主管道分支管前端。本實用新型所述的一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)工作原理是管道置于自來水引水或供水管道中，水流經(jīng)過發(fā)電裝置時，推動葉輪轉動，葉輪通過葉輪軸帶動發(fā)電機內(nèi)的永磁轉子轉動，產(chǎn)生運動磁場，使定子線圈切割磁感線，從而在線圈中產(chǎn)生電勢能，并通過電纜輸出到外部升壓配電箱。由于管道的中間的管徑比兩端的管徑大，所以葉輪在轉動發(fā)電的過程中不會水壓產(chǎn)生過大的影響。本實用新型的優(yōu)點在于提供了一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，能充分利用現(xiàn)有自來水管道輸送水流的壓力，在不增加原有水壓的情況下進行發(fā)電，產(chǎn)生的電能直接并入?yún)^(qū)域電網(wǎng)，具有造價低，易于管理維護，并且所產(chǎn)生的電壓平穩(wěn)可靠，可恒定發(fā)電的特點。

圖1是本實用新型所述的一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)的整體結構示意圖；附圖中分述標記如下:1、管道；2、發(fā)電機；3、葉輪；4、葉輪軸；5、支架；6、電纜；7、 永磁轉子；8、定子線圈；9、罩體；10、殼體；11、殼蓋；12、軸承。
具體實施方式
如附圖1所示，一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)的整體結構示意圖，包括管道1、 發(fā)電機2、葉輪3、葉輪軸4、支架5、電纜6、永磁轉子7、定子線圈8、罩體9、殼體10、殼蓋11 和軸承12 ；所述的發(fā)電機2設置在所述管道1的內(nèi)部，一端通過支架5與管道1的內(nèi)壁連接固定；另一端沿管道1的軸向設置有葉輪軸4，所述的葉輪軸4沿圓周設置有葉輪3 ；所述的發(fā)電機2上還設置有電纜6，所述的電纜6穿過所述的管道1與外部升壓配電箱電連接；所述的發(fā)電機2包括罩體9、定子線圈8和永磁轉子7 ；所述的罩體9由殼體10和與之密封連接的殼蓋11構成，所述的殼蓋11與所述的支架5連接固定，所述的定子線圈8 安裝在所述殼體10的內(nèi)壁，與所述電纜6電連接；所述的永磁轉子7安裝在所述葉輪軸4 的一端；所述的葉輪軸4通過軸承12與所述殼體10連接。實際安裝過程中，裝設在自來水廠中在不影響引水和供水的前提下，引水管道出水口和自來水供水主管道分支管道之前處安裝混流式水輪機或是沖擊式水輪機，管道一體型水輪驅動發(fā)電機是可以安裝無數(shù)個。所述的發(fā)電機2是安裝在飲水管道和供水管道上， 而在出水口處，引水出口處和供水主管道分支管之前處應該安裝現(xiàn)有的技術成熟的混流式水輪機或是沖擊式水輪機。管道1安裝在自來水引水或供水管道中，管道1的兩端通過法蘭盤與自來水管道連接，管道1可安裝在引水管道出水口處或供水主管道的分支管道之前處。由于管道所處位置的水流具有較高的勢能差，在水流經(jīng)過管道1時，推動葉輪3轉動，葉輪3通過葉輪軸4 帶動發(fā)電機2內(nèi)的永磁轉子7轉動，此時，水流的勢能轉化成永磁轉子7的動能；轉動的永磁轉子 7在罩體9內(nèi)產(chǎn)生運動的磁場，由于定子線圈8固定在殼體10上，相當于定子線圈作切割磁感線運動，根據(jù)電磁感應原理，導體在磁場中作切割磁感線運動時會產(chǎn)生感應電流， 從而在定子線圈8中產(chǎn)生了電勢能，并通過電纜6輸出到外部蓄電裝置進行電能儲存。由于管道1中間的管徑比兩端的管徑大，只利用水流小部分的勢能發(fā)電，所以葉輪3在轉動發(fā)電的過程中不會水壓產(chǎn)生過大的影響，更不會造成管道水流堵塞，不影響原有系統(tǒng)的運作。作為上述的另一種技術改進，可把葉輪3葉子的吃水深度即葉子與垂直于葉輪軸 4的平面所成的角度設計成可以調(diào)節(jié)的。這樣，在自來水勢能差較大的地方，可把該角度調(diào)整得較小一些，使葉輪3受到水流的沖擊力較大，消耗較大的水勢能來獲得較大的動能，從而產(chǎn)生的電能也較大；而在自來水勢能差較小的地方，則把該角度調(diào)整得較大一些，使葉輪 3受到水流的沖擊力較小，消耗較少的水勢能來獲得較少的動能，從而產(chǎn)生少量的電能。通過根據(jù)自來水管道的實際情況來設置發(fā)電量的大小，更加充分地利用了水資源，達到好發(fā)電效果。顯然上述實施例不是對本實用新型的限制，上述的一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)還可以有其他許多變化。雖然已經(jīng)結合上述例子詳細討論了本實用新型，但應該理解到 業(yè)內(nèi)專業(yè)人士可以顯而易見地想到的一些雷同，代替方案，均落入本實用新型權利要求所限定的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括管道⑴和發(fā)電機⑵；所述的發(fā)電機(2)設置在所述管道(1)的內(nèi)部，所述發(fā)電機(2)的一端通過支架(5)與管道(1) 的內(nèi)壁連接固定，另一端沿管道(1)的軸向設置有葉輪軸(4)，所述的葉輪軸(4)沿圓周設置有葉輪⑶；所述的發(fā)電機⑵上還設置有電纜(6)，所述的電纜(6)穿過所述的管道(1) 與外部升壓配電箱電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)電機(2) 包括罩體(9)、定子線圈(8)和永磁轉子(7)；所述的罩體(9)由殼體(10)和與之密封連接的殼蓋(11)構成，所述的殼蓋(11)與所述的支架(5)連接固定；所述的定子線圈(8)安裝在所述殼體(10)的內(nèi)壁，與所述電纜(6)電連接；所述的永磁轉子(7)安裝在所述葉輪軸 (4)的一端。
3.根據(jù)權利要求2所述的自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的葉輪軸(4) 通過軸承(12)與所述殼體(10)連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的葉輪(3)是渦輪狀葉輪，設置有三片葉子，均勻設置在所述葉輪軸(4)上。
5.根據(jù)權利要求1所述的自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括水輪驅動發(fā)電裝置，所述的水輪驅動發(fā)電裝置是設在具有勢能差的自來水引水管道出水口處或是設置在具有勢能差的自來水供水主管道分支管前端。
6.根據(jù)權利要求5所述的自來水廠管道勢能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的水輪驅動發(fā)電裝置是混流式水輪機或是沖擊式水輪機。
專利摘要本實用新型公開了一種管道壓力發(fā)電系統(tǒng)，尤其是一種適用于自來水廠利用的管道勢能發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管道和發(fā)電機；所述的發(fā)電機設置在所述管道的內(nèi)部，一端通過支架與管道的內(nèi)壁連接固定；另一端沿管道的軸向設置有葉輪軸，所述的葉輪軸沿圓周設置有葉輪；所述的發(fā)電機上還設置有電纜，所述的電纜穿過所述的管道與外部升壓配電箱電連接。本實用新型充分利用現(xiàn)有自來水管道輸送水流的壓力，在不增加原有水壓的情況下進行發(fā)電，并安裝若干個管道一體型水輪驅動發(fā)電機，產(chǎn)生的電能直接并入?yún)^(qū)域電網(wǎng)。具有造價低，易于管理維護，并且所產(chǎn)生的電壓平穩(wěn)可靠，可恒定發(fā)電的特點。
文檔編號F03B3/12GK202023678SQ20112006978
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權日2011年3月17日
發(fā)明者李政福, 李明姬 申請人:李政福