專利名稱：一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
水力發(fā)電是目前為止人類找到的最好的清潔可再生緑色能源之一，因此，世界各國都把開發(fā)水能發(fā)電放在了能源開發(fā)的優(yōu)先位置。到目前為止，傳統(tǒng)的水能發(fā)電開發(fā)方式和技術(shù)已經(jīng)非常成熟，這種開發(fā)方式總體來說是水頭越高，經(jīng)濟(jì)性越好，越有開發(fā)價(jià)值，反之，水頭越低，其經(jīng)濟(jì)性越差，越?jīng)]有開發(fā)價(jià)值。因此，就目前我國已開發(fā)或正在開發(fā)的水電站而言，一般水頭都在2. 5米以上，一般認(rèn)為2. 5米以下(以下稱為微水頭)由于其能量密度較低、單點(diǎn)發(fā)電(裝機(jī))規(guī)模較小，發(fā)電量也少，尚未引起人們的興趣。 然而，微水頭水能資源在我國是極其豐富的，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的充分利用，利用微水頭段的水力進(jìn)行發(fā)電也很重要，然而，目前適用于該水頭段的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪基本上是空白的，無合適的水輪發(fā)電機(jī)組可選，若選用現(xiàn)有的適用于2. 5米以上的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，則開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性太差，而被認(rèn)為無開發(fā)價(jià)值，原因如下(I)現(xiàn)有的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組開發(fā)方式需建造大壩和發(fā)電廠房，相應(yīng)的土建費(fèi)用一般都會(huì)占到整個(gè)工程造價(jià)的30%至50% ; (2)燈泡貫流式同步水輪發(fā)電機(jī)組需要有一套完備的水輪機(jī)調(diào)速及輔助設(shè)備系統(tǒng)來輔助，然而，同步發(fā)電機(jī)由于其轉(zhuǎn)速低、磁極多而導(dǎo)致體積龐大，而且還需要配備相應(yīng)的勵(lì)磁、以及大量的保護(hù)控制系統(tǒng)，使得該機(jī)組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價(jià)一般都會(huì)占到整個(gè)エ程造價(jià)的40%至60%。因此，對(duì)于微水頭水能資源來說，若采用現(xiàn)有的燈泡貫流式同步水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行開發(fā)，則難以承受造價(jià)昂貴的土建費(fèi)用及多種配套設(shè)備等成本，除此之外，現(xiàn)有技術(shù)中也還未有合適的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。申請(qǐng)內(nèi)容
本申請(qǐng)的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種用于微水頭水能開發(fā)的水カ發(fā)電機(jī)組，該用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費(fèi)用及設(shè)備造價(jià)，便于市場上的普及與推廣。本申請(qǐng)的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。提供一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，包括有多個(gè)水力發(fā)電
機(jī)，水力發(fā)電機(jī)包括管道，管道內(nèi)設(shè)置有同步永磁發(fā)電機(jī)以及與同步永磁發(fā)電機(jī)連接的水輪機(jī)；同步永磁發(fā)電機(jī)通過多個(gè)中空的固定管固定于管道內(nèi)，中空的固定管的一端與同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼連接，中空的固定管的另一端與管道內(nèi)壁連接，其中ー個(gè)中空的固定管與管道壁的連接處開設(shè)有用于穿設(shè)同步永磁發(fā)電機(jī)線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設(shè)置有并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備，同步永磁發(fā)電機(jī)線纜穿設(shè)線纜穿出口、并分別與并網(wǎng)變頻器和保護(hù)控制設(shè)備電連接。通過變頻后為50HZ的低壓電源，通過電纜送出，或通過電カ變壓器接入電カ系統(tǒng)。
優(yōu)選的，管道的水流進(jìn)ロ設(shè)置有與管道相接的喇叭狀擋水板。另ー優(yōu)選的，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪設(shè)置為螺旋ニ葉片式或螺旋三葉片式的微壓流速型的轉(zhuǎn)輪。更優(yōu)選的，轉(zhuǎn)輪的輪轂為柱錐形。
另ー優(yōu)選的，線纜穿出口處設(shè)置有可安裝逆變器的密閉安裝室，并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備均放置于密閉安裝室內(nèi)。另ー優(yōu)選的，管道的水流出ロ設(shè)置為漸擴(kuò)漸縮式的水流出口。另ー優(yōu)選的，管道的水流進(jìn)口和/或水流出ロ設(shè)置有用于切斷水流的閘門。另ー優(yōu)選的，多個(gè)水力發(fā)電機(jī)呈縱向排布設(shè)置，且多個(gè)水力發(fā)電機(jī)之間分別通過浮箱相互連接。 另ー優(yōu)選的，水力發(fā)電機(jī)的管道外壁設(shè)置有用干與相鄰的水力發(fā)電機(jī)連接的錨式固定裝置。另ー優(yōu)選的，與相鄰的機(jī)組通過浮箱連接。本申請(qǐng)的有益效果如下
本申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)包括有多個(gè)水力發(fā)電機(jī)，水力發(fā)電機(jī)包括管道，管道內(nèi)設(shè)置有同步永磁發(fā)電機(jī)以及與同步永磁發(fā)電機(jī)連接的水輪機(jī)；同步永磁發(fā)電機(jī)通過多個(gè)中空的固定管固定于管道內(nèi)，中空的固定管的一端與同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼連接，中空的固定管的另一端與管道內(nèi)壁連接；其中ー個(gè)中空的固定管與管道壁的連接處開設(shè)有用于穿設(shè)同步永磁發(fā)電機(jī)線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設(shè)置有并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備，同步永磁發(fā)電機(jī)線纜穿設(shè)線纜穿出口、井分別與并網(wǎng)變頻器和保護(hù)控制設(shè)備電連接，本申請(qǐng)采用同步永磁發(fā)電機(jī)，可使得發(fā)電機(jī)取消同步勵(lì)磁機(jī)控制裝置，由于使用了并網(wǎng)變頻器，可使發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)簡単，機(jī)組轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設(shè)備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)，從而使發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費(fèi)用及設(shè)備造價(jià)，便于市場上的普及與推廣。


利用附圖對(duì)本申請(qǐng)做進(jìn)ー步說明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的任何限制。圖I是本申請(qǐng)的實(shí)施例I的ー個(gè)水力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本申請(qǐng)的實(shí)施例I的ー個(gè)水力發(fā)電機(jī)的浮式安裝的狀態(tài)示意圖。圖3是本申請(qǐng)的實(shí)施例I的狀態(tài)示意圖。圖4是本申請(qǐng)的實(shí)施例2的ー個(gè)水力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本申請(qǐng)的實(shí)施例2的ー個(gè)水力發(fā)電機(jī)的另ー個(gè)角度的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本申請(qǐng)的實(shí)施例2的ー個(gè)水力發(fā)電機(jī)的固定式安裝的狀態(tài)示意圖。在圖I至圖6中包括有
I-管道；
2——同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼；
3——水輪機(jī)；
4——固定管；
5——喇叭狀擋水板；
6——錨式固定裝置；
7——浮箱；8—安裝室；
9——閘門。
具體實(shí)施例方式結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)ー步說明。實(shí)施例I。本實(shí)施例的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組如圖I所示，包括有多個(gè)水カ發(fā)電機(jī)，如圖2和圖3所示，水力發(fā)電機(jī)包括管道I，管道I內(nèi)設(shè)置有同步永磁發(fā)電機(jī)以及與同步永磁發(fā)電機(jī)連接的水輪機(jī)3 ;同步永磁發(fā)電機(jī)通過多個(gè)中空的固定管4固定于管道I內(nèi)，中空的固定管4的一端與同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼2連接，中空的固定管4的另一端與管道I內(nèi)壁連接；其中ー個(gè)中空的固定管4與管道壁的連接處開設(shè)有用于穿設(shè)同步永磁發(fā) 電機(jī)線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設(shè)置有并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備，同步永磁發(fā)電機(jī)線纜穿設(shè)線纜穿出口、井分別與并網(wǎng)變頻器和保護(hù)控制設(shè)備電連接。本申請(qǐng)采用同步永磁發(fā)電機(jī)，可使得發(fā)電機(jī)取消同步勵(lì)磁機(jī)控制裝置，由于使用了并網(wǎng)變頻器，可使發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)簡單，機(jī)組轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設(shè)備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)，從而使發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費(fèi)用及設(shè)備造價(jià)。鑒于本發(fā)明機(jī)組可適用一定的轉(zhuǎn)速范圍下工作，其出力具有可調(diào)節(jié)性，具有并網(wǎng)友好型條件，同時(shí)考慮到本機(jī)組躲在電網(wǎng)末端并入，建議加裝低電壓穿越裝置，以滿足電網(wǎng)接入要求。本申請(qǐng)的水力發(fā)電機(jī)采用集成式的結(jié)構(gòu)，便于生產(chǎn)加工、便于機(jī)組的組裝。發(fā)電機(jī)中空的固定管4同時(shí)作為線纜的出ロ及水輪機(jī)3的固定導(dǎo)葉，因此不需設(shè)水輪機(jī)3的活動(dòng)導(dǎo)葉。中空的固定管4沿同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼2的外周向均勻分布設(shè)置，作為固定導(dǎo)葉使用時(shí)，可使座環(huán)(過流部分)成為一體，同時(shí)使水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪前形成環(huán)量。優(yōu)選的，中空的固定管4沿同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼2的外周向呈等距離環(huán)形分布設(shè)置，優(yōu)選的，中空的固定管4在同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼2的外周面上呈螺旋排列?？筛玫厥顾鬟M(jìn)入轉(zhuǎn)輪前形成環(huán)量?，F(xiàn)有技術(shù)的活動(dòng)導(dǎo)葉用于調(diào)節(jié)流量，以及機(jī)組停機(jī)時(shí)用于切斷水流，本申請(qǐng)由于采用變頻并網(wǎng)技術(shù)，因此，可以不設(shè)活動(dòng)導(dǎo)葉，可以使轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)簡化，成本低，便于制造與加エ。
具體的，管道I的水流進(jìn)ロ設(shè)置有與管道I相接的喇叭狀擋水板5?？删植坑扛咚?，使管道I的水流進(jìn)ロ與管道I的水流出ロ形成一定的水頭。水輪機(jī)3的轉(zhuǎn)輪設(shè)置為螺旋ニ葉片式或螺旋三葉片式的微壓流速型的轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪的輪轂為柱錐形。此種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪是ー種專門應(yīng)用于微水頭電站、利用水流動(dòng)能把水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的轉(zhuǎn)輪。具體的，線纜穿出ロ處設(shè)置有密閉安裝室8，并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備均放置于密閉安裝室8內(nèi)。具體的，多個(gè)水力發(fā)電機(jī)呈縱向排布設(shè)置，且多個(gè)水力發(fā)電機(jī)之間分別通過浮箱7相互連接。具體的，水力發(fā)電機(jī)的管道I外壁設(shè)置有用干與相鄰的水力發(fā)電機(jī)連接的錨式固定裝置6。如圖3所示，本申請(qǐng)的水力發(fā)電機(jī)與相鄰的機(jī)組通過浮箱7連接。可通過浮箱7固定于錨式固定裝置6實(shí)現(xiàn)與相鄰的機(jī)組相連接。兩側(cè)的浮箱7通過外物固定，使得所有機(jī)組的固定。實(shí)施例2。本實(shí)施例的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)如圖4至圖6所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例I相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，采用實(shí)施例I中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于
管道I的水流出ロ設(shè)置為漸擴(kuò)漸縮式的水流出口。有利于回收轉(zhuǎn)輪出口的動(dòng)能能量， 提聞機(jī)組效率。管道I的水流進(jìn)口和/或水流出ロ設(shè)置有用于切斷水流的閘門9。對(duì)于常規(guī)低水頭貫流機(jī)組來說，設(shè)置閘門9也是ー種保護(hù)機(jī)組避免飛逸運(yùn)行的手段之一。本申請(qǐng)不需要通過閘門9來保護(hù)機(jī)組避免飛逸運(yùn)行，本申請(qǐng)的閘門9僅僅是方便機(jī)組檢修，也可以取消。具體的，管道I的前部或后部設(shè)置有用于切斷水流的閘門9。對(duì)于常規(guī)低水頭貫流機(jī)組來說，設(shè)置閘門9也是ー種保護(hù)機(jī)組避免飛逸運(yùn)行的手段之一。本申請(qǐng)不需要通過閘門9來保護(hù)機(jī)組避免飛逸運(yùn)行，本申請(qǐng)的閘門9僅僅是方便機(jī)組檢修，也可以取消。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用于說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案而非對(duì)本申請(qǐng)保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本申請(qǐng)技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于包括有多個(gè)水力發(fā)電機(jī)，水力發(fā)電機(jī)包括管道，管道內(nèi)設(shè)置有同步永磁發(fā)電機(jī)以及與同步永磁發(fā)電機(jī)連接的水輪機(jī)；同步永磁發(fā)電機(jī)通過多個(gè)中空的固定管固定于管道內(nèi)，中空的固定管的一端與同步永磁發(fā)電機(jī)的外殼連接，中空的固定管的另一端與管道內(nèi)壁連接；其中一個(gè)中空的固定管與管道壁的連接處開設(shè)有用于穿設(shè)同步永磁發(fā)電機(jī)線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設(shè)置有并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備，同步永磁發(fā)電機(jī)線纜穿設(shè)線纜穿出口、并分別與并網(wǎng)變頻器和保護(hù)控制設(shè)備電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于管道的水流進(jìn)口設(shè)置有與管道相接的喇叭狀擋水板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪設(shè)置為螺旋二葉片式或螺旋三葉片式的微壓流速型的轉(zhuǎn)輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于轉(zhuǎn)輪的輪轂為柱錐形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于線纜穿出口處設(shè)置有密閉安裝室，并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備均放置于密閉安裝室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于管道的水流出口設(shè)置為漸擴(kuò)漸縮式的水流出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于管道的水流進(jìn)口和/或水流出口設(shè)置有用于切斷水流的閘門。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任意一項(xiàng)所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于多個(gè)水力發(fā)電機(jī)呈縱向排布設(shè)置，且多個(gè)水力發(fā)電機(jī)之間分別通過浮箱相互連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，其特征在于水力發(fā)電機(jī)的管道外壁設(shè)置有用于與相鄰的水力發(fā)電機(jī)連接的錨式固定裝置。
全文摘要
一種用于微水頭水能開發(fā)的水力發(fā)電機(jī)組，涉及水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)包括多個(gè)水力發(fā)電機(jī)，水力發(fā)電機(jī)包括管道，管道內(nèi)設(shè)置有同步永磁發(fā)電機(jī)以及水輪機(jī)；同步永磁發(fā)電機(jī)通過多個(gè)中空的固定管固定于管道內(nèi)，位于同步永磁發(fā)電機(jī)上方的其中一個(gè)固定管與管道壁的連接處開設(shè)有用于穿設(shè)同步永磁發(fā)電機(jī)線纜的線纜穿出口，線纜穿出口設(shè)置有并網(wǎng)變頻器及保護(hù)控制設(shè)備，本申請(qǐng)采用同步永磁發(fā)電機(jī)，可使得發(fā)電機(jī)取消同步勵(lì)磁機(jī)控制裝置，由于使用了并網(wǎng)變頻器，可使發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)簡單，機(jī)組轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不受限制，可以取消調(diào)速設(shè)備，簡化發(fā)電輔助系統(tǒng)，從而使發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省大量的土建費(fèi)用及設(shè)備造價(jià)，便于市場上的普及與推廣。
文檔編號(hào)F03B13/00GK102828890SQ20121037270
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者游贊培, 胡立偉, 翁映標(biāo), 楊類琪, 胡盛祿, 吳國穎 申請(qǐng)人:中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)有限公司