無水輪機水力發(fā)電機組的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明無水輪機水力發(fā)電機組，是根據(jù)物理學(xué)的動能原理設(shè)計的技術(shù)創(chuàng)新型節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)工程，把江河中水的重量與水流動的巨大沖擊動能，用杠桿原理利用低水頭大流量水的巨大沖擊動能推動多座聯(lián)軸杠桿葉輪運轉(zhuǎn)，杠桿把水的動能傳遞給主軸轉(zhuǎn)換成機械能，機械能驅(qū)動加速器加速后驅(qū)動發(fā)電機組運行轉(zhuǎn)換成電能，屬電力系統(tǒng)。機組包括攔河壩、杠桿葉輪骨架、大小葉輪、軸承、離合器、水槽、連軸器、加速器、發(fā)電機組、護岸體、閘門、閘門調(diào)節(jié)器、基座。
【背景技術(shù)】
[0002]人類祖先很早就會利用江河、小溪中川流不息的豐富水流動能驅(qū)動大小各異的立式或臥式杠桿葉輪水車加工糧食、粉碎飼料、提水灌溉糧田和生活用水。立式水車高達10多米，非常壯觀，全部都是竹木結(jié)構(gòu)。水頭大約2米高，水槽寬約I米，是低水頭小流量杠桿葉輪水車。甘蔗土榨法是一頭牛拉住杠桿末端以杠桿半徑行走，杠桿另一端驅(qū)動石頭主輪運轉(zhuǎn)，主輪上的木頭齒輪驅(qū)動另一個石頭輪運轉(zhuǎn)，把甘蔗夾在兩輪中間，蔗汁被擠壓出來。在工廠里工人們用加力杠桿輕松地把螺桿或螺母上緊或擰松。都市公園、豪華庭院都裝飾有大小各異的水車運轉(zhuǎn)供人們觀賞。電視廣告中經(jīng)常出現(xiàn)巨型水車運轉(zhuǎn)的壯觀場面。上述這些都是科學(xué)地用杠桿原理達到省力利用水流動能做功的實例。因此水力杠桿葉輪發(fā)電機組也是科學(xué)地應(yīng)用這些原理，用低水頭約4-6米高，大流量約數(shù)百-數(shù)千立方/s流量水的動能推動杠桿葉輪運轉(zhuǎn)，杠桿把水動能傳遞給主軸，主軸把水動能轉(zhuǎn)換成機械能驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能。中國總共有22900多條河流如蜘蛛網(wǎng)，水資源極為豐富川流不息，這是采之不盡，用之不竭的寶貴天然再生資源，但滾滾長江東折水后浪推前浪白白流淌了數(shù)千年之久，太可惜！中國水資源概況:960萬平方公里面積總共有22900條江河，大江河水流量都有數(shù)萬立方米/秒，大江河的大支流都有數(shù)千流量，大支流中的小支流都有800-1000流量，小支流中的小溪有100流量，水資源極為豐富，但目前水電總裝機容量只有2.13億千瓦，78 %都是火電，這78 %的火電耗煤量占全世界耗煤量的50 %，是超級耗煤大國。如此下去，用不了多久時間中國地下的煤炭將消耗殆盡，出現(xiàn)資源枯竭的嚴(yán)峻局面，其后果不堪設(shè)想。擺在國家面前唯一的最便捷可持久發(fā)展?jié)摿薮蟮摹獞?yīng)用杠桿原理，用低水頭大流量的杠桿葉輪發(fā)電機組逐步開發(fā)永不枯竭的豐富的水資源。廣西桂東南南流江全長約200多公里，只有一座低水頭(6米)水輪機發(fā)電站，10臺水輪機發(fā)電機組，總裝機容量3920千瓦，總流量86立方/s，年產(chǎn)值千萬元，水的有效利用率約為年度的20%，80%的水約數(shù)千立方/s從10多座排洪口排出產(chǎn)生200多米長的洶涌澎湃的2米多高氣勢磅礴的波浪帶，其動能可能超過數(shù)座100噸鍋爐產(chǎn)生的能量，實為太可惜！唯有數(shù)座水力杠桿葉輪聯(lián)軸驅(qū)動才能有效利用數(shù)千立方/ s水的動能。這是水輪機發(fā)電普遍存在的最致命的弱勢，是杠桿葉輪的強大優(yōu)勢，將為電站增加數(shù)倍效益。中國22900條河流水的能量若能用杠桿葉輪發(fā)電機組的創(chuàng)新技術(shù)逐步有計劃地開發(fā)利用，可把中國目前78%火電轉(zhuǎn)變成78%水電。關(guān)鍵可減少二氧化碳、煤氣、煤煙、煤灰、廢水、煤渣的排放量，有效地應(yīng)對氣候變化及環(huán)境保護，減少PM2.5對大氣的嚴(yán)重污染。其次，每年還能減少火力發(fā)電巨額虧損(據(jù)報道2011年6省區(qū)火力發(fā)電虧損136億元)。3、減少北煤南運，西煤東運的巨大運輸壓力。4、儲備更多的石油和煤炭等戰(zhàn)略資源防危于未然，造福于千秋萬代。5、是破解未來若干年以后，地球面臨資源枯竭新的再生能源，是具有極其深遠偉大戰(zhàn)略意義的創(chuàng)舉，是節(jié)能環(huán)保創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)工程，應(yīng)引起國家及有關(guān)各職能部門的高度重視進行有效的開發(fā)。祖國西部及大西南地處高原河床高，水資源豐富最有利開發(fā)建造梯級杠桿葉輪發(fā)電站。
[0003]江河中現(xiàn)有低水頭水輪機發(fā)電站，普遍攔河壩或閘門高只有4-6米，不破壞原生態(tài)，但豐水期或洪水淹沒水輪機，造成水輪機減速或停轉(zhuǎn)不能正常運轉(zhuǎn)發(fā)電，這就是水輪機發(fā)電的致命缺點，水的有效利用率只有20 %，80 %的漫過攔河壩或瀉洪白白浪費掉，使電站發(fā)電效益低。因此建議對水輪機進行革新，提高水資源的有效利用率，提高電站經(jīng)濟效益，促進水力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。唯有多座聯(lián)軸驅(qū)動杠桿葉輪發(fā)電組才能有效利用這白白浪費的水資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服水輪機發(fā)電所存在的諸多致命的缺點，提高水資源的高效利用率，本發(fā)明無水輪機水力發(fā)電機組所采用的技術(shù)方案是:
[0005]水能的兩個基本要素是水的流量和水頭，流量是單位時間內(nèi)水流過河床某一橫截面的水量，單位為Hi3 / S，用Q表示，水頭是指上下游水位的差值，單位為m，用H表示。由物理學(xué)的動能原理可知，水能大小即自由落體的能量等于物體的重量與重心下降高度的乘積。即Nw=PQH, (P為水密度)，Nw為水流的理論功率，kg.m3 / S。顯然水力發(fā)電站水流的理論功率取決于流量和水頭，功率與流量和水頭成正比。河道中水流量越大，坡度越陡，則河段內(nèi)蘊藏的能量越大。這就是無水輪機水力發(fā)電機組物理學(xué)的動能原理設(shè)計技術(shù)的理論依據(jù)。所以本發(fā)明利用河段豐水期和洪水期內(nèi)所蘊藏的水的巨大流量中水的重量和水流沖擊力的水動能，用低水頭大流量推動多座聯(lián)軸杠桿葉輪運轉(zhuǎn)，杠桿把水動能傳遞給主軸轉(zhuǎn)換成機械能驅(qū)動發(fā)電機組轉(zhuǎn)換成電能。其水資源有效利用率比水輪機發(fā)電的20%提高到80%,達到聞效利用目的，從而提聞發(fā)電效率。
[0006]1、攔河壩，攔河壩(I)選擇河面較寬，河床較高處，壩高4-6米以不破壞原生態(tài)為準(zhǔn)，壩長約占河面寬5分之3，5 —分之2設(shè)活動閘門和安裝枉桿葉輪。
[0007]2、杠桿葉輪骨架(2)安裝固定在主軸上，豎杠桿長度要根據(jù)該河段水位深度及河床高度和歷次洪水最高位確保安全而定，橫杠桿骨架長度約6米-7米。杠桿把低水頭大流量的水的巨大動能傳遞給主軸(4)轉(zhuǎn)換成機械能驅(qū)動發(fā)電機(11)運行轉(zhuǎn)換成電能的核心裝置。也是區(qū)別于水輪機發(fā)電的核心裝置，也是起到水輪機相同的功能，但其動能要比水輪機大數(shù)十倍以上的大優(yōu)勢