水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及高壩水電站水力發(fā)電水能利用率技術領域，尤其涉及一種水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術：

水電站是能將水能轉換為電能的綜合工程設施，一般由擋水、泄水建筑物形成的水庫、水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及機電設備等組成。通過將水電站水庫的高水位水經引水系統(tǒng)推動水輪發(fā)電機組產生電能，再經升壓變壓器、開關站和輸電線路輸入電網(wǎng)，以供其他設備使用。對于水電站，如長江三峽水電站、溪洛渡水電站等超高壩水電站，其具有巨大的水能，但是現(xiàn)有的水力發(fā)電系統(tǒng)均存在水能利用率較低的問題?，F(xiàn)有的水電站的水力發(fā)電系統(tǒng)僅在水道底部配置一臺水力渦輪發(fā)電機機組，而機組裝機存在容量較小的問題，根本無法對水能進行充分的利用，目前，長江三峽水電站水力發(fā)電的發(fā)電率僅約50％。同時，現(xiàn)有的水力發(fā)電系統(tǒng)采用的水力渦輪機發(fā)電機組在運轉時，水力渦輪機發(fā)電機組一半的葉片會形成反向水流，從而對渦輪機產生逆勢影響，降低了水力渦輪機發(fā)電機組的工作效率，影響了整機機組的工作效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中的水電站采用的水力發(fā)電系統(tǒng)存在水能利用率較低，不能充分地將水能轉化為電能等缺陷，目的在于提供一種改進現(xiàn)有的水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)，有效地提高現(xiàn)有水電站的水力發(fā)電系統(tǒng)的水能利用率。

實現(xiàn)上述目的的技術方案是：

本發(fā)明的水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)，具有一與水電站主壩體配合使用的用于水力發(fā)電的離心式發(fā)電塔，所述發(fā)電塔外表面從上而下固設有一用于加速流入所述發(fā)電塔水流的全封閉式螺旋水道，所述螺旋水道內沿著螺旋方向均勻固設有若干用于將流入所述發(fā)電塔水流的動能轉化成電能的水力渦輪機發(fā)電機組。

所述螺旋水道內設有若干與所述水力渦輪機發(fā)電機組適配的渦輪機半屏U型槽。

所述水力渦輪機發(fā)電機組靠近流入水流一側固設有一用于使流入水流沿著所述水力渦輪機發(fā)電機組的葉片切線方向流動的反射角單元和一固設于靠近所述水力渦輪機發(fā)電機組另一側的用于對流經所述反射角單元的水流進行引導流向的導流墻。

所述導流墻為設于所述水力渦輪機發(fā)電機組下游1～2米處的導流墻。

所述發(fā)電塔頂部設有一用于流入水流的進水口；所述水力發(fā)電系統(tǒng)具有若干用于實現(xiàn)所述水電站的主壩體與所述進水口貫通的空中渡槽。

所述水電站主壩體內的全封閉式水道內設有二用于控制所述水電站的水庫水流進入所述空中渡槽流量的柱狀閥。

所述發(fā)電塔內設有一用于將經由所述發(fā)電塔產生的電能集中管理的發(fā)電機房。

所述螺旋水道末端固設一位于所述水電站水庫水面以下的用于維持所述螺旋水道末端的使用壽命的緩沖區(qū)。

所述緩沖區(qū)具有一直接流入流經所述水力渦輪機發(fā)電機組的水流的第一緩沖單元、一用于流入經由所述第一緩沖單元緩沖的落水洞口、一與所述第一緩沖單元一體成型且與所述落水洞口貫通的L形第二緩沖單元和一用于流出經由所述第二緩沖單元緩沖的出水口。

所述螺旋水道末端固設有一用于將所述螺旋水道、所述空中渡槽和所述水電站主壩體的水道抽成真空狀態(tài)的真空泵，利用所述水電站水庫中的水壓和所述螺旋水道、所述空中渡槽、所述水電站主壩體的水道內壓差將所述水電站水庫中水吸入所述水力發(fā)電系統(tǒng)進行水力發(fā)電。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

本發(fā)明的水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)，首先經由真空泵使得螺旋水道、空中渡槽和水電站主壩體的水道抽成真空狀態(tài)，再經由空中渡槽將水電站水庫中的水從發(fā)電塔的進水口注入發(fā)電塔，并通過螺旋水道內設于若干水力渦輪機發(fā)電機組的外緣一側產生離心力，并由導流墻改變水流流向并提高水流流速，帶動水力渦輪機發(fā)電機組的葉片轉動，轉化為機械能，進而將機械能轉化為電能，利用水流在高壓的條件下獲得巨大的慣性勢能、沖擊動能、離心力使得水流加速作用，有效地提高現(xiàn)有的水力發(fā)電系統(tǒng)的水能利用率。

以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)的主視圖；

圖2為本發(fā)明水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)的俯視圖；

圖3為本發(fā)明水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)緩沖區(qū)結構示意圖。

具體實施方式

下面結合圖1至圖3，對本發(fā)明的水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)進行詳細的說明。

如圖1所示，本實施例的水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)，具有與水電站主壩體配合使用的用于水力發(fā)電的離心式發(fā)電塔10，發(fā)電塔10外表面從上而下固設有用于加速流入發(fā)電塔10水流的全封閉式螺旋水道11，螺旋水道11內沿著螺旋方向均勻固設有若干用于將流入發(fā)電塔11水流的動能轉化成電能的水力渦輪機發(fā)電機組12。

螺旋水道11內設有若干與水力渦輪機發(fā)電機組12適配的渦輪機半屏U型槽13U型槽13起到用于阻止水流逆勢的作用。水力渦輪機發(fā)電機組12靠近流入水流一側固設有用于使流入水流沿著水力渦輪機發(fā)電機組12的葉片切線方向流動的反射角單元14和固設于靠近水力渦輪機發(fā)電機組12另一側的用于對流經反射角單元14的水流進行引導流向的導流墻15。一優(yōu)選實施例中，導流墻15為設于水力渦輪機發(fā)電機組12下游1～2米處的導流墻15。螺旋水道11具有上道壁和下道壁，導流墻15的上下端分別與螺旋水道11的上道壁和下道壁固定連接。發(fā)電塔10頂部設有用于流入水流的進水口16。水力發(fā)電系統(tǒng)具有若干用于實現(xiàn)水電站的主壩體與進水口16貫通的空中渡槽17。水電站主壩體內的全封閉式水道19內設有二用于控制水電站的水庫水流進入所述空中渡槽流量的柱狀閥18。發(fā)電塔10內設有用于將經由發(fā)電塔10產生的電能集中管理的發(fā)電機房110。如圖3所示，發(fā)電塔10上設有用于將經由螺旋水道11末端固設位于所述水電站水庫水面以下的用于維持螺旋水道11末端的使用壽命的緩沖區(qū)20。緩沖區(qū)20具有直接流入流經水力渦輪機發(fā)電機組12的水流的第一緩沖單元21、用于流入經由第一緩沖單元21緩沖的落水洞口22、與第一緩沖單元21一體成型且與落水洞口22貫通的L形第二緩沖單元23和用于流出經由第二緩沖單元23緩沖的出水口24。螺旋水道11末端固設有用于將螺旋水道11、空中渡槽17和水電站主壩體的水道19抽成真空狀態(tài)的真空泵30，利用水電站水庫中的水壓和螺旋水道11、空中渡槽17和水電站主壩體的水道19內壓差將水電站水庫中水吸入水力發(fā)電系統(tǒng)進行水力發(fā)電。

一實施例中，設江河激流秒流量1萬立方米、洪峰期20～45天、流量14300立方米/秒?？菟?0天以上、流量3200立方米/秒；豐水常態(tài)期145天～160天、秒流量9000立方米/秒～1.1萬立方米/秒。落差＞200m高度河段360m。設電站壩高＞338m，蓄水高度＞328m，出水口高度200m,每孔出水2850立方米/秒，落水75度傾角，距離壩外河床水位0m線38m高度。螺旋離心式每座可裝機20臺以上。單臺裝機功率60萬千瓦，工作壓力6Kg/cm²，洪峰期可滿足5條孔道連續(xù)機組發(fā)電；豐水期可滿足3條孔道連續(xù)機組發(fā)電；枯水期可滿足1條孔道連續(xù)機組發(fā)電。1)1200萬千瓦/孔×5(孔)×30(天)×24小時＝6000萬千瓦/432億千瓦時(洪峰期)；2)1200萬千瓦/孔×3(孔)×150(天)×24小時＝3600萬千瓦/1296億千瓦時(豐水期)；3)1200萬千瓦/孔×1(孔)×60(天)×24小時＝172.8億千瓦時(枯水期)。年發(fā)電量：432億千瓦時+1296億千瓦時+172.8億千瓦時≈1900.8億千瓦時。本發(fā)明的發(fā)電塔主體直徑小于160m，高度220m以下，以空中渡槽17向發(fā)電建筑核心區(qū)頂端以每秒流量＞2900立方米輸送水。高壓水流以6.6Kg/cm²的壓力噴出，并在繞螺旋水道11一圈半，獲得離心力加速后開始接觸第一臺水力渦輪機發(fā)電機組12，此時水道并未以2800立方米/秒的流量供水，而是以＜2000立方米/秒流量讓水力渦輪機發(fā)電機組12緩慢啟動，此后逐漸加大進水量，讓水力渦輪機發(fā)電機組12轉速達到正常運轉發(fā)電即可。

本發(fā)明水電站離心式水力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理為：

首先，開啟真空泵30將螺旋水道11、空中渡槽17和水電站主壩體的水道19抽成真空狀態(tài)。開啟發(fā)電站主壩體的柱狀閥18使得水電站水庫中的水經由發(fā)電站主壩體的水道19、空中渡槽17流入發(fā)電塔10的進水口16，流入發(fā)電塔10的水流沿著螺旋水道11的螺旋路徑向下快速流動；經由螺旋水道11內設有的與水力渦輪機發(fā)電機組12適配的渦輪機半屏U型槽13對水力渦輪機發(fā)電機組逆向旋轉實行50％屏蔽，有效地阻止水力渦輪機發(fā)電機組12在無遮擋條件下逆勢加大影響轉速。通過水力渦輪機發(fā)電機組12一側的反射角單元14阻擋水流進入渦輪機半屏U型槽13逆向轉動渦輪機旋翼區(qū)，同時經由導流墻15對流入水流進行導流至渦輪機旋翼加大出力并快速導出水流，提高現(xiàn)有水電站水能轉換成電能的效率。

以上詳細描述了本發(fā)明的各較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。