渠道变坡式发电方法
【专利摘要】本发明公开了一种渠道变坡式发电方法，在渠道上建若干个发电站，把两个发电站之间的渠道分成两段，输水段(1a)和发电段(1b)，输水段(1a)的渠道纵坡坡度缓些，称缓坡段，纵坡设为千分之一或小于千分之一的纵坡，渠道表面为粗糙面或光滑面，发电段(1b)的渠道纵坡要陡一些，称陡坡段，其渠道表面做成光滑面，在其发电段(1b)的尾部设倒虹吸式能源机(1c)。本发明是从两个方面，渠道变坡式运行和倒虹吸式能源机，让水流加速且使渠道表层水变深水流，而增大水流的单位重，增加发电效益，从而使从单一在三百分之一的渠道上的发电站的发电量增加1.5倍。
【专利说明】渠道变坡式发电方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种发电方法，特别是一种渠道变坡式发电方法。
【背景技术】:
[0002]去冬至今春，猖獗的雾霾袭扰了我国的东北、华北、华东及华中等广大地区，并且有些地区多次被袭，时间又很长。高速封路，航班停飞，又直接影响着人民的身体健康。人们对它都痛心疾首。李克强总理在政府工作报告中，提出向雾霾宣战。表明了中央领导对人民的关心和治霾的决心。可是这个战争将是持久战。到2050年也不可能取得全胜。我国是发展中国家中的大国，过去一百多年受帝国主义侵略，使我们各方面都落后，很穷。只在最近三十年实行了改革开放，经济发展突飞猛进，现在已成为仅低于美国的第二大经济体，这是多大的功绩呀！发展经济就必然需要能源，我国现在是最大的能源消费国，也是排放二氧化碳和致霾的黑尘颗粒大国。可是我国的能源结构却很落后，主要是煤电，煤电占百分之八十，经过发展风能、太阳能和筑坝水力发电，能源结构的改善也不大。我国经济取得了那么大成绩，煤电的功劳很大。煤电却又产生了雾霾这个负面产品，对此，我们应有所包容，有所忍耐。我们这样的大国，要改善能源结构又不是很容易的事。煤电不能停，燃煤的大型钢厂、水泥厂等等，也不能关，这是经济发展的需要，人民生活的需要。所以我们必须要忍耐。
[0003]我们搞技术的人员，就要响应领导的号召，齐向雾霾开战。想出好的办法来，为领导担担子，要战胜雾霾，改善我国的能源结构是关键。直到今天世界上无人开发水流可再生能源，也很少有人认识到水流可再生能源是巨大的财富。其实我国有丰富的水流可再生能源，有逾百亿千瓦的水流可再生能源资源。大力、高效发展水流发电站，就可改善我国的能源结构，很快就可实现可再生能源化，实现二氧化碳(包括黑尘颗粒)零排放。风能、太阳能和筑坝水力发电站，它们再使劲也都做不到这一点，因为它们都受到各自的缺陷所致。只能起辅助作用。只要国家给与政策倾斜，如在审批工程项目时，只要其施工时能达到环保要求，就予批准；购买其发电的电价是否可以每度0.3元，以刺激积极性。再一点就是请专利局在审批专利上也改革一下，早日公布，早日授权。如能这样，在党的百周年生日时，就可使我国实现可再生能源化，越入无碳经济时代。我们就可关掉煤电，让烧煤的工厂不烧煤改用电，让汽车等运输工具不烧油，用电做动力；供暖也不烧煤，改用电等等。这样既不影响我们的生产、生活，又消灭了雾霾。
[0004]已有的水力发电站，多是建高坝、制造大的水位差，投资大，见效慢，破坏环境、破坏树木、阻碍鱼类迁徒和繁殖，导致物种灭绝等不利因素。筑坝发电站还有几个大的缺点:1发电不稳，丰水年和丰水期发电多，枯水年和枯水期发电少，高水位发电多，低水位发电少，有时甚至不发电；2水的利用率低，一水库水只能用一次，发电后就流向下游；3淹没宝贵的河道，损失很大。特别是对于不适合建坝的河段，更是难以利用其能源。
【发明内容】
:[0005]本发明的目的在于提供一种可充分利用水流可再生资源转化成电能的渠道变坡式发电方法。
[0006]本发明的技术方案是:本发明渠道变坡式发电方法，在渠道上建若干个发电站，把两个发电站之间的渠道分成两段，输水段和发电段，输水段的渠道纵坡坡度缓些，称缓坡段，纵坡设为千分之一或小于千分之一的纵坡，渠道表面做简单处理粗糙面或光滑面，发电段的渠道纵坡要陡一些，称陡坡段，其渠道表面做成光滑面，在其发电段的尾部设能源机。
[0007]本发明渠道变坡式发电方法所采用的是倒虹吸式能源机，该能源机包括转轴，两个主动齿轮及分布在主动齿轮上的扇叶架，相对应扇叶架之间设有扇叶，在所述转轴上且在相对应的两扇叶架间的空隙处设半园弧板，以阻止水流从浅层流过，逼水流向深层流。
[0008]本发明是从两个方面，渠道变坡式运行和倒虹吸式能源机，让水流加速且使渠道表层水变深水流，而增大水流的单位重，增加发电效益，从而使从单一在三百分之一的渠道上的发电站的发电量增加1.5倍。在三百分之一渠道的条件下，做一个500m3/秒的渠道，每60米就可做一个电站，每站装机可达42万千瓦。
【专利附图】
【附图说明】:
[0009]图1是本发明渠道变坡式发电方法的变坡示意图。
[0010]图2是图1所示能源机的结构示意图。
[0011]图3是图2所示A-A向剖示图。
[0012]图4是图1所示能源机的使用状态图。
【具体实施方式】:
[0013]本发明是从两个方面，让水流发电增加效益，加快能源结构的改善。
[0014]其一:如图1所示，渠道变坡运行，水流发电站发电能力的大小，关键因素是水流的流速，流速大小的决定因素是渠道的纵坡和渠道表面的光滑度。纵坡越大、表面越光滑，流速就越大，发电也就越多。比如一条三百分之一纵坡的渠道，平常只能按三百分之一的纵坡设计它发电的流速。本发明渠道变坡运行就不同了，可以按百分之一的纵坡设计它的发电流速，流速就增大多了。本发明的具体做法，在一条渠道上设若干个发电站，渠道变坡式运行是把两个发电站之间的渠道分成两段，输水段Ia和发电段lb，输水段Ia的渠道纵坡做成缓坡，比如设为千分之一或小于千分之一，其渠道表面做简单处理，粗糙些也没问题，发电段Ib的渠道纵坡要做陡一些，做成百分之一或一百五十分之一、九十分之一的陡坡，其渠道表面做成光滑面，细致一些，比如贴上水磨石，在坡度为三百分之一的渠道上，可以每60米建一电站，并且是百分之一纵坡的电站。这样水的流速明显增大，发电能力相应增多。从整个渠道来看，是三百分之一纵坡的渠道，电站之间的渠道纵坡是不一样的，是一段缓坡，一段陡坡，整个渠道看起来，是缓一段、陡一段、缓一段、陡一段，再缓一段、再陡一段……，依次类推；本发明是在发电段Ib尾部设能源机lc，该能源机Ic可采用普通的水流能源机，如ZL200720102786.3公开的渠式水流发电装置。
[0015]本发明如应用在新建渠道，则将渠道的纵坡直接挖成缓坡如为千分之一或小于千分之一的纵坡，将渠道表面可做简单处理，粗糙些也没问题，另一段挖成陡坡，如做成百分之一的纵坡，其渠道表面做成光滑面，细致一些，比如贴上水磨石等。如在原有渠道上运用本发明发电方法，是在渠底上筑若干个小坝，坝下游斜面坡为陡的纵波即为发电段lb，坝将水挡住，驱使水流漫坝而流，此坝上游似输水段Ia的缓坡水流，坝下游似发电段Ib的陡坡流。
[0016]其二:如图2、图3、图4所示，本发明所建电站所采用的水流能源机是倒虹吸式能源机，该能源机是在ZL200720102786.3公开的渠式水流发电装置的转轴4上设半园弧板6，即本发明的能源机主体为转轴4，在转轴4两头对应设置若干个扇叶架112，两对相对应扇叶架112之间固定扇叶13，为了防止扇叶架112被压弯变形，在相邻的两根扇叶架之间使用支撑杆113支撑，根据扇叶架112的高度，可选择多根支撑杆113，使相邻的扇叶架112之间成蜘蛛网状；在相对应的扇叶架112外端分别连接固定主动齿轮1，两个主动齿轮I同轴同心大小相同，直径约五米以上，厚度在0.5米以上，主动齿轮I的轮毂11的材质可用钢材，也可为塑钢或硬塑料制成，使用时，将转轴4的轴承固定在渠堰上5，在主动齿轮I 一侧或两侧设变速齿轮组2，变速齿轮组2设在齿轮架23上，变速齿轮组2中啮合齿轮21与主动齿轮I相啮合，啮合齿轮21与加速齿轮22传动，加速齿轮22与发电机3相连。在渠道上安装时，当安装一个扇叶13后，水流冲力很大，不容易控制扇叶13的转动，无法安装其它扇叶13，所以把扇叶13做成活动的，即扇叶13通过连杆12安装在扇叶架112的外端，该能源机放入渠道后，水流冲动扇叶13旋转，安装时，首先把所有扇叶13似竹帘式的卷起，分别把各个扇叶13上端通过连杆12固定在扇叶架112外端,然后再把所有的扇叶13放下。本发明中在转轴4上且在两扇叶架112间的空隙处设半园弧板6，使水流不从表层通过，而逼水流从凸弧面的下沿流过。
[0017]在半园弧板6的内弧面上设连接筋，在连接筋上做一勾或一套环，将勾或套环挂套在转轴4上，半园弧板6不随转轴4旋转。半园弧板6的长度与两扇叶架112间距相适配，其高度是与扇叶13和转轴4之间距离相适配。半园弧板6的两头为敞开的，在运行中弧内充满水，所以半园弧板6在运行中不会被水冲动，始终垂吊在转轴4的下方，以阻止水流从表层通过，逼它从深处流，使表层水也发挥能效，这无形中使水流增加了深度，加大了水的单位重，从而又大大增加了发电能力，半园弧板6以能源机Ic的转轴4的轴心为园心做成半园形，为倒虹吸的内壁，渠道底也随轴心做成半园形，为倒虹吸的外壁，两个半园就类似倒虹吸，故称倒虹吸式能源机。倒虹吸式能源机，因为渠道表层水在能源机Ic扇叶13上用的力，靠近能源机Ic的轴心，线速度偏小，其发电量也极小，但它对能源机Ic的压力却很大，起不到发电效益，反而起到损坏能源的负面作用，只能将扇叶架的112根部离轴近的段落，不设扇叶13面，让表层水白白流掉，本发明是将扇叶架112的根部离转轴4近的段落表层水充分利用起来。
[0018]本发明通过以上的两项措施，可使水流发电站的发电能力增加一倍半，例如，在三百分之一的条件下，做一个500m3/秒的渠道，若不采用本发明两项措施，所建电站的装机，只有17万千瓦，若采用本发明上述两项措施，则每60米就可做一个电站，每站装机可达42万千瓦。
【权利要求】
1.一种渠道变坡式发电方法，其特征在于:在渠道上建若干个发电站，把两个发电站之间的渠道分成两段，输水段(Ia)和发电段(Ib)，输水段(Ia)的渠道纵坡坡度缓些，称缓坡段，纵坡设为千分之一或小于千分之一的纵坡，渠道表面做简单处理粗糙面或光滑面，发电段(Ib)的渠道纵坡要陡一些，称陡坡段，其渠道表面做成光滑面，在其发电段(Ib)的尾部设能源机(Ic)。
2.一种渠道变坡式发电方法所采用的倒虹吸式能源机，该能源机包括转轴，两个主动齿轮及分布在主动齿轮上的扇叶架，相对应扇叶架之间设有扇叶，其特征在于:在所述转轴(4)上且在相对应的两扇叶架(112)间的空隙处设半园弧板(6)，以阻止水流从浅层流过，逼水流向深层流。
【文档编号】E02B9/04GK103953016SQ201410195621
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】张晏 申请人:张晏