漂浮式涡轮水力发电小型基站的制作方法

本发明涉及发电设备领域，具体涉及一种漂浮式涡轮水力发电小型基站。

背景技术：

水力发电是利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。

水力发电相比火力发电，存在明显的优势，水力发电的节能、环保、高效机组已成为发电设备产品的发展方向。但建造水电站的成本高昂，除了利用天然的地理优势之外，还需要建立庞大的基础建筑，例如防洪等级很高的堤坝，稳定的泄洪闸门等。而且水坝对上游和下游的影响较大，在获得电力的同时，也付出较多的代价。整个水利发电系统

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，以降低建造基础建筑的成本，减小对上、下游的影响。本发明提供了一种漂浮式涡轮水力发电小型基站，包括基座、吊架和发电单元；

所述基座固定于岸边且吊架固定于基座上，所述发电单元通过吊架置于水中；

所述发电单元包括浮体以及固定连接于浮体下面的配重体，且浮体和配重体之间设有过水通道；所述浮体的两侧、浮体的下面以及所述过水通道均设有多个涡轮发电机，浮体的内部设有分别与所有的涡轮发电机电连接的整流系统，通过整流系统将所有涡轮发电机产生的电荷传输至岸上的储电设备；

所述涡轮发电机包括机壳、轴流式涡轮叶片和发电机本体；所述机壳设有沿着水流方向的过水孔，所述轴流式涡轮叶片转动安装于所述过水孔中，且轴流式涡轮叶片的中心轴与发电机本体的转轴传动连接。

本发明的有益效果体现在：

基座采用钢筋混泥土墩或者是其他坚固的地基，吊架可轻松实现发电单元从岸上转移至水中。发电单元的安装十分方便，同时也可快速从水中转移出，方便后期的维护保养。虽然单个发电单元每年的发电量少，但可以通过在江、河、湖、泊等地方的两岸，沿岸设置多个漂浮式涡轮水力发电小型基站，小能聚多，每年的总计发电量可达到中型、大型发电厂。与相比现有的水力发电站，不拦截水流，不占用水资源，对上、下流域无影响，无溃堤洪灾等问题。同时基座的建造成本远比大型固定建筑的成本低，大大降低了发电厂的修建成本。

优选地，所述吊架的钢丝绳与浮体固定连接，通过吊架实现发电单元的升降和转移；所述基座与浮体之间设有支撑杆，用于保持浮体的过水通道与水流平行。

吊架起到牵引、承受水流对发电单元的冲击力，起到主要的承重作用。而支撑杆有效地保持发电单元在水中的方向，起到辅助的作用。

优选地，每个涡轮发电机的机壳内部均设有用于安装发电机本体的密封内腔，所述轴流式涡轮叶片的中心轴通过传动机构与发电机本体的转轴传动连接。

优选地，所述传动机构包括锥齿轮和传动轴；所述流式涡轮叶片的中心轴与发电机本体的转轴均与水流的方向平行，且传动轴的两端均通过所述锥齿轮分别与所述流式涡轮叶片的中心轴和发电机本体的转轴转动连接。

轴流式涡轮叶片的能量转化率高，轴流式涡轮叶片和发电机本体平行，两者仅通过传动轴传动，中间传动结构少，提升了传动效率，发电机本体的转轴快速转动，电量收益高。

优选地，所述机壳外部设有水轮；所述水轮的中心轴与机壳转动连接且水轮的中心轴与发电机本体的转轴转动连接。

除了轴流式涡轮叶片带动发电机本体转动，水轮转动也带动发电机本体转动，水轮起到加速、协助的作用，使发电机本体的发电量进一步增加。

优选地，所述配重体的内部设有密封空腔；所述密封空腔内设有进水泵和排水泵，所述进水泵的进水管以及排水泵的排水管分别通过电磁阀与配重体的外部连通。

进水泵和排水泵控制密封空腔内的水位，可以调节配重体在水中的浮力，调节浮体在水中的深度，水位控制方便、快速。另外，配重体起到了稳定浮体的作用，避免水流冲击力过大而使浮体在水中产生剧烈的晃动。

优选地，所述浮体两侧所有的涡轮发电机分别通过升降机构与浮体连接；所述升降机构设有与浮体连接的固定杆，所述浮体的侧壁设有用于固定杆穿过的竖直的开口。

优选地，所述升降机构包括滑轨组件和伸缩电机；所述滑轨组件包括导轨和滑块，所述导轨竖直固定于浮体的内部，所述滑块与对应的固定杆固定连接，且滑块沿着竖直方向滑动连接于导轨；所述伸缩电机的缸体与导轨固定连接以及伸缩电机的伸缩杆与滑块固定连接，通过伸缩杆的伸缩进而带动固定杆和涡轮发电机升降。

在岸上检修、维修时需要将发电单元升高，距离地面一定距离，一方面是防止发电单元与地面触碰而损坏，另外一方面方便维护保养。同时可以单独控制某个涡轮发电机的在水中的位置，例如涡轮发电机位于暗流等水流速度较快的流层，发电量进一步提升。

优选地，每个所述开口均设有用于密封固定杆和开口之间的缝隙的弹性密封片，所述固定杆穿过对应的弹性密封片。

密封内腔处于无水状态，弹性密封片采用可弹性形变的橡胶，固定杆在上下移动的过程中带动弹性密封片发生形变，从而保证了密封内腔的密封性。

优选地，所述浮体的内部设有智能控制单元以及浮体的外部设有水深传感器和流速传感器；所述智能控制单元分别与进水泵、排水泵和所有的伸缩电机电连接。

在智能控制单元中设定好浮体在水中的深度后，即使江、河、湖、泊的自然水位随着季节的变化而相应的变化，智能控制单元可通过水深传感器自动控制进水泵和排水泵的启动，使配重体的浮力相应地变化，从而保持浮体在水中的深度。智能控制单元还可以控制伸缩电机调节单个涡轮发电机在水中的位置，以使浮体同侧的涡轮发电机错位，避免在一条直线上，影响发电效率。智能控制单元与陆地上的远程控制中心连接，通过远程控制中心实现远程监控发电量、故障等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例中发电单元的结构示意图；

图3为图2的右视图；

图4为本实施例中升降机构的结构示意图；

图5为本实施例中涡轮发电机的结构示意图；

图6为图5的仰视图。

附图中，基座1、吊架2、发电单元3、浮体4、配重体5、过水通道6、支撑杆7、涡轮发电机8、升降机构9、伸缩电机10、导轨11、滑块12、弹性密封片13、开口14、整流系统15、智能控制单元16、进水泵17、排水泵18、机壳19、轴流式涡轮叶片20、发电机本体21、过水孔22、传动轴23、水轮24、固定杆25。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实施例提供了一种漂浮式涡轮水力发电小型基站，包括基座1、吊架2和发电单元3，所述基座1固定于岸边且吊架2固定于基座1上，所述发电单元3通过吊架2置于水中。为了提升发电量，通过在江、河、湖、泊等地方的两岸，沿岸设置多个基座1，每个基座1可以设置一个或者两个吊架2，但每个吊装最多吊装两个发电单元3，小能聚多，每年的总计发电量可达到中型、大型发电厂。其中发电单元3的具体结构如下：

如图2和图3所示，发电单元3包括浮体4以及固定连接于浮体4下面的配重体5，且浮体4和配重体5之间设有过水通道6。进一步地，吊架2的钢丝绳与浮体4固定连接，通过吊架2实现发电单元3的升降和转移；所述基座1与浮体4之间设有支撑杆7，用于保持浮体4的过水通道6与水流平行。吊架2起到牵引、承受水流对发电单元3的冲击力，起到主要的承重作用。而支撑杆7有效地保持发电单元3在水中的方向，起到辅助的作用。所述浮体4的两侧、浮体4的下面以及所述过水通道6均设有多个涡轮发电机8，具体分布是在浮体4的左侧和右侧分别设置两个涡轮发电机8，过水通道6设置至少一个涡轮发电机8，浮体4的尾部的下方并列设置两个涡轮发电机8。进一步地，左侧和右侧的涡轮发电机8分别通过升降机构9与浮体4连接；所述升降机构9设有与浮体4连接的固定杆25，所述浮体4的侧壁设有用于固定杆25穿过的竖直的开口14。进一步地，如图4所示，所述升降机构9包括滑轨组件和伸缩电机10；所述滑轨组件包括导轨11和滑块12，所述导轨11竖直固定于浮体4的内部，所述滑块12与对应的固定杆25固定连接，且滑块12沿着竖直方向滑动连接于导轨11；所述伸缩电机10的缸体与导轨11固定连接以及伸缩电机10的伸缩杆与滑块12固定连接，通过伸缩杆的伸缩进而带动固定杆25和涡轮发电机8升降。在岸上检修、维修时需要将发电单元3升高，距离地面一定距离，一方面是防止发电单元3与地面触碰而损坏，另外一方面方便维护保养。同时可以单独控制某个涡轮发电机8的在水中的位置，例如涡轮发电机8位于暗流等水流速度较快的流层，发电量进一步提升。每个所述开口14均设有用于密封固定杆25和开口14之间的缝隙的弹性密封片13，所述固定杆25穿过对应的弹性密封片13。密封内腔处于无水状态，弹性密封片13采用可弹性形变的橡胶，固定杆25在上下移动的过程中带动弹性密封片13发生形变，从而保证了密封内腔的密封性。

如图3所示，浮体4的内部设有分别与所有的涡轮发电机8电连接的整流系统15和智能控制单元16，浮体4的外部设有水深传感器和流速传感器；所述智能控制单元16分别与进水泵17、电磁阀、排水泵18和所有的伸缩电机10电连接。对于浮体4在水中的深度控制，本实施例通过配重体5实现，具体是在配重体5的内部设有密封空腔；所述密封空腔内设有进水泵17和排水泵18，所述进水泵17的进水管以及排水泵18的排水管分别通过电磁阀与配重体5的外部连通。另外，排水泵18和进水泵17配合电磁阀使用，提高排水泵18和进水泵17的密封性。进水泵17和排水泵18控制密封空腔内的水位，可以调节配重体5在水中的浮力，调节浮体4在水中的深度，水位控制方便、快速。另外，配重体5起到了稳定浮体4的作用，避免水流冲击力过大而使浮体4在水中产生剧烈的晃动。智能控制单元16由整流系统15供电，通过整流系统15将所有涡轮发电机8产生的电荷传输至岸上的储电设备。在智能控制单元16中设定好浮体4在水中的深度后，即使江、河、湖、泊的自然水位随着季节的变化而相应的变化，智能控制单元16可通过水深传感器自动控制进水泵17和排水泵18的启动，使配重体5的浮力相应地变化，从而保持浮体4在水中的深度。智能控制单元16还可以控制伸缩电机10调节单个涡轮发电机8在水中的位置，以使浮体4同侧的涡轮发电机8错位，避免在一条直线上，影响发电效率。智能控制单元16与陆地上的远程控制中心连接，通过远程控制中心实现远程监控发电量、故障等。

如图5和图6所示，本实施例中涡轮发电机8的具体结构包括机壳19、轴流式涡轮叶片20和发电机本体21，所述机壳19设有沿着水流方向的过水孔22，所述轴流式涡轮叶片20转动安装于所述过水孔22中，且轴流式涡轮叶片20的中心轴与发电机本体21的转轴传动连接。每个涡轮发电机8的机壳19内部均设有用于安装发电机本体21的密封内腔，所述轴流式涡轮叶片20的中心轴通过传动机构与发电机本体21的转轴传动连接。所述传动机构包括锥齿轮和传动轴23；所述流式涡轮叶片的中心轴与发电机本体21的转轴均与水流的方向平行，且传动轴23的两端均通过所述锥齿轮分别与所述流式涡轮叶片的中心轴和发电机本体21的转轴转动连接。轴流式涡轮叶片20的能量转化率高，轴流式涡轮叶片20和发电机本体21平行，两者仅通过传动轴23传动，中间传动结构少，提升了传动效率，发电机本体21的转轴快速转动，电量收益高。

为了进一步提高涡轮发电机8的发电能力，机壳19外部设有水轮24；所述水轮24的中心轴与机壳19转动连接且水轮24的中心轴与发电机本体21的转轴转动连接。除了轴流式涡轮叶片20带动发电机本体21转动，水轮24转动也带动发电机本体21转动，水轮24起到加速、协助的作用，使发电机本体21的发电量进一步增加。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。