一种水上发电装备的固定装置的制作方法

1.本实用新型涉及水力发电技术领域，具体涉及一种水上发电装备的固定装置。


背景技术：

2.水电是一种清洁能源，目前主要是堤坝式发电站发电，堤坝式水电站的尾水还有大量的动能，还可以发电。对于有流水的河床上，也有大量的流水可以发电。如果在堤坝式发电站的尾水处或在有流水的江河里安放若干套带浮坞的滚轮式发电装备，则可以将闲置的水能利用起来产生大量的电能，形成另一种形式的水力发电。
3.已经有很多利用流水发电的专利，均为单台设备或装置，即使能发电，也没有多大发电能力。水上发电装备能否长期发电，关键在于发电装备能否长期稳定的固定在流水缓急的河床上。大多数专利都没有涉及发电装备的固定，即使有涉及固定的专利，有的是设计一个船锚，有的采用钢绳和铁锚固定浮台，有的是用一个钢丝绳恒向固定在河床两边的岸上，在钢丝绳上安装用一根拉索固定发电机。这些方式都是临时固定，不适合长期使用。尤其是多台发电装备组成矩阵时的固定，是涉及能否长期安全运行的大问题。经估算，一台100kw的水上发电装备在水流速度为2～5米/秒时，固定发电装备所需的拉力有15～40吨，如果每台发电装备用一个锚固定，很难在河床上形成整体高效的发电群。如果用一个固定桩，套两根拉索，前后固定20台100kw的发电机组，固定桩需承受的拉力在100 吨以上，两根拉索需承受的拉力在500吨以上。如果达不到要求，一旦固定桩松动或拉索断裂，将会出现灾难性后果。因此，对于水上发电群，固定桩的设置、拉索的设计、浮坞的固定及水位高低要接、以及多台发电装备的合理连接等，直接影响发电群能否长期运行。


技术实现要素：

4.为了解决多台发电装备的连接及固定问题，本实用新型提供了一种水上发电装备的固定装置。
5.本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：
6.一种水上发电装备的固定装置，包括发电装备、固定桩、拉索，所述固定桩安装在发电装备的上游，所述固定桩通过拉索与发电装备相连，所述固定桩有若干个，每个固定桩的承载拉力在100吨以上，所述拉索包括主拉索、分支拉索，所述主拉索由绳索对折制后制成，所述主拉索的对折处设有一个主拉索环，所述主拉索环套装在固定桩上，每个固定桩与套挂两根或两根以上的主拉索；所述分支拉索由绳索对折制后制成，端头设有一个分支拉索环，所述主拉索上安装有若干分支拉索，所述主拉索穿过分支拉索上的分支拉索环与分支拉索相连，所述主拉索与分支拉索环连接处用夹具夹紧固定。
7.优选的，所述水上发电装备的固定装置固定的发电装备阵列由若干发电横排组成，所述发电横排由若干发电装备横向排列互相连接而成，左右相邻的发电装备互相平齐、紧密连接，沿河流方向设有若干发电横排，下一个发电横排与上一发电横排之间留有间距。
8.优选的，所述固定桩固定安装在河流上游，所述固定桩有若干个，每个固定桩的承
载拉力在100吨以上。
9.优选的，所述主拉索的承载拉力为50吨以上，所述分支拉索的承载拉力为 10～30吨；所述主拉索、分支拉索为碳纤维拉索、超高分子量聚乙烯拉索、芳纶拉索或尼龙拉索。
10.优选的，所述发电装备包括左浮坞、右浮坞、发电机、滚轮式叶轮、主轴、左轴承座、右轴承座，所述滚轮式叶轮安装在主轴上，所述主轴通过左轴承座、右轴承座分别安装在左浮坞、右浮坞上，所述滚轮式叶轮位于左浮坞、右浮坞的中间位置，且所述滚轮式叶轮正对河流的水流方向，所述主轴的一端通过联轴器或变速箱与发电机的输入轴相连；所述左浮坞、右浮坞的侧边均设有两根分支拉索，所述分支拉索的一端与主拉索固定相连，所述分支拉索的另一端被缠绕在转盘上，每台发电装备均由四根分支拉索分左右两侧调节固定。
11.本实用新型具有以下技术效果：
12.本实用新型设计有低矮的固定桩、主拉索、分支拉索。按照本实用新型设计的发电群的固定装置，两根主拉索设置在发电装备浮坞两边固定拉住发电装备，沿途拉住n(n大于等于1)台100kw的发电装备，则每根拉索需要承受的拉力至少为25*n吨，一个固定桩上套装两根拉索，则每个固定桩需要承受的拉力至少为50*n吨。固定桩如果高出地面，水对固定桩有冲击力，因此，将固定桩设计为低矮状，稍高出地面即可。主拉索拉住的发电装备台数越多，投资成本越低，固定桩、主拉索所需承受的固定拉力就越高。
13.本实用新型的主拉索是由拉绳对折后制成，并在对折处部分不织在一起，保留一个环。将拉索的环套挂在固定桩凹槽里，固定主拉索的上端，主拉索下端用于固定发电装备。分支拉索也是由拉绳对折后制成，在对折处保留一个环，使用时，主拉索穿过分支拉索的环，用夹具夹住分支拉索，固定分支拉索的主拉索端；主拉索与分支拉索长期浸泡在水里，主拉索与分支拉索的耐腐蚀性是发电群能否长期使用的主要保障。本实用新型选用非金属的碳纤维拉索、超高分子量聚乙烯拉索、芳纶纤维拉索或尼龙纤维拉索。
14.作为优选方案，本实用新型的发电装备由左浮坞、右浮坞、发电机、滚轮式叶轮、主轴、左轴承座、右轴承座组成，这种滚轮式叶轮不同于现有的水平旋转时叶轮，阻力小，不需要高的水位落差，就可实现随河水流动而转动发电。所述滚轮式叶轮安装在左浮坞、右浮坞之间，正对河流的水流方向；可以通过左浮坞、右浮坞将水流引入到滚轮式叶轮上，更好地提高发电效率，而且设置左浮坞、右浮坞可以更好保持叶轮的平衡、调节叶轮的吃水深度。左浮坞、右浮坞的侧边均设有两根分支拉索，所述分支拉索的一端与主拉索固定相连，所述分支拉索的另一端被缠绕在转盘上，通过转盘转动可以自由快速地调节发电装备的水位。
附图说明
15.图1为固定桩与主拉索、分支拉索的连接示意图。
16.图2为本实用新型的剖视结构示意图。
17.图3为本实用新型实施例1的俯视图。
18.图4为本实用新型实施例2的俯视图。
19.图5为拉索与发电装备连接的主视图。
20.图6为拉索与发电装备连接的俯视图。
21.附图中：1.固定桩；2.主拉索；3.发电装备；4.分支拉索。5.滚轮式叶轮；6. 固定件；7.伺服电机；8.转盘；9.左浮坞；10.右浮坞；11.发电机；12.主轴；13. 左轴承座；14.右
轴承座；15.转动轮；16.叶片。
具体实施方式
22.如下实施列中所述的水上发电装备是指上述任一一种总成，为简化起见，将水上发电装备画成简化图。
23.实施例1
24.如图1、图2、图3所示，一种水上发电装备的固定装置，包括固定桩1、拉索、发电装备3，所述固定桩1安装在发电装备3的上游，所述固定桩1通过拉索与发电装备3相连，所述固定桩1有若干个，每个固定桩1的承载拉力在 100吨以上，每台发电装备3正对河流的水流方向。
25.在施工时，先选择好将要安装水上发电群的河流或堤坝式发电站的尾水处，在发电装备3的上游位置通过打桩或浇筑等方式修筑好固定桩1，所述固定桩1 的拉力在100吨以上。根据河床的宽度设置若干固定桩1，在本实施例中以20 个固定桩1为例：由承载250吨以上的拉绳对折后制成承载500吨以上的主拉索2，在对折处形成一个主拉索环，所述主拉索环的大小与固定桩1相适配，所述主拉索环套装在固定桩1上。每个固定桩1上套装两根或多根主拉索2，所述主拉索2顺流而下，在固定桩1下游50米处的两根主拉索2上，每根主拉索2 相隔5米位置，套上两根分支拉索4，所述分支拉索4的承载拉力为10～30吨。所述分支拉索4也是由拉绳对折后制成，在对折处设置一个分支拉索环，经主拉索2穿过分支拉索环并用固定件6固定分支拉索环的这一端，所述固定件6为夹具、锁具、套环等。所述主拉索2、分支拉索4为碳纤维拉索、超高分子量聚乙烯拉索、芳纶拉索或尼龙拉索。每隔20米安装一组分支拉索4(每组为两根分支拉索4)，每组分支拉索4之间相隔4米，重复安装20组。将发电装备3放入两根主拉索2之间，使每台发电装备3的两侧各有一根主拉索2、两根分支拉索 4。
26.如图5、图6所示，每台发电装备3均由左浮坞9、右浮坞10、发电机11、滚轮式叶轮5、主轴12、左轴承座13、右轴承座14组成。所述滚轮式叶轮5为由转动轮15、若干叶片16构成，所述转动轮15为圆形的盘状或轮状结构，采用金属材料通过铸造或机加工制作而成，所述叶片16呈辐射状均匀安装在转动轮15上，所述叶片16与转动轮15之间通过焊接、铆接、螺栓连接或其它方式相连。所述转动轮15通过焊接、花键连接或其它方式安装在主轴12上，所述主轴12的两端分别安装在左轴承座13、右轴承座14内，所述左轴承座13、右轴承座14通过螺栓分别固定安装在左浮坞9、右浮坞10上。所述浮坞为现有技术，浮坞为空心的结构，漂浮在河流上。
27.所述滚轮式叶轮5位于左浮坞9、右浮坞10(的中间位置，且所述滚轮式叶轮5的叶片16正对河流的水流方向，所述主轴12的一端通过联轴器或变速箱与发电机11的输入轴相连。左浮坞9、右浮坞10的侧边均有两根分支拉索4，所述分支拉索4的一端与主拉索2通过夹具固定相连，所述分支拉索4的另一端被缠绕在转盘8上，每台发电装备3均由四根分支拉索4分左右两侧调节固定。所述左浮坞9、右浮坞10上均安装有用来测量浮坞水位高低的水位传感器，所述水位传感器向物联网网关上传数据，由物联网网关控制水位调节器上的转盘8 转动。所述转盘8为电动转盘8，或者所述转盘8与伺服电机7的输出轴相连，所述伺服电机7安装在左浮坞9、右浮坞10上。伺服电机7带动转盘8转动调节分支拉索4的长短，实现自动调节浮坞水位。
28.实施例2
29.如图1、图2、图4所示，一种水上发电装备的固定装置，包括固定桩1、拉索、发电装备3，所述固定桩1安装在发电装备3的上游，所述固定桩1通过拉索与发电装备3相连，所述固定桩1有若干个，每个固定桩1的承载拉力在 100吨以上，每台发电装备3正对河流的水流方向。
30.在实际建造时，先选择好将要安装水上发电群的河流，在河流的上游位置通过打桩或浇筑等方式修筑好固定桩1，所述固定桩1的拉力在100吨以上。根据河床的宽度设置若干固定桩1，在本实施例中以15个固定桩1为例：由承载200 吨以上的拉绳对折后制成承载400吨以上的主拉索2，在对折处制作形成一个主拉索环，所述主拉索环的大小与固定桩1相适配，所述主拉索2通过主拉索环套装在固定桩1上。每个固定桩1上套装五根主拉索2，所述主拉索2顺流而下，在五根主拉索2的适当位置横向并排安装四台发电装备3，使四台发电装备3分别位于五根主拉索2之间。五根主拉索2在对应发电装备3的位置分别设有一组分支拉索4(两根分支拉索4)，使每台发电装备3的两侧各有一根主拉索2、一组分支拉索4。所述分支拉索4的承载拉力为10～30吨。所述主拉索2、分支拉索4为碳纤维拉索、超高分子量聚乙烯拉索、芳纶拉索或尼龙拉索，所述分支拉索4的一端制作有一个分支拉索环，经主拉索2穿过分支拉索环并用夹具夹住固定。
31.如图5、图6所示，四台发电装备3均由左浮坞9、右浮坞10、发电机11、滚轮式叶轮5、主轴12、左轴承座13、右轴承座14构成，所述滚轮式叶轮5安装在主轴12上，所述主轴12通过左轴承座13、右轴承座14分别安装在左浮坞 9、右浮坞10上，所述滚轮式叶轮5位于左浮坞9、右浮坞10的中间位置，且所述滚轮式叶轮5正对河流的水流方向，所述主轴12的一端通过联轴器或变速箱与发电机11的输入轴相连。
32.所述左浮坞9、右浮坞10的侧边均有一组分支拉索4，所述分支拉索4的一端与主拉索2固定相连，所述分支拉索4的另一端被缠绕在转盘8上，每台发电装备3均由四根分支拉索4分左右两侧调节固定。所述左浮坞9、右浮坞10上均安装有用来测量浮坞水位高低的水位传感器，所述水位传感器向物联网网关上传数据，由物联网网关控制水位调节器上的转盘8转动，通过转盘8转动调节分支拉索4的长度，实现自动调节浮坞水位，使发电装备3处于平衡，使滚轮式叶轮5处于最佳水位。将五根主拉索2之间的横向并排排列的四台发电装备3用连接板连接固定：用连接板将相邻的发电装备3的左右浮坞10的前后位置固定，使横向并排排列的四台发电装备3连接成一个横向整体。
33.与前述方法相同，在相邻的另一个固定桩1上同样套装五根主拉索2，在五根主拉索2的同一位置横向并排安装四台发电装备3，使这四台发电装备3与上述的四台发电装备3横向用连接板、连接杆或其他连接装置固定连接形成一个更长的横向整体。以此类推，将更多固定桩1的主拉索2上的同一位置横向并排安装发电装备3连接形成一个发电横排。例如：将五个固定桩1上通过主拉索2 横向并排安装的20台发电装备3连接形成一个发电横排。采用相同的方法，在主拉索2的不同位置安装形成多个发电横排，并使各个发电横排之间保持3-20 米的间距。例如：在主拉索2上共安装10个发电横排，并使各个发电横排之间保持6米的间距，则共形成一个20*10的200台发电装备3的水上发电群。
34.上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不是全部实施例。两台或两台以上的方式发电装备3横向排布，两台或两台以上的发电装备3竖向排布都可以形成发电矩阵，
这些发电矩阵就是本实用新型所述的水上发电群。多个发电矩阵排列也属于本实用新型的水上发电群。只要是多台水上发电装备3互相串联或并联安装在一起就是水上发电群，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。