水力发电用梭形立式水轮发电机组及水力发电系统的制作方法

本实用新型涉及一种水力发电用梭形立式水轮发电机组，还涉及一种发电机组阶梯排列水力发电系统，属于水力发电设备技术领域。

背景技术：

水力发电即利用流水所蕴藏的能量生产电能的过程。水力是无污染的可再生能源，可节约大量资源量有限的矿物燃料。现有的水力发电通常使用水力涡轮机，水库中的水进入涡轮机，涡轮机转动实现发电，将水的势能最终转化为电能。这种水力发电站在现有发电机组正常发电工作后水的有效能量利用率较低，大部分水能浪费，造成了极大的资源损失。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种水力发电用梭形立式水轮发电机组，还提供一种发电机组阶梯排列水力发电系统，该发电系统串联若干水轮发电机组，充分利用同一股水流的势能，将其转化为电能，提高水的有效能量的利用率。

本实用新型所述的水力发电用梭形立式水轮发电机组，包括动力轴和与动力轴连接的发电装置，动力轴上设有梭形本体，梭形本体上设有若干层水轮水翼，梭形本体外设有水轮仓，水轮仓内壁上设有反水板，水轮仓上端与梭形本体上端形成进水口，水轮仓下端与梭形本体下端形成出水口。

所述的反水板位于相邻两层水轮水翼之间。

该发电机组的梭形本体直径越大，其扭力越大，可做多层水轮水翼和反水板，反水板可增加，水轮水翼和反水板的各项参数根据发电机组所需扭力需求而定，水轮水翼叶片的长度标准根据水流管道的直径而定。

本实用新型所述的发电机组阶梯排列水力发电系统，包括若干上述的水力发电用梭形立式水轮发电机组，若干梭形立式发电机组在水库大坝上呈阶梯状分布，相邻梭形立式两发电机组的水轮仓之间通过管道连通。

所述的水库大坝上第一进水口水道和第二进水口水道，第一进水口水道位于第二进水口水道上方，当水库大坝储水量较多时，使用第一进水口水道，当水库大坝储水量较少时，使用第二进水口水道。

水在立管道内从最高点到最低点任一截点的水能冲击力相等，很小一截断的水能就能满足一台发电机组用。梭形立式水轮发电机组配套应用于该发电系统，通过管道串联贯通，利用同一股水能冲击力，最大化提取管道内每一截断点的能量。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

水力发电用梭形立式水轮发电机组结构简单，使用安装方便，可应用于发电机组阶梯排列水力发电系统，最大化利用一股水能做到多次发电，既不消耗能源，也不污染环境，而且大幅度提高发电量。

附图说明

图1是本实用新型水力发电用梭形立式水轮发电机组的结构示意图；

图2是本实用新型发电机组阶梯排列水力发电系统的结构示意图。

图中：1、发电装置；2、动力轴；3、进水口；4、水轮水翼；5、反水板；6、水轮仓；7、梭形本体；8、出水口；9、冲击式水轮发电机组；10、梭形立式水轮发电机组；11、第一进水口水道；12、第二进水口水道；13、水库大坝。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1所示，水力发电用梭形立式水轮发电机组包括动力轴2和与动力轴2连接的发电装置1，动力轴2上设有梭形本体7，梭形本体7上设有若干层水轮水翼4，梭形本体7外设有水轮仓6，水轮仓6内壁上设有反水板5，水轮仓6上端与梭形本体7上端形成进水口3，水轮仓6下端与梭形本体7下端形成出水口8。

反水板5位于相邻两层水轮水翼4之间。

如图2所示，发电机组阶梯排列水力发电系统，包括若干上述的水力发电用梭形立式水轮发电机组10，若干梭形立式发电机组10在水库大坝13上呈阶梯状分布，相邻两梭形立式水轮发电机组10的水轮仓6之间通过管道连通。

水库大坝13上第一进水口水道11和第二进水口水道12，第一进水口水道11位于第二进水口水道12上方。

水库大坝13的下端设置冲击式水轮发电机组9，冲击式水轮发电机组9可选用授权公告号为CN204532661U公开的结构形式。

在存在水位差的立管道内出水口水位压差所产生的水能冲击力是恒定的，根据此定律判定水在立管道内从高点至最低点之间，每个截点水流的冲击力相等。水在管道内的冲击力，像全速运行的高速列车，每节车厢的惯性和速度与牵引车的车首相同，也就是水在水位差的管道内冲击速度所产生的冲击力和出水口的冲击力完全相等，即出水口水位压差＝水的最大压力＝最大流速＝水的最大冲击力。

依据上述理论判定全国在建和已建成的水力发电机组对水能的利用率太低，远没有挖掘出其巨大潜在能量，这是对有限水能资源的巨大浪费和损失。本实用新型能够充分利用水的冲击力创造更多电能，提高经济效益，为解决上述技术问题。

在各水力水能发电机组的坝体上建设安装多级梯级发电机组并把其水道贯通串联在同一管道内，利用管内的统一压差流速产生的冲击力来推动各级发电机组同步发电，把水能资源充分利用起来。其条件为，各级发电机组停止运行时，其各级水轮叶片间隙不能影响水流流速。

现有发电机组发电所利用的水能只是管道内的一小截段点，如果把水的冲击能量做到数次利用，利用出水口末端冲击式水轮发电机组集合起来。做到多次水能利用，可把全国水力水能发电量提高数倍。

全国包括在建水力水能资源发电量约4亿千瓦时，如全部改造，每年可增加水能发电量四倍，可节省大量煤炭资源，同时减少排放污染物和煤炭开采。

本实用新型的实施时，在已建成电站上改造坝体出水口，增加坝体背部厚度和强度，每个出水口以下依次增加数个阶梯排布的发电机组，并通过水管道贯通串联，可使用现有输电线路；这种实施改造具有若干有利条件：不用再做大坝基础建设和截流，不用再做地质水文考察，投资少、见效快，可在枯水期施工。