水电站尾水二次发电装置的制作方法

本发明涉及一种水电站发电装置，特别是涉及一种利用水电站的尾水进行二次发电的装置，属于水力发电技术领域。

背景技术：

我国是世界上水力资源较为丰富的国家之一，也是水电装机容量较大的国家之一，在全国各地分布有众多的水电站，在现有的水电站中，通过一次发电机组排出的尾水不仅具有相当大的水压，而且流量与水压均非常稳定，对一次水力发电之后剩余的尾水势能进行二次发电，可使宝贵的水力资源得到完全、充分的利用。

现有的水电站尾水二次发电装置，例如中国实用新型专利，专利号为200520001130.3所公开的一种结构，其包括每个水轮与横轴固定安装于每两个瓦座之间，每个瓦座都是利用螺栓固定在大坝的坝体上面，横轴与横轴之间是用法兰盘相互联结，套装在横轴上面固定的伞齿轮与传动轴下头部安装的伞齿轮呈90度相交，每一对伞齿轮是安装固定的伞齿轮箱里面，伞齿轮箱是固定在大坝的坝体上面，传动轴的中间至少要利用一个瓦座支撑，瓦座是利用螺栓与大坝的坝体固定，每个传动轴上面套装的防串套的下头端面都与对应的瓦座里面的轴承上平面接触，每个防串套的下头端面都与对应的瓦座里面的轴承上平面接触，每个防串套的中间位置都有一个圆孔与穿销配合安装在传动轴上面，每一个传动轴的上头部的法兰盘是与发电机下头部的法兰盘联结，发电机的底座都是利用螺栓与大坝的坝体固定，每个发电机与原来的发电机的安装高度基本一致，每个发电机的正上方都对应的安装防雨棚，该系统的横轴和传动轴的轴线都与大坝的表面大致平行。这种二次发电装置虽然能利用水电站的水轮机发电后剩余的尾水资源进行二次发电，达到改变原来水电站不能充分利用水力资源的目的，但这种结构的二次发电装置在使用过程中还存在以下三个方面的缺点：（1）由于每个发电机底座和每个瓦座以及伞齿轮箱体底座都是采用螺栓固定在大坝的坝体上，在安装时，需要在坝体上钻较多的安装孔，因此对坝体造成破坏，影响坝体安全性能；（2）该装置采用的零部件较多，整体设备庞大，结构复杂，制造、使用以及安装成本高，且安装困难，费时费力；（3）由于水轮安装在坝体上，因而其不能利用尾水的最大落差势能进行发电，大大降低了发电量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种不仅结构简单，设备投资与运行费用低廉，而且无需安装在坝体上，也无需桩基固定或者锚固定，且能利用尾水的最大落差势能进行发电，能大幅提高发电量，制造和使用成本低的水电站尾水二次发电装置。

为解决上述技术问题，本发明采用这样一种水电站尾水二次发电装置，包括叶轮和发电机；所述叶轮的转轴与发电机的转轴相连接，叶轮与发电机组合形成一个发电机组，所述水电站尾水二次发电装置还包括浮体和安装在所述浮体上的导流水槽，所述浮体置于水电站底部的水面上，在所述浮体上安装有由若干个发电机组排列而成的前排发电机组和后排发电机组，所述前排发电机组与后排发电机组沿浮体长度方向平行布置，且前排发电机组中的叶轮与后排发电机组中的叶轮在浮体宽度方向对称布置，所述导流水槽设有沿浮体长度方向布置的一个主导流水槽和若干成对设置在主导流水槽底部且在浮体宽度方向对称布置的前分支导流水槽和后分支导流水槽，所述的若干成对布置的前分支导流水槽和后分支导流水槽沿主导流水槽长度方向间隔设置，且成对布置的前分支导流水槽、后分支导流水槽分别与前排发电机组中的叶轮、后排发电机组中的叶轮对应设置，水电站尾水从前分支导流水槽、后分支导流水槽流出分别驱使前排发电机组中的叶轮、后排发电机组中的叶轮转动时，前排发电机组中的叶轮与后排发电机组中的叶轮转动方向相反。

作为本发明的一种优选实施方式，所述浮体的横截面呈梯形，浮体的外壳由不锈钢板围成，浮体的外壳内部填充轻质发泡材料。

作为本发明的一种优选实施方式，所述轻质发泡材料为聚乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料。

作为本发明的一种优选实施方式，所述主导流水槽、前分支导流水槽和后分支导流水槽三者结合处的横截面形状呈倒y字形。

作为本发明的一种优选实施方式，在所述浮体上还安装有由电机驱动的螺旋桨，所述电机通过无线信号与水电站或陆地上的电控器连接。

作为本发明的一种优选实施方式，在所述浮体上还安装有位置传感器，所述位置传感器通过无线信号与水电站或陆地上的电控器连接。

在本发明中，所述电控器优选是plc可编程控制器或数字控制器。

采用上述结构后，本发明具有以下有益效果：

本发明将安装有二次发电机组的浮体直接置于水电站底部的水面上，这样一方面，二次发电机组与水电站顶部的一次发电机组之间的落差高度最大，二次发电机组能利用尾水的最大落差势能进行发电，从而能大幅提高发电量；另一方面，本发明的二次发电机组无需安装在坝体上，从而能避免在坝体上钻安装孔，有效防止了现有技术对坝体造成破坏及影响坝体安全的弊端。

本发明在浮体上设置平行布置的前排发电机组和后排发电机组，前排发电机组中的叶轮与后排发电机组中的叶轮在浮体宽度方向对称布置，在浮体上设置导流水槽，导流水槽设有主导流水槽和若干成对的前分支导流水槽和后分支导流水槽，成对布置的前分支导流水槽、后分支导流水槽分别与前排发电机组中的叶轮、后排发电机组中的叶轮对应设置，工作时，水电站的尾水先进入主导流水槽，然后从前分支导流水槽、后分支导流水槽分别流出，从前分支导流水槽流出的尾水、从后分支导流水槽流出的尾水分别驱动前排发电机组中的叶轮、后排发电机组中的叶轮转动，且前排发电机组中的叶轮与后排发电机组中的叶轮转动方向相反，这样浮体相对于尾水前后方向的受力始终保持平衡，从而使浮体不会在水面上发生前后移动，因此本发明的浮体不需要桩基固定或者锚固定或者采用其它方式固定即可进行连续发电工作，本发明二次发电装置使用简便，使用和运行成本低。

本发明在浮体上设置螺旋桨，这样当尾水强度发生变化，从而导致尾水落水点相对于主导流水槽的前后位置发生变化时，可通过电控器控制电机驱动螺旋桨工作，使浮体前后移动，从而调整主导流水槽相对于尾水的位置，使尾水落水点位于主导流水槽内。在本发明中，优选通过位置传感器实时监测浮体前后移动的距离，从而实现精准移动。

本发明采用的零部件较少，结构简单，制造简便、成本低，大大降低了设备投资与运行费用。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1为本发明水电站尾水二次发电装置的一种结构示意图。

图2为本发明水电站尾水二次发电装置的俯视示意图。

图3为本发明中前排发电机组、后排发电机组与导流水槽的一种安装结构示意图。

图4为图3的侧视示意图。

图5为本发明中浮体的俯视示意图。

图6为图5中沿d－d的剖面示意图。

具体实施方式

参见图1至图6所示的一种水电站尾水二次发电装置，包括叶轮1和发电机2；所述叶轮1的转轴与发电机2的转轴相连接，叶轮1与发电机2组合形成一个发电机组a，所述水电站尾水二次发电装置还包括浮体3和安装在所述浮体3上的导流水槽4，浮体3优选呈船形或矩形体等长条形，所述浮体3置于水电站底部的水面上，在所述浮体3上安装有由若干个发电机组a排列而成的前排发电机组b和后排发电机组c，所述前排发电机组b与后排发电机组c沿浮体3长度方向平行布置，且前排发电机组b中的叶轮1与后排发电机组c中的叶轮1在浮体3宽度方向对称布置，所述导流水槽4设有沿浮体3长度方向布置的一个主导流水槽4－1和若干成对设置在主导流水槽4－1底部且在浮体3宽度方向对称布置的前分支导流水槽4－2和后分支导流水槽4－3，主导流水槽4－1优选采用v型支承板7通过螺栓或焊接固定安装在浮体3上，所述的若干成对布置的前分支导流水槽4－2和后分支导流水槽4－3沿主导流水槽4－1长度方向间隔设置，且成对布置的前分支导流水槽4－2、后分支导流水槽4－3分别与前排发电机组b中的叶轮1、后排发电机组c中的叶轮1对应设置，水电站尾水8从前分支导流水槽4－2、后分支导流水槽4－3流出分别驱使前排发电机组b中的叶轮1、后排发电机组c中的叶轮1转动时，前排发电机组b中的叶轮1与后排发电机组c中的叶轮1转动方向相反。在实施时，如图3、4所示，可将前分支导流水槽4－2的出水口朝向前排发电机组b中叶轮1的后侧，这样从前分支导流水槽4－2流出的尾水驱使前排发电机组b中的叶轮1逆时针转动，同时将后分支导流水槽4－3的出水口朝向后排发电机组c中叶轮1的前侧，这样从后分支导流水槽4－3流出的尾水驱使后排发电机组c中的叶轮1顺时针转动，两者转动方向相反从而使浮体3相对于尾水前后方向的受力始终保持平衡；当然，也可将前分支导流水槽4－2的出水口朝向前排发电机组b中叶轮1的前侧，这样从前分支导流水槽4－2流出的尾水驱使前排发电机组b中的叶轮1顺时针转动，同时将后分支导流水槽4－3的出水口朝向后排发电机组c中叶轮1的后侧，这样从后分支导流水槽4－3流出的尾水驱使后排发电机组c中的叶轮1逆时针转动，图中未示。

作为本发明的一种优选实施方式，如图3、5、6所示，所述浮体3的横截面呈梯形，浮体3的外壳由不锈钢板3－1围成，浮体3的外壳内部填充轻质发泡材料3－2，在实施时，可将前排发电机组b、后排发电机组c通过螺栓等连接件与不锈钢板3－1固定连接，图中未示。在本发明中，浮体3可呈长条状的梯形体、矩形体等形状。

作为本发明的一种优选实施方式，所述轻质发泡材料3－2为聚乙烯泡沫塑料或聚氨酯泡沫塑料。

作为本发明的一种优选实施方式，所述主导流水槽4－1、前分支导流水槽4－2和后分支导流水槽4－3三者结合处的横截面形状呈倒y字形。

作为本发明的一种优选实施方式，在所述浮体3上还安装有由电机驱动的螺旋桨5，所述电机通过无线信号与水电站或陆地上的电控器连接。在工作时，可将电机与某一发电机组连接，当尾水8落水点相对于主导流水槽4－1的前后位置发生变化时，可通过电控器控制电机驱动螺旋桨5工作，使浮体3前后移动，从而调整主导流水槽4－1相对于尾水8的位置，使尾水8落水点位于主导流水槽4－1内，图中未示电机和电控器。

作为本发明的一种优选实施方式，在所述浮体3上还安装有位置传感器6，所述位置传感器6通过无线信号与水电站或陆地上的电控器连接。在工作时，可通过位置传感器6实时监测浮体3前后移动的距离，从而实现精准移动。

在本发明中，所述电控器优选是plc可编程控制器或数字控制器例如ddc数字控制器。

在使用时，可将本发明的水电站尾水二次发电装置直接放置在水电站9或者大坝等底部的水面10上，尾水8落水点位于主导流水槽4－1内，即可进行连续发电工作，使用很方便。