闸背式水能发电站的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于低水头水能发电站技术领域，主要涉及的是一种闸背式水能发电站。广泛适用于利用海湾、海滨、江河水道、渠系、水库、湖泊、景观水域已建的和新建的各种有一定供排水流量的水闸背上建造的水能发电站。
【背景技术】
[0002]水电是清洁能源，可再生、无污染，运行费用低，便于进行电力调峰。自古以来对水动能的开发利用，都会采用各种水闸来进行集、排水、防洪调控等。但是，纵观需要的水闸，没有同时用于发电先例。宄其原因，与现有水轮机组的构造有直接的关系。传统水轮机组的水轮机和水轮机室是封闭式设计，水轮机在水轮机室内为纵向设置，啄水方式为纵向啄水，这样，水轮机的启动和工作就依赖水头的压力，需满足一定的落差才能正常启动工作。而现有通过水闸调控的过流水能根本达不到启动水轮机工作的条件，更不具备对过流水能同步实现发电、调控的功能，故而至今这些大量的动能水没有能够用于发电，所以，目前各类水闸仍只能发挥单一调控功能。
[0003]在此背景下，本实用新型人通过多年潜心研宄，发明的“空腔无轴水自润滑水轮机(ZL201420012505.5)，同步带传动增速器(ZL201420012329.5)，水下调速水闸(ZL201420012352.4) ”和另案申请的“分体式水轮机室”，使通过水闸调控的过流水能得以充分利用，可在海湾、海滨、江河水道、渠系、水库、湖泊、景观水域已建成和新建的各种水闸背上改建和新建大、中、小型闸背水能发电站，使传统的无法发电的水闸设备实现发电、调控双重功能。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的由此产生，提出一种闸背式水能发电站，通过在水闸上建造水电站，使通过水闸调控的过流水能得以充分利用，使水闸设备同时具备发电、调控双重功能，拓展了水电站的建造领域，降低了建造成本，并且易于实施。
[0005]本实用新型实现上述目的采取的技术方案是:一种闸背式水能发电站，在所述的水闸开有进水口，在水闸上设置有主要由水轮机、同步带传动增速器、发电机、水轮机室和站房组成的水电站，所述水轮机的啄水方式为横向啄水，水轮机在旋转时始终只有部分与过流水接触并做功。
[0006]本实用新型所述水轮机在旋转时，始终只有周长的四分之一与过流水接触并做功。
[0007]本实用新型所述水轮机室的底部为水闸下面的堤坝，其位于水轮机下部的地表面上具有向下的并与河床接壤的弧形过渡面，该弧形过渡面与与水轮机周长的四分之一弧面吻合。
[0008]本实用新型在所述的水闸的进水口部位设置有调速水闸。
[0009]本实用新型所述的水轮机采用的空腔无轴水自润滑水轮机。
[0010]本实用新型所述的水轮机通过挡水板横向固定支撑在站房底梁的下端面上。
[0011]本实用新型所述同步带传动增速器和发电机均固定在站房底梁的上端面上。
[0012]本实用新型在所述站房底梁上设置有站房墙体，在站房墙体上端连接有顶梁，顶梁上安装有安全护栏，站房内还设置有工作梯。
[0013]本实用新型所述水轮机室的底部与水闸进水口之间进入的过流水形成S线水流发电模式。
[0014]本实用新型所述水轮机室的底部与由水闸下部和水轮机室上端面之间进入的过流水形成一字水流发电模式。
[0015]本实用新型通过在调控水闸上建造水电站，在不影响水闸现有调控水能的功能下，使水闸设备同时具备了发电、调控双重功能。由于在水闸上建造水电站尚属首创，因此，拓展了水电站的建造领域，降低了建造成本，并且易于实施。可在海湾、海滨、江河水道、渠系、水库、湖泊、景观水域已建成和新建的各种水闸背上改建和新建大、中、小型闸背水能发电站，应用范围非常广泛。
[0016]主要优特点如下:
[0017]一、结构简单实用，施工方便。
[0018]二、改建、新建成本低，综合利用效益功能突出。
[0019]三、可以在海洋潮汐、江河等.....水域利用各种水闸排、集群、大型化建站。
[0020]四、小河、溪流建个水闸即可发电又可防洪。也可在小河、溪流上串连集群建站。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构示意图。
[0022]图2A是本实用新型其中一种使用状态的示意图。
[0023]图2B是本实用新型另外一种使用状态的示意图。
[0024]图中:1、水轮机，2、同步带传动增速器，3、发电机，4、挡水板，5、站房底梁，6、水闸，
7、水轮机室，8、工作梯，9、调速水闸，10、站房墙体，11、安全护栏。
【具体实施方式】
[0025]结合附图，给出本实用新型的实施例如下:
[0026]如图1所示:本实施例所述的闸背式水能发电站主要由水轮机1、同步带传动增速器2、发电机3、水闸6、水轮机室7、调速水闸9及站房组成，水闸6可以是公知设备的任意一种水闸。在水闸6的下部设有进水口，并在该进水口部位设置有调速水闸9，所述的调速水闸9采用的是本实用新型人已申请的“水下调速水闸(ZL201420012352.4) ”专利，其连接在水闸6前面(迎水面)，与水闸6滑动连接。在水闸6背面(背水面)连接有水轮机1、同步带传动增速器2、发电机3和站房，所述的水轮机I横向设置在站房内，啄水方式为横向啄水。采用的是本实用新型人已申请的“空腔无轴水自润滑水轮机(ZL201420012505.5) ”专利。所述的水轮机I通过挡水板4固定支撑在站房的底梁5下端面上，即水轮机I的两侧端分别与挡水板4连接，挡水板4的上端分别与站房底梁的下端面固定连接，站房底梁5的与水闸6固定连接。同步带传动增速器2和发电机3均固定在站房底梁5的上端面上，所述的同步带传动增速器2采用的是本实用新型人已申请的“同步带传动增速器(ZL201420012329.5)”专利，发电机3采用的是常规的发电机。所述同步带传动增速器2的输入端与水轮机I的输出端连接、输出端与发电机的输入端连接。所述水轮机室7的底部位于水闸6的下面，利用堤坝建造，采用砼体施工制作。可以直接将堤坝建造成水轮机室的底部，也可将现有的堤坝改造成水轮机室的底部，由此能够大幅度降低建造成本，并且易于实施。水轮机室7包含站房底梁5的下面、水轮机室的底部上面和水闸6之间的空间。在水轮机室7底部位于水轮机I下部的地表面上具有向下的并与河床接壤的弧形过渡面，该弧形过渡面与与水轮机周长的四分之一弧面吻合。作用是:当水轮机随着水闸下降至该部位时，能够正常工作，并与由水闸6进水口进入的过流水形成S线水流发电模式；当水轮机随着水闸上升至离开该部位时，与由水闸6下部和水轮机室7上端面之间进入的过流水形成一字水流发电模式。另夕卜，水轮机在旋转过程中，始终只有周长的四分之一与过流水接触并做功产生动力，另外的部分则不与过流水接触，在大气之中旋转，且啄水方式为横向啄水。由此，降低了对水头压力的依赖。在站房底梁5的另外三侧均设置有站房墙体10，站房墙体10的上端连接有顶梁，顶梁上安装有安全护栏11，在站房内还设置有工作梯8。
[0027]本实用新型在使用时，有两种工作状态:
[0028]图2A所示为应用于常态库容水域发电:启动调速水闸9，开启水闸6上的进水口，过流水从水闸6的进水口沿下行进入水轮机I的水斗，在挡水板4和水轮机室7的挤压下，推动水轮机旋转，形成S线水流发电模式，水轮机产生的动能传给同步带传动增速器2输入轴，同步带传动增速器将增速后的动能由输出轴传至发电机3发电。做工后的过流水排入河床。
[0029]图2B所示为防洪和水位变化状态下的发电:当水位上升时，启动调速水闸9，关闭水闸6上的进水口，提升水闸6，使调速水闸9随水闸6同时上升至一线发电水位。这时过流水从水闸6下部和水轮机室7上端面之间直接冲击水轮机I的水斗叶片，推动水轮机旋转和连续旋转，将产生的动能传给同步带传动增速器2的输入轴，同步带传动增速器将增速后的动能由输出轴传至发电机3实施发电。做工后的过流水排入河床。
[0030]当水位下降时，由升降系统控制水闸6始终在一线水位发电。当一线水位与河床水位水面接近时，启动调速水闸9，关闭水闸6上的进水口，下降水闸6，转换为S线水流发电模式，如此循环进行发电。
【主权项】
1.一种闸背式水能发电站，包括水闸(6)，其特征是:在所述的水闸(6)开有进水口，在水闸(6)上设置有主要由水轮机(1)、同步带传动增速器(2)、发电机(3)、水轮机室(7)和站房组成的水电站，所述水轮机(I)的啄水方式为横向啄水，水轮机(I)在旋转时始终只有部分与过流水接触并做功。
2.根据权利要求1所述的闸背式水能发电站，其特征是:所述水轮机(I)在旋转时，始终只有周长的四分之一与过流水接触。
3.根据权利要求1所述的闸背式水能发电站，其特征是:所述 水轮机室(7)的底部为水闸(6)下面的堤坝，其位于水轮机(I)下部的地表面上具有向下的并与河床接壤的弧形过渡面，该弧形过渡面与与水轮机周长的四分之一弧面吻合。
4.根据权利要求1所述的闸背式水能发电站，其特征是:在所述的水闸(6)的进水口部位设置有调速水闸(9 )。
5.根据权利要求1所述的闸背式水能发电站，其特征是:所述的水轮机(I)采用的空腔无轴水自润滑水轮机。
6.根据权利要求1所述的闸背式水能发电站，其特征是:所述的水轮机(I)通过挡水板(4 )横向固定支撑在站房底梁(5 )的下端面上。
7.根据权利要求1所述的闸背式水能发电站，其特征是:所述同步带传动增速器(2)和发电机(3)均固定在站房底梁(5)的上端面上。
8.根据权利要求1所述的闸背式水能发电站，其特征是:在所述站房底梁(5)上设置有站房墙体(10)，在站房墙体上端连接有顶梁，顶梁上安装有安全护栏(11 )，站房内还设置有工作梯(8)。
9.根据权利要求1或2所述的闸背式水能发电站，其特征是:所述水轮机室(7)的底部与水闸(6)进水口之间进入的过流水形成S线水流发电模式。
10.根据权利要求1或2所述的闸背式水能发电站，其特征是:所述水轮机室(7)的底部与由水闸(6)下部和水轮机室(7)上端面之间进入的过流水形成一字水流发电模式。
【专利摘要】本实用新型公开的闸背式水能发电站是在水闸（6）开有进水口，在水闸（6）上设置有主要由水轮机（1）、同步带传动增速器（2）、发电机（3）、水轮机室（7）和站房组成的水电站，所述水轮机（1）的啄水方式为横向啄水，水轮机（1）在旋转时始终只有部分与过流水接触并做功。本实用新型通过在调控水闸上建造水电站，在不影响水闸现有调控水能的功能下，使水闸设备同时具备了发电、调控双重功能。由于在水闸上建造水电站尚属首创，因此，拓展了水电站的建造领域，降低了建造成本，并且易于实施。可在海湾、海滨、江河水道、渠系、水库、湖泊、景观水域已建成和新建的各种水闸背上改建和新建大、中、小型闸背水能发电站，应用范围非常广泛。
【IPC分类】F03B3-12, F03B3-00
【公开号】CN204572309
【申请号】CN201520005740
【发明人】梁士周
【申请人】洛阳市四洲水能发电科技有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年1月6日