专利名称：船浮式水力发电技术的制作方法
技术领域：
般浮式水力发电技术属水力资源开发利用技术。
背景技术：
水力发电，长期以来人们注重利用水流落差，水的质量加速度产生 的水势能量，进行电能量转换，忽视水流量加流速产生的水势能量也能 转换为电能量的客观事实，而造成大量的水力资源没有能够开发利用.
发明内容
提供一种利用河流的流量加流速形成的水势能量冲击安装在船仓两 側的水轮机，水轮机拖动发电机发电的技术。为了实现上述发明的目的，本发明船浮式水力发电技术，是依据河 流流量加流速产生的水势能量冲击安装在河水漂浮船两侧的水轮机旋 转，水轮机又拖动发电机发电的原理，船浮式水轮机发电量大小的控制 是以船仓下沉(吃水)深浅度进行控制的，船仓下沉度又是由船仓配重 量的大小决定，船仓配重是由水泵把河水抽入船的配重仓的重量来实现 的。发电时，先用水泵把河水抽向配重仓，随着配重董的逐渐增加，船 随之逐渐下沉，设在船两側的水轮机在水流冲击下旋转，随着配重的继 续加大，船下沉也大，冲击水轮机的水势量加大，发电量也就增大，当要减少发电至不发电时，则与上述相反，即把配重仓的水向河内抽排， 船体向上浮，发电量随之减少，当配重仓的水排尽时，水轮机离开冲击 水流不旋转，发电机也就不发电。水轮发电船在河流的稳定方式，是由 设在发电船上空的四条钢丝绳牵引控制的，当河床的流量增大、以及暴 雨山洪，河水暴涨时，发电船随水涨船高而稳定的漂浮在河面上保持发 电。四条牵引钢丝绳还能防卸狂风巨浪袭击发电船，能使发电正常运行。船浮式水力发电技术方案是，在V型高山峡谷底面40余米的河流， 流量2000 —3000m3/h，流速10000m/h， 一段500余米河流上舍开位置 布设十座四面高空牵引船浮式水力发电站，每座船浮式水力发电站的技 术分为，二个门型钢丝绳牵引吊架、船仓体、水轮机、变速器与发电机 的匹配、船仓的布置与安装、发电机控制系统和发电机并网装置，柴油 发电机及水泵，共九个组部件安装为一体的水力发电设施、设备。二个 门型钢丝绳牵引吊架，是两个钢筋水泥混凝土浇涛的预制支架，两支架 距河面6米高度，两个支架间距30米，两个支架设在河床两側岩石山体 上，预制前先挖四个对称的3米见方基础坑，坑中心向上5米设置，d) 500mm直径采用4)22mm、 4> 14mm、小8mm三种钢筋隔1出1排列编 制成IOO —250mm见方网孔的园柱框架和基础坑内用4> 18mm钢筋以 300mm见方的网框焊接在一起，用水泥混凝土浇铸，浇铸时，还要在园 柱框中间以300mm见方的4个角位置，预埋4根小22mm直径长度 600mm螺丝，浇铸后4根螺丝在平面外露100mm,预埋的螺丝杆为安装 滑轮座。浇铸的4个园柱上安装四个滑轮座，四个滑轮座都是400mm见 方高500mm中间是凹型槽，凹型槽两側宽度为200mm中间深350mm的槽，槽内配厚度180mm，直径4> 320mm滑轮，滑轮边沿上设有32mm 钢丝绳槽，二个门型钢丝绳牵引吊架是由2根4)32mm直径长度50m钢 丝绳，4个称砣筐架，4根4)22mm直径长度8m的钢丝绳，4个预制支 架共14个元件组成，安装时，首先在2根长钢丝绳一头6m和16m两 处，用钢丝绳卡卡接4根8m钢丝绳，8m钢绳的另一端均折回300mm, 用钢丝绳卡卡接成4个环，再在一側二个预制园柱外侧(与河床相对位 置)紧靠园柱用砖块干垒0.5111垒台，垒台上放上秤砣筐架，筐内装50 吨预制石块，再将两根大钢丝绳头穿过秤砣筐架折囷用钢丝卡卡接好， 最后把大钢丝绳衍设在滑轮槽内，大钢丝绳的另一端的安装，先把钢丝 绳施放在滑轮槽内，并在滑轮槽前方的大钢丝绳上卡接一临时钢丝绳挂 接倒链，倒链另一端定固在预制园柱上，拉倒链尽可能的将大钢丝绳拉 直，再将大钢丝绳头也穿过秤砣筐架折回用钢绳卡卡接，在倒链把大钢 绳拉直的情况下，把秤砣筐下的干垒砖块取掉用倒链调整秤砣距地面髙 度0.3—0.4111之间，最后把大钢绳卡的紧固螺丝上紧，这样二根大钢绳 与河床构成90度角，间距30米，距河床一侧5米，IO米两处，4根d) 22mm直径钢丝绳悬空垂直于河面6米的空中，于是二个门型钢丝绳牵引 吊架就安装完；船仓体，由一个长10m宽6m髙2m用IOO弁槽钢和 150mm xi50mm x iOmm角钢焊制的长方形框架，用5mm厚的铌钢板 焊接在长方形柜架外做为船底，船底的柜架外四周用5mm钢板焊接按在 柜架上，这样制成一个长方形主船仓，又在长方形仓的两端用150mm x 75mm x 10mm异型角铁焊接两个下部边长4m上部边长6m高2m等腰 三解锥体框架，框架外边用5mm厚的铌钢板焊接后就形成了一个两头尖锥状的长方形的三个相互隔开的三格船仓体，在长方形仓体距离两端三角锥体仓的隔板1000mm处，又在长方形仓体两铡，从上向下气割 1500mm长500mm宽4个长方形槽口 ， 4个槽是为配装二根水轮机所设 置，因此，在4个槽口内制做两个孔径380mm，两个孔径480mm槺胶防水套圈的四片设有橡胶垫层的安装堵板，在水轮机安装时，将四块堵 板先套在二根在水轮机轴内，再装两端水轮；水轮机，由两根轴，四个水轮、二个齿轮滚、四个轴承涡架组成。其中一根轴长8400mm，直径4> 380mm，轴上的布置是，由左向右从轴头至1200m啦布设第l个水轮， 间隔400mm布设第一个400mm宽的轴承涡架，间距200mm布设 400mm齿轮滚，间距4400mm布设第2个1200mm宽的水轮，另 一根轴 长10800mm轴径480mm ,轴上的布置是，从左向右，从轴头至 1200mm布设第 一 个水轮，间距1600mm布设第 一 个400mm宽的轴承涡 架，间距200mm布设400mm宽的齿轮滚，间距4400mm布设第二个轴 承涡架，宽度400mm，间距1600mm布设第二个l加(hmn水轮；二根轴 上的四个水轮和两个齿滚在轴上的固定方式，是在轴上，水轮内孔，齿 轮内孔均以360度园的120度分成3点，刨刻100OTii宽，40mm深的三 个键槽，键槽再配100mm x80mm截面的长键固定的，键槽两边的口， 用(H8mm攻丝锁封；水轮的功率计算是按1、先计算每平方米每秒的 平均流量，计算式，总的流量+ 40m宽度+ 2.5m水的深度+ 3600秒， 即20003/11 +40 +2.5 + 3600=5.5556kg/s。 2、计算每秒钟流速10000m /h + 3600秒-2.77m/s。 3、每小时加2的水势能5.5556kg/s . 2.77m/s + 75kg/s . 0.75kw . 3600s=553.99kw/hm2 554kw/hm2. 4、 一个水轮所做的功设计是以一个水轮的尺寸是(J)1.6m x i.2m，水轮购表面积约2.4m2 ，由于水轮迎冲击水的最大面积是水轮的一半，因此一个水轮的有效做 功面积是水轮表面积的1/2，于是设计的水轮的理论应做功率554kw/hm 2' l/2(2.4m2)=554kw x 1.2=664.8 665kw/hm2。 5、水轮机的转数计算 (1 )、总流速10000m/h +60分钟=166.667111/1^11。 (2)、设计的水轮机 的周长1.6m. 7T=5.026m。 (3)、水轮机的转数16&667m/min + 5.026m 33.16转/分。6、应配设的变速器，是似定发电机的转数为1000转/ 分。即6极发电机，应配变速器1000转/分+33.16转/分a 30.157，考 虑水流的不稳定因素采用变速器的比变为l :30.5。 7、发电机的功率配 匹按理论计算每一个(J)1.6m x i.2m的水轮机应做功率665kw，设计2 个水轮应是2 x 665kw=1330/kw，考虑水流的不稳定因素，选用1200kw 的功率为二个水轮机配套的发电机；船仓的布置，是把两组水轮机，2台 变速器，2台发电机安装在长方形的船仓内。安装时，先把两个直径是cj) 380mm的水轮机轴承涡架安装在长方形仓的前方，距前隔板lm距长方 形仓壁两側200mm船底的槽钢架上，再把水轮机吊装于轴承涡架上，水 轮的内側面距轴承涡架外側面，以400mm的距离进行校对调整，把轴承 涡的上盖扣上并上紧螺丝，这样一级水轮机就安装结束。用同样方法把 第二级水机也安装在长方形仓的后方距后隔仓板lm，距长方形两側仓壁 200mm的两个轴承涡架座，两轴承座安装在船底^t钢架上。再把2台变 速器，分别与两级水轮机轴上的齿轮相吻接，再把变速器固定在船底槽 钢架上，把两台发电机安装在两台变速器的二个输出轴的联轴器上，也 把发电机固定在船底槽钢架上。最后把两级水轮轴与长方形仓壁的长方形槽板安装固定，这样长方形仓内设备就布置安装完；在长方形仓的仓 沿上布设2.2111髙的弧形角钢制做的框架，框架上安装玻璃钢瓦，又在长 方形仓的前面的三角形锥体仓上，与锥体切齐布置2,2鹏髙的房屋，还在 长方形仓的后面三角形锥体仓上，用6據槽钢焊制7根长6m宽5m间距 800mm的框架，框架上布设木板，布设的平台为安装发电机控制、保 护、并网操作台和XBW 口一IO型箱式变电站。在整个船仓周围布设 lm宽带拦杆的走廊。还在长方形仓的四个角上布设钢绳吊环；两台发电 机的控制、保护、可控硅励磁，均采用国家成套设备；发电机的并网装 置，是XBW口 一10型变电站中的七块盘， 一块是网电进线盘， 一块是 站用变压器控制盘，另一块是在进线专线盘下隔离闸刀与油开关中间并 接的三相6300v/100v电压互感器盘，共三块，其它四块盘，每一块盘都 是由上下隔离闸刀，中间设有油开关断路器，下闸刀与油断路器中并接 同一型号的三,电压互感器，电压比是6300v/100v，这四块盘用于二台 发电机并网，变电站网七块盘的四个盘上配有油开关断路器，有油开关 四个电柜采用一段母线。并网装置，是将网电三相电压互感器低压100V 电源，分别与两台发电机电压互感器低压100V电压，用电压表试验，确 认网电与发电机的相序一致时，再将网电的低压100V电源线分别与两台 发电机低压的电源线接于两块同期表，两个同期开关上，同时把两台发 电机与网电连接的油开关断路器电动执行电源和操作按钮，布设在同期 表、同期开关的操作台上，当准备并网时，先把发电机供电柜的上闸刀 合上于网电相接，合上下闸刀，使发电机的电与油开关的下端相接，当 发电机与网电的电压、在同期表、电压、表频率表监枧同步时，启动发电机油开关执行器使油开关合闸发电机并网。并网后检查各部件是否正 常，否则相应处理，或者解列停机处理以至正常后重新起动发电并网。 发电机负荷的增加是用水泵向配重仓增加水量使船下沉，水轮机与冲击 流水接触面大，发电机负荷就增大，反则，负荷减少，以至水轮机不能维持额定转速发电机与网电解列，停机发电；柴油发电机选用15kw—4 极发电机，主要用途是在船浮式发电前作为照明和向船的配重仓供水排 水之用，它设在主船仓前的三角锥形仓上的房间。本发明有益效果是船浮式水力发电技术，能改变传统的水力发电是 以水源趺落的高差势能发电的模式，能将潜力很大的河流流量加流速的 水势能量转换为电能量，使水力资源充分开发利用。采用船浮式水轮发 电投资少见效快。如上述建一座2400kw船浮式水力发电站需投资400 — 500万人民币， 一年筹备建设3年运行4年时间收回投资，经济效益十分 显著。具体实施方案一、 前期必办证件1、 向国家建设、资源、河流管理职能部门申报项目建议书，并得通 过后，可下续办；2、 向电力管理部门办理并网申请并得同意后，方可下续办；3、 向工商机关申报办理营业证件；4、 向国家税务申报税务登记；5、 向国家物价部门申报供电价格。二、 前期准备1、 勘查施工便遒，供电线路及并网电站；2、 勘查规划造船及船越冬停泊的港湾；3、 编制工程预算和具体实施工程方案。三、 前期工程1、 修筑施工便遒，修建船停泊港湾；2、 架设供电线路购制XBW口一10型箱式变电站；3、 造船和制造配备水轮机；4、 安装二个门型钢丝绳牵引吊架；5、 购制两台1200kw—6极发电机及配套的1 : 30.5变比的变速器 和发电机控制盘，可控硅励磁装置，并网设施；6、 购制一台15kw柴油发电机和2台QY65 —8 — 2.2潜水泵。四、 安装1、 租用一艘吊装牵引机动船；2、 将制造好的船仓牵引到二个门型钢丝绳牵引架下，并将4条牵引 绳桂接在长方形主仓沿的牵引环上；3、 组装水轮机；4、 安装水轮机，先用吊装牵引船把4个水轮机承轴涡架座吊装在主 船仓的安装板上，再把2根配装好的水轮机吊装在轴承涡架内，二根轴 中间的两个轴承架之间距离均为4400mm，只要这个数据撑握好，水轮机 就装好了；5、 用牵引吊装船把2台变速器吊装在船仓的安装板上，使水轮机轴上的齿轮与变速器上的齿轮吻接；6、 再用牵引吊装船分两次把两台发电机吊装在船仓安装架上，使变 速器的轮出轴联接器与发电机轴联接器配合联接；7、 把XBW口一10型箱式变电站吊装在主仓后的安装平台上，并把 发电机控制保护盘，操作台，全部安装在变电站内；8、 把两台发电机上的发电电缆接在变电站各此的电柜盘的下闸接线 柱上，并连接控制及操作电源线路；9、 从船上的变电站供电柜盘下闸上引接一根电缆悬挂在门型钢丝绳 牵引绳上，再将电缆接在供网线路杆的负荷开关下；10、 安装长方形船仓上的弧形支架及玻璃钢瓦；11、 把站用变压接在设置的变电柜闸刀下，变压器二次側电源接在 与柴油发电机切换的联络开关下。五、准备运行1、 把船上变电站中的所有开关拉开，并把柴油发电机开关关闭；2、 把供网线路杆的负荷开关合上，船上变电站的网电开关下带电， 合上隔离上下刀闸，再合油开关，电站母线带电，再合上站用变压器电 柜的上下闸刀后再合油开关，变压器二次側带电，合上总的低压开关船 上照明灯有电，两台水泵开关上也有电；3、 检查每个部件，是否已达安装要求，否则相应处理；4、 测量河流的深度，以及船仓漂浮(吃水)深浅度，当河水深2.5111 以上，船仓仓底沉水0.2—0.3m时，启动两台水泵同时向两个配重仓供 水，随着配重的增大船体下沉，水轮机开始旋转，先停止配重加水全面 检查水轮机、变速器发电机是否有不良现象，如有时把配重水又由水泵排入河内，配重水排尽水轮机停止旋转，采取相应措施处理以达正常。 六、运行1、 由水泵向配重仓加水，使水轮机旋转，随着配重水的加大水轮机达到额定33转/分时，投入可控硅励磁，使发电机逐渐升压至額定 6300V，周波50HZ,用电压表和同期表测试发电机与网电的结线相序， 如若不一致时停机，调接发电机供电柜的下隔离闸刀下的接线，使相序 一致，重新开机、发电。发电后再次测试，确认相序绝对无误。2、 当发电机电压频率均与网电相接近时，合上发电机供电柜内的上 下隔离闸刀，在同期表、频率表、电压表监视下发电机与网电同步时启 动发电机油开关执行器使发电机并网。3、 发电机加负荷，还是由水泵向配重仓加水船向下沉，负荷增加， 增加负荷应每两小时按发电机额定的30%为一阶段增加，6个小时加满 负荷。每加一次负荷应全面检查观察设备运行情况，发现异常相应排 除，以至需停机排除后再重新发电。4、 进入冬季流冰凌时，停止发电，用牵引船把发电船牵引停泊港湾 避开冰凌期来年再发电。
权利要求
1. 提供一种利用河流的流量加流速形成的水势能量冲击安装在船仓两侧的水轮机，水轮机拖动发电机发电的技术。船浮式水力发电站的技术分为，二个门型钢丝绳牵引吊架、船仓体、水轮机、变速器与发电机的匹配、船仓的布置与安装、发电机控制系统和发电机并网装置，柴油发电机及水泵，共九个组部件安装为一体的水力发电设施、设备。
2、 权利要求l所述二个门型钢丝绳牵引吊架，是两个钢筋水泥混 凝土浇涛的预制支架，两支架距河面6米高度，两个支架间距30米，两 个支架设在河床两側岩石山体上，预制前先挖四个对称的3米见方基础 坑，坑中心向上5米设置，4)500mm直径采用cj)22mm、 cj) 14mm、 4 8mm三种钢筋隔l出l排列编制成IOO —250mm见方网孔的园柱框架 和基础坑内用(M8mm钢筋以300mm见方的网框焊接在一起，用水泥混 凝土浇铸，浇铸时，还要在园柱框中间以300mm见方的4个角位置，预 埋4根(J)22mm直径长度600mm螺丝，浇铸后4根螺丝在平面外露 100mm，预埋的螺丝杆为安装滑轮座。烧铸的4个园柱上安装四个滑轮 座，四个滑轮座都是400mm见方髙500mm中间是四型槽，凹型槽两侧 宽度为200mm中间深350mm的槽，槽内配厚度180mm，直径cf)320mm 滑轮，滑轮边沿上设有32mm钢丝绳槽，二个门型铜丝绳牵引吊架是由2 根cj)32mm直径长度50m钢丝绳，4个称砣筐架，4根cJ)22mm直径长 度8m的钢丝绳，4个预制支架共14个元件组成，安装时，首先在2根 长钢丝绳一头6m和16m两处，用钢丝绳卡卡接4樣8節钢丝绳，8m钢绳的另一端均折回300mm，用钢丝绳卡卡接成4个环，再在一侧二个预 制园柱外侧(与河床相对位置)紧靠园柱用砖块干垒0.5m垒台，垒台上 放上秤砣筐架，筐内装50吨预制石块，再将两根大钢丝绳头穿过秤砣筐 架折回用钢丝卡卡接好，最后把大钢丝绳衍设在滑轮槽内，大钢丝绳的 另一端的安装，先把钢丝绳施放在滑轮槽内，并在滑轮槽前方的大钢丝 绳上卡接一临时钢丝绳挂接倒链，倒链另一端定固在预制园柱上，拉倒 链尽可能的将大钢丝绳拉直，再将大钢丝绳头也穿过秤砣筐架折回用钢 绳卡卡接，在倒链把大钢绳拉直的情况下，把秤砣篚下的干垒砖块取掉 用倒链调整秤砣距地面髙度0.3—0.4111之间，最后把大钢绳卡的紧固螺 丝上紧，这样二根大钢绳与河床构成90度角，间距30米，距河床一側5 米，IO米两处，4根(J)22mm直径钢丝绳悬空垂直于河面6米的空中， 于是二个门型钢丝绳牵引吊架就安装完；
3、 依据权利要求l所述船仓体，由一个长lto宽6m高2m用 100弁槽钢和150mm x 150mm x iOmm角钢焊制的长方形框架，用5mm 厚的铌钢板焊接在长方形柜架外做为船底，船底的稚架外四周用5mm钢 板焊接按在柜架上，这样制成一个长方形主船仓，又在长方形仓的两端 用150mm x 75mm x 10mm异型角铁焊接两个下部边长4m上部边长 6m高2m等腰三解锥体框架，框架外边用5mm厚的铌钢板焊接后就形 成了一个两头尖锥状的长方形的三个相互隔开的三，仓体，
4、 依据权利要求l所述水轮机，由两根轴，四个水轮、二个齿轮 滚、四个轴承涡架组成。其中一根轴长8400mm，直径())38(taim，轴上 的布置是，由左向右从轴头至120toim布设第l个水轮，间隔40toim布 设第一个400mm宽的轴承涡架，间距200mm布设4iO鹏m齿轮滚，间距4400mm布设第2个1200mm宽的水轮，另 一根轴长10800mm轴径 480mm，轴上的布置是，从左向右，从轴头至1200mm布设第一个水 轮，间距1600mm布设第一个400mm宽的轴承涡架，间距20Omm布设 400mm宽的齿轮滚，间距4400mm布设第二个轴承涡架，宽度400mm， 间距1600mm布设第二个1200mm水轮；二根轴上的四个水轮和两个齿 滚在轴上的面定方式，是在轴上，水轮内孔，齿轮内孔均以360度园的 120度分成3点，刨刻100mm宽，40mm深的三个键槽，键槽再配 100mm x 80mm截面的长键固定的，键槽两边的口，用命18mm攻丝锁封；
5、依据权利要求l所述船仓的布置，是把两组水轮机，2台变速 器，2台发电机安装在长方形的船仓内。安装时，先把两个直径是小 380mm的水轮机轴承涡架安装在长方形仓的前方，距前隔板lm距长方 形仓壁两側，mm船底的槽钢架上，再把水轮机吊装于轴承涡架上，水 轮的内侧面距轴承涡架外側面，以400mm的距离进行校对调整，把轴承 涡的上盖扣上并上紧螵丝，这样一级水轮机就安装结東。用同样方法把 第二级水机也安装在长方形仓的后方距后隔仓板lm，距长方形两侧仓壁 200mm的两个轴承涡架座，两轴承座安装在船底槽钢架上。再把2台变 速器，分别与两级水轮机轴上的齿轮相吻接，再把变速器固定在船底槽 钢架上，把两台发电机安装在两台变速器的二个输出轴的联轴器上，也 把发电机固定在船底槽钢架上。最后把两级水轮轴与长方形仓壁的长方 形槽板安装面定，这样长方形仓内设备就布置安装完。
全文摘要
船浮式水力发电技术，是依据河流流水的流量加流速产生的水势能量，冲击安装在船两侧的水轮机旋转，水轮机拖动发电机发电的方法，船浮式水力发电由门型钢丝绳牵引吊架、船仓体、水轮机、变速器与发电机匹配、船仓的布置安装、发电机控制系统、发电机并网装置、柴油发电机及水泵共九个组部件安装一体的水力发电设备。船浮式发电方法，能改变传统的仅采用水源高差势能发电的模式，将潜力很大的河流加流速水势能量转换为电能量，使水力资源充分开发利用。采用船浮式水力发电投资少，见效快，建一座2400kw船浮水力发电站需投资400-500万人民币筹备建设一年运行3年共4年时间收回投资，经济效益十分显著。
文档编号F03B13/00GK101245756SQ20071001744
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月15日 优先权日2007年2月15日
发明者冯云善 申请人:冯云善