专利名称：压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成，属水力发电技术领域。
背景技术：
多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统的发明，开辟了虹吸流水循环发电的先河。但是，由于多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统还是采用的传统的虹管结构， 即虹管的入水口必须高于虹管的出水口，这一位差的存在，使整个系统的设计安装必须是阶梯的，即从最高层的第一级，根据设定的位差一级一级下降，直至下降到最后一级。如果级数越多，位差越大，那么所形成的阶梯的高度越高，给虹吸水力发电设备基础的设计、安装和建造厂房带来很多的不便，施工复杂，成本高，给以后对设备的检查维修也会带来很多的不便，这是问题之一；问题之二虹管的高度不能做的很高，最高不能超过去10米。问题之三是传统的虹管结构发电装置一旦安装好后就不能随意变动了，给系统的扩容带来很多不便。为了解决这些问题，这就需要我们进一步改革创新。
发明内容
为了克服多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统存在的不足，本发明提出了一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统。其特点是它根据所用虹管的高度来设定系统的基准气压，如果这个基准气压为一个大气压的时，虹管可达10米；基准气压为2个大气压时，虹管可达20米；基准气压为3个大气压时，虹管可30米。同时再根据每级虹管所需的位差来设定形成虹吸流的气压差，用气压差产生的压强差来形成虹吸流的创新思路替代传统的用位差来形成虹吸流的，这就可将系统的多级虹吸水力发电装置安装在一个水平面上，解决了传统虹管的阶梯结构的设计安装的复杂性，大大地方便了设计安装维护，同时还为系统的扩容和调控提供了便利。本发明的目的是这样实现的压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。其特点是多个单级的虹吸水力发电装置由同样的虹管和水轮发电机构成，虹管的入水口可以高于虹管的出水口，也可以低于虹管的出水口，还可以与虹管的出水口在同一水平面上，虹管的出水口处要加一个水阀控制，虹管的高度可以高于10米以上或甚至更高。我们可根据所用的虹管的高度很方便地来设定系统的基准气压。当基准气压为一个大气压时，虹吸管能跨越10米的高度向外引流；当基准气压为二个大气压时，虹管的高度可达到20米；当基准气压为三个大气压时，虹管的高度可达到30米；如果再加大基准气压， 虹管的高度还可以提高。配套的加压的密封储水池可使用同样体积的储水池，储水池的长宽高一般要大于虹管的直径很多，并且做成密封型的，储水池所承受的压力越大，虹管可做得越高。配套的加压的密封储水池的一端与单级的虹吸水力发电装置的虹管进水管连接， 另一端与环内上一级的单级的虹吸水力发电装置的虹管出水管相连接；配套的加压的密封储水池要安装一个气压表，用于监测配套的加压的密封储水池内的压力的大小。配套的加压的密封储水池还要与一个传压管道相连接，并加一个气阀用于调节配套的加压的密封储水池气压。配套的加压的密封储水池还要安装一个放气阀，用于降低密封储水池内的气压。 循环水引水管道是将最后一级虹吸水力发电装置虹管下落的水引导到第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池处，以便于水泵将水抽到第一级的配套的加压的密封储水池内，循环水引水管道的直径要大于虹管的直径，它既是个储水池，也是个储气池，它要能储下多级虹吸水力发电系统内的排出的水和气。泵水设备主要将循环水引水管道引来的水抽到第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内，以实现水循环发电的目的，由于所有的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池都安装在同一水平面上，泵水所用的管道就短了，也可节省管道的成本。泵水设备可以用电动水泵，也可以用水轮泵， 只要流量与扬程满足系统要求就行。空气加压设备主要用于给储气罐加压，它与储气罐相连接，连接处要加气阀控制。储气罐主要用于储存一定的气压，为各配套的加压的密封储水池提供一个较高的稳定的气压，确保虹吸流的形成及正常运行。储气罐有一个气压表、两个进气管及气阀控制，一个进气管与空气加压设备相接，另一个进气管与最后一级的循环水引水管道相连；储气罐所储的气压应满足多个单级的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内需要的气压的压力。储气罐还有两个出气管及控制阀，一个出气管作为储气罐内气压过高时排气降压的出气管，另一个出气管作为供给各个配套的加压的密封储水池加气压的出气管。储气罐的气压一般要高于整个系统所用的气压。传压管道主要将储气罐内的气压传送到各个配套的加压的密封储水池内，为各级虹管形成虹吸流提供所需的工作气压，以确保各级虹吸流正常发电，传压管道的各出入管口处要加气阀控制。本发明具有的有益效果是如果需要产生一个10米高的虹吸流水循环发电系统，其中系统所用的级数是10 级、系统中每级的位差为2米，当采用不同的系统时效果是不一样的。如果采用压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统。为了满足10米高的虹管的正常运行，系统必须使用1个大气压作为基准气压；为了满足级与级之间的2米位差，我们将每级的2米位差转化为一个附加的气压差，这个气压差为0. 2个大气压，由这个附加的气压差来形成虹吸流。系统由10级组成，每级的气压差为0.2个大气压，这时系统最高附加的气压为 10X0.2 = 2个大气压，然后按2、1.8、1，6、1.4、1.2、1.0、0.8、0.6、0.4、0.2 气压差分别附加到每级配套的加压的密封储水池上的就行了。这2个大气压的具体分布情况是这样的第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压是1+2 =3，为3个大气压；第二级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压是 3+1. 8 = 2.8个大气压；第三级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压是3+1. 6 = 2. 6个大气压；依次类推，直至最后一级的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压为1个大气压。由于用气压差来替代了位差，这时系统的所有设备就可以安装在同一地平上，省去了构建传统的阶梯式平台基础了，非常简单，非常方便。 如果系统需要扩容发更多的电，就只要增加级数，当每增加一级时，也只需要增加0. 2个大气压，这样就能在同一水平面上安装更多级的虹吸流来发电。如果要增加或减少位差，只要增加或减少气压差就行了，不要改变原有的基础设施。另外，也有利于系统的控制。根据虹吸流形成的条件可知，如果使虹管两端水位相同，大气压力也相同，虹吸流就会自动停止的这一特性，利用这一特性就很方便地控制虹吸流的停止、启动和流量流速了。这就是使用气压差来控制后，能将系统所用的配套的加压的密封储水池安装在同一水平面上带来的好处。如果系统需要停止，只要调节各级配套的加压的密封储水池的水位和大气压力到相同时，系统的各级虹吸流就会自动停下来；如果系统需要启动，就只要给各级配套的加压的密封储水池加上适当的大气压就行了。如果需要调节各级虹吸流的流量流速，也只要调节级与级之间气压差就行了。这个系统的发明，为系统各设备标准化和产业化的生产提供了可能。如果采用多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统。为了满足10米高的虹管的正常运行，系统必须以自然大气压作为工作气压；为了满足级与级之间的2米位差，才能保证虹吸的形成，就要设计10个的阶梯式的平台基础来安装设备，最高的位差为20米高， 然后按照20米、18米、16米、14米、12米、10米、8米、6米、4米、2米的高度来构建系统的 10个阶梯式平台基础，并把每级设备安装在这10阶梯式平台基础上，安装好了就没法更改了。因此，这个系统会存在以下几个问题一是设计施工安装复杂；二是建设成本高；三是虹管不超过去10米，、；四是系统扩容困难；五是不便于启、停、流量流速的调控；六是不利于日常维护。使用压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统发电，它不但具有多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统的功能，而且虹管还以做得很高，可以提高设备的利用率，达到多发电的目的。另外，该系统采用一个基准气压和一个附加气压来控制系统的，大大方便了对系统的扩容和调控，为设备的标准化、产业化提供了可能。在发电领域方面，该系统具有节能、环保、安全和高效等优点，可作为一种新能源替代水力发电、火力发电、燃油发电、 太阳能发电、风力发电、核能发电等其它发电设备的发电。
具体实施例方式本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一个压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。其特点是多个单级的虹吸水力发电装置由同样的虹管和水轮发电机构成，虹管的入水口可以高于虹管的出水口，也可以低于虹管的出水口，还可以与虹管的出水口在同一水平面上，可根据所需而定，虹管的出水口处要加一个水阀控制；虹管的高度可以根据所用大气压力来确定，只要加大气压，就可以相应地增加虹管高度，以达到产生相应高度的虹吸流用于发电，满足所要的发电量。在每级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池之间要有一定的气压差，这个气压差大小是根据虹管结构不同所能形成虹吸流来设定的。配套的加压的密封储水池可使用同样体积的水池，水池的长宽高要大于虹管的直径很多，并且做成密封型的；配套的加压的密封储水池的一端与单级的虹吸水力发电装置进水管连接，另一端与环内上一级的单级的虹吸水力发电装置的出水管相连；配套的加压的密封储水池要安装一个气压表，用于监测配套的加压的密封储水池内的压力的大小；配套的加压的密封储水池还要与一个传压管道相连接， 并加一个气阀用于调节配套的加压的密封储水池的气压的大小；配套的加压的密封储水池还要安装一个放气阀，用于降低密封储水池内的气压。循环水引水管道的管径要大于虹管直径，除了允许虹吸流顺畅通过外，还要让被加压的气压通过；循环水引水管道还可作为系统最大的储水和储气的容器，也是系统中最大的加压的密封储水池，因此它也要安装一个气压表，用于监测其压力的大小；循环水引水管道还要与一个传压管道相连接，并加一个气阀用于调节它的气压；循环水弓I水管道还要安装一个放气阀，用于降低气压。泵水设备可以用电动水泵也可以用水轮泵来抽水，所用抽水的扬程要大于虹管的高度，抽水量也要大于等于虹吸流的流量。空气加压设备是为储气罐加压所用，并用来调节各配套的加压的密封储水池的压力。储气罐主要作用是在虹吸流形成时，用于储存各虹吸管道内的被流动的水置换出来的气体；同时储存由空气加压设备加压后的气，并供各配套的加压的密封储水池所用。传压管道是用于各配套的加压的密封储水池与储气罐之间传递气压的管道，确保整个系统各级的气压都能达到设计的要求，以实现多级虹吸流水循环发电的目的了。假如，我们需要在某地平上要安装一个级数为10级，虹管高度为30米，每级虹吸水力发电装置之间的位差为2米，问这个压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的基准气压和附加气压差为多少？在压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统中。为了满足30米高的虹管的正常运行，系统必须使用3个大气压作为基准气压；为了满足级与级之间的2米位差，我们将每级的2米位差转化为一个附加的气压差，这个气压差为0. 2个大气压，由这个附加的气压差来形成虹吸流。系统由10级组成，每级的气压差为0.2个大气压，这时系统最大的附加气压为 10X0. 2 = 2 个大气压，然后按 2,1. 8、1，6、1. 4,1. 2,1. 0,0. 8,0. 6,0. 4,0. 2 气压差分别加到每级配套的加压的密封储水池上的就行了。这时系统各级气压的分布情况如下 第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压是3+2 = 5，为5个大气压；第二级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压是3+1. 8 = 4.8 个大气压；第三级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压是3+1. 6 = 4. 6个大气压；依次类推，直至最后一级的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池所加的大气压为3个大气压，这样就构成了一个压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统。由于采用了气压差来替代了位差，所以这时系统的所有设备都可以安装在同一地平上， 省去了构建传统的阶梯式平台基础了，非常简单，非常方便。如果要扩容发更多的电，就只要增加级数，当每增加一级时，也只需要增加0. 2个大气压，这样就能在同一水平面上安装更多级的虹吸流来发电。如果要增加或减少位差，只要增加或减少气压差就行了，不必更改原有的基础设施，也方便了系统的控制。根据虹吸流形成的条件可知，如果使虹管两端水位相同，大气压力也相同，虹吸流就会自动停止的这一特性，利用这一特性就很方便地控制虹吸流的停止、启动和流量流速了。由于所用的配套的加压的密封储水池是安装在同一水平面上的，只要调节各级配套的加压的密封储水池的水位和大气压力到相同时，系统的各级虹吸流就会自动停下来；如果需要启动，就只要给各级配套的加压的密封储水池加上适当的大气压就行了。如果需要调节各级虹吸流的流量流速，也只要调节级与级之间气压差就行了。压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的启动过程压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的启动，一般用外电启动比较方便，我们只要根据虹吸流发电所需的扬程和流量，选用一台或一台以上的抽水机把低水源的水抽到第一级虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内，用给第一级配套的加压的密封储水池的水加压，水就自动从第一级开始一级一级地流到最后一级；此时，每一级虹管内的气体被排出，并进入到已打开进气阀的储气罐内存放，储气罐内的压力随着抽水量的增加而加大；同时，各个配套的加压的密封储水池内的气压也随之会加大。由于泵水的作用，使每级虹管内有水流动，使每级虹管的水轮发电机转动而开始发电，这时各虹管内水的流速的大小是由泵水设备的扬程和流量决定的。为了实现虹管的虹吸流发电，这时要停止抽水，并逐级将虹管出口处的水阀关闭，使虹管里的水流处于静止状态，然后调节每级的虹吸水力发电装置的配套的加压的密封储水池内的水位和气压到所需的工作压力范围内；然后再启动抽水，再逐级打开每级虹管出口处的水阀，虹管内就会形成被加压后的虹吸流了，我们就可以用这个虹吸流来发电了。然后用系统自发电的部分用于替代外电抽水，所抽之水是由循环水引水管道引来的水， 以实现循环水发电的要求。这样就完成了对压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的启动，将该系统自发电其余部分外接或接入电网就可以使用了。如果需要系统停止，只要关闭抽水机和关闭最后一级虹管出水口的水阀就行；如果要求再次启动，就只要打开抽水机抽水，打开最后一级虹管的出水口的水阀就行了，控制非常简单，这就是采用压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统具有的优点。为了保证该系统能正常运行，考虑到循环水存在的微量损耗，还需要定期给每级配套的加压的密封储水池补充水，必要时要配备一套补水设备。另外，如果想充分发挥每级虹吸流的作用，为了发更多的电，也可以在每级虹管中再串接水轮发电机来发电。压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统它具有以下特点一是虹管的高度可以由系统的基准气压来决定，也可以根据所用的基准气压来选定虹管的高度；二是虹管的直径大小也可以任选的；三是虹吸流的形成和流量的大小，取决于级与级之间气压差的大小。四是在保证级与级之间的气压的情况下，虹管级数的多少也是可以任选的；五是系统可以任意组合，小系统可以为大系统提供电能，大系统可以并联建造，组成更大的并网发电系统。我们根据该系统以上具有的特点，所以我们能设计出微型、小型、中型、大型以及特大型的各种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统来发电。压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统由于可在全密闭下运行，它既不受地面环境的影响，也不受地理环境的影响，这进一步拓宽了压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统的应用领域，该系统可在有液体水的高山，海岛及所有用电的地方的发电，也可作为船舰航海的发电设备使用。普及推广这个系统，可解决人类对能源的需求，为人类用电开辟了一条取至不尽，用至不竭的新途径。
权利要求
1.一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于它由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。
2.根据权利要求1所述的一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于用一个基准气压来决定系统的虹管的高度，再用一个附加在级与级之间的气压差来决定虹吸流的形成和调节虹吸流的流量流速。
3.根据权利要求1所述的一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于多个单级的虹吸水力发电装置由同样的虹管和水轮发电机构成，虹管的入水口可以高于虹管的出水口，也可以低于虹管的出水口，还可以与虹管的出水口在同一水平面上，虹管的出水口处要安装一个水阀控制。
4.根据权利要求1所述的一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于配套的加压的密封储水池，它由气压表、放气阀以及传压管道组成；它还要与上一级虹管的出水口以及与下一级虹管的入水口相连的储水池构成。
5.根据权利要求1所述的一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于泵水设备，它由一个或一个以上的电动水泵或水轮泵组成。
6.根据权利要求1所述的一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于储气罐，它由密封容器、气压表和二个进气口、二个出气口及所带气阀组成。
7.根据权利要求1所述的一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，其特征在于传压管道，它由管道及所带的气阀构成。
全文摘要
本发明涉及一种压差式虹吸流发电装置组成水循环发电系统，它包括由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的加压的密封储水池、循环水引水管道、泵水设备、空气加压设备、储气罐和传压管道组成。其特点是它根据所用虹管的高度来设定系统的基准气压，同时再根据每级虹管所需的位差来设定形成虹吸流的气压差。由于采用了用气压差产生的压强差来形成虹吸流的创新思路替代传统的用位差来形成虹吸流的，可将系统的多级虹吸水力发电装置安装在一个水平面，解决了传统虹管的阶梯结构的设计安装的复杂性，大大地方便了设计安装维护，同时还为系统的扩容和调控提供了便利。该系统的发明为系统的产业化提供了可能，该系统具有环保、节能、安全和高效等特点。
文档编号F03B13/06GK102536606SQ20121002300
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者石国平 申请人:石国平