专利名称：多级高效水能发电机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电机组，特别是一种多级高效水能发电机组。
背景技术：
当今世界，电力资源已成为各国经济和政治发展与竞争的重大战略资源和决策依据，而电力主要来源于水力、煤炭及核能发电等，但可利用发电的水力、煤炭、核能等能源毕竟有限，因而科学有效管理和充分利用现有能源尤为重要，近年来一些有识之士对水力发电技术作了不少有益的研究并有了一定的发展，但纵观目前国内外各种水力发电技术尚存在结构繁杂、适应性差、重大轻小、水能浪费、综合技术性能与长期效益发展差等诸多问题亟待加以解决。为此，在重视开发大型水能发电工程技术的同时，有必要进一步重视和开发利用多级水能及中小水能综合发电技术，以增大地方和国家电网总体电能和高效发展机电经济，以及促进全社会各项事业的繁荣与发展。
发明内容
本发明的目的是针对现有多级水能发电技术滞后问题，提供一种设计技术超前、自控管理优化、高效节能环保、充分利用水能、安全可靠耐用和综合效益更高的多级高效水能发电机组。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种多级高效水能发电机组，其特征在于，该发电机组包括驱动装置、自控装置、相关设置。所述驱动装置包括水轮、齿轮、驱轴，所述水轮包括上水轮、中水轮、下水轮，所述上水轮位于进水口和中水轮前端，其主要作用是驱动前驱轴，所述中水轮位上水轮后端和后水轮前端，其主要作用是驱动中驱轴，所述下水轮位于中水轮后端，其主要作用是驱动后驱轴；所述齿轮包括前齿轮、中齿轮、后齿轮，所述前齿轮下侧中心与前驱轴上端连接和上侧中心与发电机转轴底端连接及后侧齿轮与中齿轮前侧齿轮咬合，其主要作用是联合中齿轮、后齿轮做功，所述中齿轮下侧中心与中驱轴上端连接和前侧齿轮与前齿轮后侧齿轮咬合及后侧齿轮与后齿轮前侧齿轮咬合，其主要作用是联合后齿轮协助前齿轮做功，所述后齿轮下侧中心与后驱轴上端连接和前侧齿轮与中齿轮后侧齿轮咬合连接，其主要作用是联合中齿轮协助前齿轮做功；所述驱轴包括前固轴、中固轴、后固轴、前驱轴、中驱轴、后驱轴，所述前固轴底端固定于上水槽中间和上端与上水轮连接，其作用是配合前驱轴固定上水轮，所述中固轴底端固定于中水槽中间和上端与中水轮连接，其作用是配合中驱轴固定中水轮，所述后固轴固定于下水槽中间和上端与下水轮连接，其作用是配合后驱轴固定下水轮，所述前驱轴下端与上水轮上侧中心连接和上端与前齿轮下侧中心连接，其作用是协助上水轮驱动前齿轮做功，所述中驱轴下端与中水轮上侧中心连接和上端与中齿轮下侧中心连接，其作用是协助上水轮驱动前齿轮做功，所述后驱轴下端与下水轮上侧中心连接和上端与后齿轮下侧中心连接，其作用是协助下水轮驱动后齿轮做功。所述自控装置设置于发动机一侧，其包括自控器、蓄电池、电动阀，所述自控器具有定时和自控发电与输电、变频交换及水位感控等综合技术功能，即可进行机组定时发电与输电和自动控制发电与输电，同时可自动调节和变频给蓄电池充电及监控电动阀上的自感器有效工作，所述蓄电池主要作用是储存电能供自控装置和其它设施备用，所述电动阀上附设水位与水压自感器并受制于自控装置，当电网上需用电力时即接受自控器指令开阀放水启动水轮机组做功发电，而当电网不需要电力时即接受指令关阀，同时，当水位与水压低于设定值和发现阀口有污物堵塞时即自动关阀，拒绝工作，确保机组的安全运行。所述相关设置包括发电机、水槽等，所述发电机上端或侧边与其它物体固定和下端通过转轴前端与前齿轮上侧中心连接，其主要作用是水轮机的作用下进行高效发电；所述水槽位于水坝之中，为梯级状，其包括上水槽、中水槽、下水槽，所述上水槽位于电动阀出水口和中水槽前上方，其作用是固定设置上固轴、上水轮、前驱轴，所述中水槽位于上水槽后方，其作用是固定设置中固轴、中水轮、中驱轴，所述下水槽位于中水槽后方，其作用是固定设置下固轴、下水轮、后驱轴。其中所述上水轮、中水轮、下水轮均为涡轮状并由多块同型平形或凹形板 轮页和相同直径的上下两个固定圈组成。其中所述上水轮、下水轮、中水轮可分别设计上水轮、下水轮为顺时针方向运转、中水轮为逆时针方向运转，或上水轮、下水轮为逆时针方向运转、中水轮为顺时针方向运转。其中所述上轮页、中轮页、下轮页均为内端与驱动轴外侧连接，外端上下侧分别与上下两个固定圈内侧连接。其中所述水槽和水轮可根据水坝与水能等实际条件设置三个梯级和三个水轮以上。其中所述前齿轮、中齿轮、后齿轮也可分离不咬合各独自带动发电机做功。其中所述发电机也可根据驱动齿轮数量进行联合或分别多个设置。其中所述自控器与发电机、蓄电池、电动阀等之间用导线有机连接。由于采用上述方案，本发明具有如下有益效果。I、综合性能优越、性价比极高
本发明多级高效水能发电机组，由于采用一体式多个水轮机组联合做功和多梯级水力连续驱动及其自控技术发电，使水能资源和空间环境及科学运行管理得到更充分的利用与发挥，该发明技术还可大量节省施工、场地、安装、输电等所需材料与费用，同时进一步保护了生态环境资源和有效实现低碳运行。尤其是对进一步扩大开发和普及利用水能进行高效发电，将有效提高国家总电网电量不足和缓解与解决城乡社会生产及文化生活发展用电需求日趋紧缺难题，并可充分节约其它有限能源，加快实现国家能源战略和推动全社会经济持续发展与维护社会长治久安等，其作用甚大。因此，本发明多级高效水能发电机组具有结构独特精巧、技术性能优越、充分利用水能、节省空间环境、高效节能环保、安全便利耐用、制用成本极低，即综合性价比极高等优点。2、用途广泛、效益明显
本发明由于将现有的各种单级单机水能发电机技术进行有机分析、揉和、优化与创新，综合设计成结构严谨、性能优越、多级多机、适用广泛和安全节能高效的多级高效水能发电机组。该发电机组适应性强，既可用于水能富足和水力大的地区进行全面发电，也可用于水能相对较少和水力较小的地区进行补充发电，既可进行单组式安装发电亦可进行组合式安装发电。同时，以该技术为核心，可根据不同用途和需要生产制造各种先进和大小不同的民用军用高效水能发电机，实现多级多机、广泛使用、高效节能等，其综合经济效益和社会效益及长远效益极为明显。下面结合附图和实施例对本发明多级高效水能发电机组作进一步说明。
附图是本发明多级高效水能发电机组的结构示意图。主要元件标号说明1-下水轮，2-下固轴，3-下水槽，4-中水轮，5-中固轮，6-中水槽，7-上水轮，8-上固轴，9-上水槽，10-电动阀，11-蓄电池，12-自控器，13-发电机，14-前齿轮,15-前驱轴，16-中齿轮,17-中驱轴，18-后齿轮,19-后驱轴,20-上轮页,21-中轮页，22-下轮页。
具体实施例方式如附图所示，本发明多级高效水能发电机组，该发电机组包括驱动装置、自控装置、相关设置。所述驱动装置包括水轮、齿轮、驱轴，所述水轮包括上水轮7、中水轮4、下水轮1，所述上水轮7位于进水口和中水轮4前端，其主要作用是驱动前驱轴15，所述中水轮4位于上水轮7后端和下水轮I前端，其主要作用是驱动中驱轴17，所述下水轮I位于中水轮4后端，其主要作用是驱动后驱轴19 ;所述齿轮包括前齿轮14、中齿轮16、后齿轮18,所述前齿轮14下侧中心与前驱轴15上端连接和上侧中心与发电机转轴底端连接及后侧齿轮与中齿轮16前侧齿轮咬合,其主要作用是联合中齿轮16、后齿轮18做功,所述中齿轮16下侧中心与中驱轴17上端连接和前侧齿轮与前齿轮14后侧齿轮咬合及后侧齿轮与后齿轮18前侧齿轮咬合，其主要作用是联合后齿轮18协助前齿轮14做功，所述后齿轮18下侧中心与后驱轴19上端连接和前侧齿轮与中齿轮16后侧齿轮咬合连接,其主要作用是联合中齿轮16协助前齿轮14做功；所述驱轴包括前固轴8、中固轴5、后固轴2、前驱轴15、中驱轴17、后驱轴19，所述前固轴8底端固定于上水槽9中间和上端与上水轮7连接，其作用是配合前驱轴15固定上水轮7，所述中固轴5底端固定于中水槽6中间和上端与中水轮4连接，其作用是配合中驱轴17固定中水轮4，所述后固轴2固定于下水槽3中间和上端与下水轮I连接，其作用是配合后驱轴19固定下水轮1，所述前驱轴15下端与上水轮7上侧中心连接和上端与前齿轮14下侧中心连接，其作用是协助上水轮7驱动前齿轮14做功，所述中驱轴17下端与中水轮4上侧中心连接和上端与中齿轮16下侧中心连接，其作用是协助上水轮7驱动前齿轮14做功，所述后驱轴19下端与下水轮I上侧中心连接和上端与后齿轮18下侧中心连接，其作用是协助下水轮I驱动后齿轮18做功。所述自控装置设置于发电机一侧，其包括自控器12、蓄电池11、电动阀10，所述自控器12具有定时和自控发电与输电、变频交换及水位感控等综合技术功能，即可进行机组定时发电与输电和自动控制发电与输电，同时可自动调节和变频给蓄电池充电及监控电动阀上的自感器有效工作，所述蓄电池11主要作用是储存电能供自控装置和其它设施备用，所述电动阀10上附设水位与水压自感器并受制于自控装置，当电网上需用电力时即接受自控器指令开阀放水启动水轮机组做功发电，而当电网不需要电力时即接受指令关阀，同时，当水位与水压低于设定值和发现阀口有污物堵塞时即自动关阀，拒绝工作，确保机组的安全运行。所述相关设置包括发电机13、水槽等，所述发电机13上端或侧边与其它物体固定和下端通过转轴前端与前齿轮14上侧中心连接，其主要作用是水轮机的作用下进行高效发电；所述水槽位于水坝之中，为梯级状，其包括上水槽9、中水槽6、下水槽3，所述上水槽9位于电动阀10出水口和中水槽6前上方，其作用是固定设置上固轴8、上水轮7、前驱轴15，所述中水槽6位于上水槽9后方，其作用是固定设置中固轴5、中水轮4、中驱轴17，所述下水槽3位于中水槽6后方，其作用是固定设置下固轴2、 下水轮I、后驱轴19。其中所述上水轮7、中水轮4、下水轮I均为涡轮状并由多块同型平形或凹形板轮页和相同直径的上下两个固定圈组成涡轮状。其中所述上水轮7、下水轮I、中水轮4可分别设计上水轮7、下水轮I为顺时针方向运转、中水轮4为逆时针方向运转,或上水轮7、下水轮I为逆时针方向运转、中水轮4为顺时针方向运转。其中所述上轮页20、中轮页21、下轮页22均为内端与驱动轴外侧连接，外端上下侧分别与上下两个固定圈内侧连接。其中所述水槽和水轮可根据水坝与水能等实际条件设置三个梯级和三个水轮以上。其中所述前齿轮14、中齿轮16、后齿轮18也可分离不咬合各独自带动发电机做功。其中所述发电机也可根据驱动齿轮数量进行联合或分别多个设置。其中所述自控器12与发电机13、蓄电池11、电动阀10等之间用导线有机连接。实施过程将本发明多级高效水能发电机组的自控器12上的电源开关打开，并按下自控开关，电动阀10即自动打开阀门放水，水力下泄时将设置于上水槽9中的上水轮7上的上轮页20不断推动，促使上水轮7旋转并通过前驱轴15驱动前齿轮14和发电机13做功发电，水力从上水槽9下泄至中水槽6时将设置于中水槽6中的中水轮4上的中轮页21不断推动，促使中水轮4旋转并通过中驱轴17驱动中齿轮16协助前齿轮14做功，接着水力从中水槽6下泄至下水槽3时将设置于下水槽3中的下水轮3上的下轮页22不断推动，促使下水轮I旋转并通过后驱轴19驱动后齿轮18协助中齿轮16合力推动前齿轮14驱动发电机13做功发电，在发电机13工作过程中，自控器与之同步进行蓄电、输电等。当需要进行定时发电时，在自控器上按需要预设工作时间即可实现。作为本发明的变换水能发电机组的数量也不限于上述实施例所述的数量，水轮的数量也可以大于3个，如上中下水槽和前后左右水轮均可设置为多个。只要在本发明范围内所作的变换均属于本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种多级高效水能发电机组，包括驱动装置、自控装置、相关设置，其特征在于 所述驱动装置包括水轮、齿轮、驱轴，所述水轮包括上水轮(7)、中水轮(4)、下水轮(I)，所述上水轮(7)位于进水口和中水轮(4)前端，所述中水轮(4)位于上水轮(7)后端和下水轮(I)前端，所述下水轮(I)位于中水轮(4)后端；所述齿轮包括前齿轮(14)、中齿轮(16)、后齿轮(18)，所述前齿轮(14)下侧中心与前驱轴(15)上端连接和上侧中心与发电机转轴底端连接及后侧齿轮与中齿轮(16)前侧齿轮咬合，所述中齿轮(16)下侧中心与中驱轴(17)上端连接和前侧齿轮与前齿轮(14)后侧齿轮咬合及后侧齿轮与后齿轮(18)前侧齿轮咬合，所述后齿轮(18)下侧中心与后驱轴(19)上端连接和前侧齿轮与中齿轮(16)后侧齿轮咬合连接；所述驱轴包括前固轴(8)、中固轴(5)、后固轴(2)、前驱轴(15)、中驱轴(17)、后驱轴(19)，所述前固轴(8)底端固定于上水槽(9)中间和上端与上水轮(7)连接，所述中固轴(5)底端固定于中水槽(6)中间和上端与中水轮(4)连接，所述后固轴(2)固定于下水槽(3)中间和上端与下水轮(I)连接，所述前驱轴(15)下端与上水轮(7)上侧中心连接和上端与前齿轮(14)下侧中心连接，所述中驱轴(17)下端与中水轮(4)上侧中心连接和上端与中齿轮(16)下侧中心连接，所述后驱轴(19)下端与下水轮(I)上侧中心连接和上端与后齿轮(18)下侧中心连接。
2.所述自控装置设置于发电机一侧，所述自控器(12)具有定时和自控发电与输电、变频交换及水位感控等综合技术功能，即可进行机组定时发电与输电和自动控制发电与输电，同时可自动调节和变频给蓄电池充电及监控电动阀上的自感器有效工作，所述蓄电池(II)是储存电能供自控装置和其它设施备用，所述电动阀(10)上附设水位与水压自感器并受制于自控装置，当电网上需用电力时即接受自控器指令开阀放水启动水轮机组做功发电，而当电网不需要电力时即接受指令关阀，同时，当水位与水压低于设定值和发现阀口有污物堵塞时即自动关阀和拒绝工作，确保机组的安全运行。
3.所述相关设置包括发电机(13)、水槽等，所述发电机(13)上端或侧边与其它物体固定和下端通过转轴前端与前齿轮(14)上侧中心连接；所述水槽位于水坝之中，为梯级状，其包括上水槽(9)、中水槽(6)、下水槽(3)，所述上水槽(9)位于电动阀(10)出水口和中水槽(6)前上方，其作用是固定设置上固轴(8)、上水轮(7)、前驱轴(15)，所述中水槽(6)位于上水槽(9)后方，其作用是固定设置中固轴(5)、中水轮(4)、中驱轴(17)，所述下水槽(3)位于中水槽(6)后方，其作用是固定设置下固轴(2)、下水轮(I)、后驱轴(19)。
4.如权利要求I所属的多级高效水能发电机组，其特征在于 所述上水轮(7)、中水轮(4)、下水轮(I)均为涡轮状并由多块同型平形或凹形板轮页和相同直径的上下两个固定圈组成涡轮状。
5.如权利要求I所属的多级高效水能发电机组，其特征在于 所述上水轮(7)、下水轮(I)、中水轮⑷可分别设计上水轮(7)、下水轮(I)为顺时针方向运转、中水轮(4)为逆时针方向运转,或上水轮(7)、下水轮(I)为逆时针方向运转、中水轮⑷为顺时针方向运转。
6.如权利要求I所属的多级高效水能发电机组，其特征在于 所述上轮页(20)、中轮页(21)、下轮页(22)均为内端与驱动轴外侧连接，外端上下侧分别与上下两个固定圈内侧连接。
7.如权利要求I所属的多级高效水能发电机组，其特征在于所述水槽和水轮可根据水坝与水能等实际条件设置三个梯级和三个水轮以上。
8.如权利要求I所属的多级高效水能发电机组，其特征在于所述前齿轮(14)、中齿轮(16)、后齿轮(18)也可分离不咬合各独自带动发电机做功。
9.如权利要求I所属的多级高效水能发电机组，其特征在于所述发电机也可根据驱动齿轮数量进行联合或分别多个设置。
10.如权利要求I所属的多级高效水能发电机组，其特征在于所述自控器(12)与发电机(13)、蓄电池(11)、电动阀(10)等之间用导线有机连接。
全文摘要
本发明多级高效水能发电机组，涉及一种水能发电机，其包括驱动装置、自控装置及相关装置，驱动装置包括上水轮、中水轮、下水轮、前齿轮、中齿轮、后齿轮、前固轴、中固轴、后固轴、前驱轴、中驱轴、后驱轴，自控装置包括自控器、蓄电池、电动阀，相关装置包括上水槽、中水槽、下水槽及发电机。本发明设计结构精巧和技术性能优越，并能充分利用水能资源和空间场地及减低投资成本，且多功能适用广、高效节能环保、安全可靠便利、使用回报率高，即综合效益、社会效益与长远效益极为显著。
文档编号F03B15/06GK102840088SQ201210373770
公开日2012年12月26日 申请日期2012年10月2日 优先权日2012年10月2日
发明者韦战 申请人:柳州市京阳节能科技研发有限公司