无水轮机水力发电机组的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明无水轮机水力发电机组，是根据物理学的动能原理设计的技术创新型节能环保产业工程，把江河中水的重量与水流动的巨大冲击动能，用杠杆原理利用低水头大流量水的巨大冲击动能推动多座联轴杠杆叶轮运转，杠杆把水的动能传递给主轴转换成机械能，机械能驱动加速器加速后驱动发电机组运行转换成电能，属电力系统。机组包括拦河坝、杠杆叶轮骨架、大小叶轮、轴承、离合器、水槽、连轴器、加速器、发电机组、护岸体、闸门、闸门调节器、基座。
【背景技术】
[0002]人类祖先很早就会利用江河、小溪中川流不息的丰富水流动能驱动大小各异的立式或卧式杠杆叶轮水车加工粮食、粉碎饲料、提水灌溉粮田和生活用水。立式水车高达10多米，非常壮观，全部都是竹木结构。水头大约2米高，水槽宽约I米，是低水头小流量杠杆叶轮水车。甘蔗土榨法是一头牛拉住杠杆末端以杠杆半径行走，杠杆另一端驱动石头主轮运转，主轮上的木头齿轮驱动另一个石头轮运转，把甘蔗夹在两轮中间，蔗汁被挤压出来。在工厂里工人们用加力杠杆轻松地把螺杆或螺母上紧或拧松。都市公园、豪华庭院都装饰有大小各异的水车运转供人们观赏。电视广告中经常出现巨型水车运转的壮观场面。上述这些都是科学地用杠杆原理达到省力利用水流动能做功的实例。因此水力杠杆叶轮发电机组也是科学地应用这些原理，用低水头约4-6米高，大流量约数百-数千立方/s流量水的动能推动杠杆叶轮运转，杠杆把水动能传递给主轴，主轴把水动能转换成机械能驱动发电机转换成电能。中国总共有22900多条河流如蜘蛛网，水资源极为丰富川流不息，这是采之不尽，用之不竭的宝贵天然再生资源，但滚滚长江东折水后浪推前浪白白流淌了数千年之久，太可惜！中国水资源概况:960万平方公里面积总共有22900条江河，大江河水流量都有数万立方米/秒，大江河的大支流都有数千流量，大支流中的小支流都有800-1000流量，小支流中的小溪有100流量，水资源极为丰富，但目前水电总装机容量只有2.13亿千瓦，78 %都是火电，这78 %的火电耗煤量占全世界耗煤量的50 %，是超级耗煤大国。如此下去，用不了多久时间中国地下的煤炭将消耗殆尽，出现资源枯竭的严峻局面，其后果不堪设想。摆在国家面前唯一的最便捷可持久发展潜力巨大的——应用杠杆原理，用低水头大流量的杠杆叶轮发电机组逐步开发永不枯竭的丰富的水资源。广西桂东南南流江全长约200多公里，只有一座低水头(6米)水轮机发电站，10台水轮机发电机组，总装机容量3920千瓦，总流量86立方/s，年产值千万元，水的有效利用率约为年度的20%，80%的水约数千立方/s从10多座排洪口排出产生200多米长的汹涌澎湃的2米多高气势磅礴的波浪带，其动能可能超过数座100吨锅炉产生的能量，实为太可惜！唯有数座水力杠杆叶轮联轴驱动才能有效利用数千立方/ s水的动能。这是水轮机发电普遍存在的最致命的弱势，是杠杆叶轮的强大优势，将为电站增加数倍效益。中国22900条河流水的能量若能用杠杆叶轮发电机组的创新技术逐步有计划地开发利用，可把中国目前78%火电转变成78%水电。关键可减少二氧化碳、煤气、煤烟、煤灰、废水、煤渣的排放量，有效地应对气候变化及环境保护，减少PM2.5对大气的严重污染。其次，每年还能减少火力发电巨额亏损(据报道2011年6省区火力发电亏损136亿元)。3、减少北煤南运，西煤东运的巨大运输压力。4、储备更多的石油和煤炭等战略资源防危于未然，造福于千秋万代。5、是破解未来若干年以后，地球面临资源枯竭新的再生能源，是具有极其深远伟大战略意义的创举，是节能环保创新型产业工程，应引起国家及有关各职能部门的高度重视进行有效的开发。祖国西部及大西南地处高原河床高，水资源丰富最有利开发建造梯级杠杆叶轮发电站。
[0003]江河中现有低水头水轮机发电站，普遍拦河坝或闸门高只有4-6米，不破坏原生态，但丰水期或洪水淹没水轮机，造成水轮机减速或停转不能正常运转发电，这就是水轮机发电的致命缺点，水的有效利用率只有20 %，80 %的漫过拦河坝或泻洪白白浪费掉，使电站发电效益低。因此建议对水轮机进行革新，提高水资源的有效利用率，提高电站经济效益，促进水力发电产业的高速发展。唯有多座联轴驱动杠杆叶轮发电组才能有效利用这白白浪费的水资源。
【发明内容】
[0004]为了克服水轮机发电所存在的诸多致命的缺点，提高水资源的高效利用率，本发明无水轮机水力发电机组所采用的技术方案是:
[0005]水能的两个基本要素是水的流量和水头，流量是单位时间内水流过河床某一横截面的水量，单位为Hi3 / S，用Q表示，水头是指上下游水位的差值，单位为m，用H表示。由物理学的动能原理可知，水能大小即自由落体的能量等于物体的重量与重心下降高度的乘积。即Nw=PQH, (P为水密度)，Nw为水流的理论功率，kg.m3 / S。显然水力发电站水流的理论功率取决于流量和水头，功率与流量和水头成正比。河道中水流量越大，坡度越陡，则河段内蕴藏的能量越大。这就是无水轮机水力发电机组物理学的动能原理设计技术的理论依据。所以本发明利用河段丰水期和洪水期内所蕴藏的水的巨大流量中水的重量和水流冲击力的水动能，用低水头大流量推动多座联轴杠杆叶轮运转，杠杆把水动能传递给主轴转换成机械能驱动发电机组转换成电能。其水资源有效利用率比水轮机发电的20%提高到80%,达到闻效利用目的，从而提闻发电效率。
[0006]1、拦河坝，拦河坝(I)选择河面较宽，河床较高处，坝高4-6米以不破坏原生态为准，坝长约占河面宽5分之3，5 —分之2设活动闸门和安装枉杆叶轮。
[0007]2、杠杆叶轮骨架(2)安装固定在主轴上，竖杠杆长度要根据该河段水位深度及河床高度和历次洪水最高位确保安全而定，横杠杆骨架长度约6米-7米。杠杆把低水头大流量的水的巨大动能传递给主轴(4)转换成机械能驱动发电机(11)运行转换成电能的核心装置。也是区别于水轮机发电的核心装置，也是起到水轮机相同的功能，但其动能要比水轮机大数十倍以上的大优势