[发明专利]一种管道式水力循环发电站

说明书

技术领域  一种管道式水力循环发电站，属能源领域的水力发电部分的新技术、新方法和新产品。

技术背景  据本人所知，目前国内外水力发电技术不外包括坝后式、引水式、蓄能式，这些水力发电技术需要具备相应的水流落差才能实现，而且使用的都是传统的水轮发电机，浪费和破坏了大量的水能量和水资源；另外，目前传统的各种能源机械动力发电机及发电机组，是一种十分耗能又不环保的产品，管道式水力循环发电站和发电机组的发电技术，补充了上述发电模式的不足。

发明内容本人发明的“一种管道式水力循环发电站”(以下称本发电系统)，主要解决下列三大课题：1运用管道真空虹吸流集群发电技术，解决、改变水力发电必需建坝及具备水流落差的课题；2、运用低力能做功的水轮发电机集群发电技术，充分利用了水力能，解决水力发电必需依赖、浪费大量水资源，必需改变、破坏大量水资源生态环境的课题；3、利用真空流体力学原理，使在水力发电中有效地驱离了空气流体对水流的阻力，解决了水力发电中水流与空气流混流产生的巨大综合阻力造成水头大量损失的课题。

本发电系统是人类首次运用低动力能做功的管道流水式水轮发电机和虹吸原理共同实现管道真空虹吸流循环集群发电的技术。

一、本发电系统的技术原理：本发电系统是一种以真空虹吸流力能使管道式水力发电机集群式发电的管道式水力循环发电系统。它主要是运用管道水的虹吸原理，在外电能的作用下，利用强大的管道真空虹吸流力能，实现真空管道水力循环发电。其三个核心技术原理是：(一)全部使用一种新型低动力能做功的管道流水式水轮发电机，使N台管道流水式水轮发电机同时集群发电，它充分利用和节省了大量流水力能(本发电设备另行申请保护)；(二)科学地应用了真空虹吸流体力学，解决了流水阻力使流水力能得到成倍利用；(三)循环发电技术。上述三个技术的综合应用和发电，解决了传统水力发电技术的不足；它实现了“用较小的动力能产生出更大的动力能”的事实，改写了“能量转换守恒定律”绝对性的历史。

本发电系统在外电能的作用下，抽水池中的抽水泵机做功，将水抽提至相应设计高度的高位水塔中，并让平稳后的水自流进经真空技术处理过的真空发电管道中，使安装在里面的N台管道流水式水轮发电机同时发电，发电尾水流入抽水池中循环使用，或者将管道出水管口与抽水泵机的吸程管口密封连接循环使用，或者排出低洼处(三种尾水处理方法)，实现循环发电；本发电系统发出的电能经合并、稳压、分流后，将一部分电能输出待用或并网，另一部分电能送往电动抽水泵机的供电管理系统与之合并后，适时切断外来电源，本发电系统开始单一使用系统自产的电能，本发电系统进入正常的自我循环发电运行。

二、本发电系统的主体结构：它由管道(含提水管道和发电管道)、管道流水式水轮发电机、抽水泵机、抽水池、高位水塔、进水口开关阀门、出水口开关阀门、可关闭的充灌水口和电能管理等部分组成，其结构是：抽水泵机安装在抽水池中，扬程管口、提水管道与长形(便于塔内的水有个平稳过程)高位水塔连接，水塔再与安装发电机的充满水的真空发电管道进水口相接，真空管道出水口接入抽水池或与抽水泵机的吸程管口密封连接或接出低洼处排出，它与电能管理部分共同组成了一个绝对真空的管道式水力循环发电系统。

它们的工作流程是：外来电能(抽水泵)→真空虹吸流力能(真空管道)→机械动力能(流水式水轮机)→电能(发电机)→电能管理→一部分输往抽水泵机供电管理站，一部分输出待用或并网。

三、本发电系统各组成部分的功能：

1、管道、管道流水式水轮发电机：这是本发电系统在水动力能转变为机械动力能发电的功能部分。管道(含提水管道和发电管道)，发电管道是水循环通过并发电的地方，建造时务必按虹吸原理要求；发电管道进水口处和出水口处设开关阀门，在发电管道进水管口外若干的距离处(要高于进水水源面)设置真空充灌水装置，并将其充贯满水，确保其密封和绝对真空，发电管道的进水管口与出水管口要保持一定的海拔距离并固定不变，发电管道或高或低或长或短的放置不拘，可按项目具体个案确定，有时可建很长很长；管道流水式水轮发电机，是本发电系统的专用发电机，水轮机的管径与管道的管径及抽水泵机的管径要等大，要求管道内的水流速至少要大于等于2m/s，流速越大越好，N台管道流水式水轮发电机按设计的间隔排列安装在发电管道内；另外，发电机选用水下防水型220-380伏发电机，也可使用低压发电机；本发电系统也可选用其他适用的管道流水式水轮机发电机。