[发明专利]水力发电站

摘要

水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管，形成落差，产生势能，势能推动水轮机及发电机组发电，现有水力发电站发电，大雨时流量增大，水力发电站满负荷发电，大雨过后流量急剧减少，水力发电站只能一台发电机组发电，或二台发电机组发电，发出电能少，经济效益差，为了解决现有水力发电站发电的痛点，我发明创造的水力发电站，在现有水力发电站的基础上，通过对水力发电站的水轮机、发电机组进行改进，利用杠杆定理，水轮机动力矩＝发电机阻力矩，动力矩越大相对应产生的电能越大，通过水轮机在水能转化过程中提高能量转化率，大半径的水轮机的能量转化率是小半径的水轮机的几倍、十几倍，这样提高发电量，提高经济效益。

主权项

水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管，形成落差，产生势能，势能推动水轮机及发电机组发电，现有水力发电站发电，大雨时水流流量增大，水力发电站满负荷发电，大雨过后水流流量急剧减少，水力发电站只能一台发电机组发电，或二台发电机组发电，或最小功率发电机组发电，这样投资大，产出少，发出电能少，经济效益差，为了解决现有水力发电站发电的痛点，我发明创造的水力发电站，在现有水力发电站的基础上，通过对水力发电站的水轮机、发电机组的结构及布局的改进，利用杠杆定理对水轮机进行改造，水轮机动力矩＝发电机阻力矩，力臂和力成正比，动力矩越大相对应产生的电能越大，这样，在水流流量减少的情况下，通过水轮机在水能转化过程中提高能量转化率，大半径的水轮机的能量转化率是小半径的水轮机的几倍、十几倍，这样，提高发电量，降低发电成本，提高经济效益，水力发电站属清洁能源，再生能源，具有重大的经济效益和社会效益，水力发电站技术方案是：一、水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产正规交流电→并电网；二、水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电通过逆变器生产正规交流电并电网；三、水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电对储能蓄电瓶充电→直流电输出→通过逆变器生产正规交流电并电网；上述应根据实际需要采用哪种发电方案，其特征是：(1)水力发电站由拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、阀门、调速器、导叶机构、水轮机、水轮机的叶轮、齿轮组、发电机组、发电机、整流器、储能蓄电瓶、逆变器、发电厂房、输送电设备组成，其特征是：在现有水力发电站的拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、水轮机、发电机组、发电厂房、输送电设备组成的基础上，在原水轮机进水流量、流速不变的情况下，水力发电站通过对水轮机、发电机组的结构及布局进行改造，改造调节水轮机进水喷头角度，将原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，水轮机直径增大增多叶轮的片数，水轮机的叶轮弧形、斗形制造，这样获得更多的能量，由于水轮机直径增大轴芯提高，需轴承座高度提高，水轮机直径增大使水轮机重力增加，水轮机直径增大使水轮机叶轮受水力增大，需水轮机左右轴承座强度加固，由于水轮机直径增大使水轮机周长增加，水轮机周长增加使水轮机转速变慢，水轮机转速变慢可通过齿轮组或齿轮箱升速达到额定转速，将原小功率发电机组拆掉不要，更换成相匹配的大功率的发电机组，大功率的发电机组安装在原地面水平线上，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产正规交流电→并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电通过逆变器生产正规交流电并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电对储能蓄电瓶充电→直流电输出→通过逆变器生产正规交流电并电网；本发明根据实际需要其细节可以变化；(2)水力发电站由拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、阀门、调速器、导叶机构、水轮机、水轮机的叶轮、齿轮组、发电机组、发电机、整流器、储能蓄电瓶、逆变器、发电厂房、输送电设备组成，其特征是：在现有水力发电站的拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、水轮机、发电机组、发电厂房、输送电设备组成的基础上，水力发电站通过对水轮机、发电机组的结构及布局进行改造，水力发电站对水轮机进水流量进行改造，对原水轮机进水管的直径改小，这样水轮机进水流量减少，这样水轮机用水量减少，改造调节水轮机进水喷头角度，将原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，水轮机直径增大增多叶轮的片数，水轮机的叶轮弧形、斗形制造，这样获得更多的能量，由于水轮机直径增大轴芯提高，需轴承座高度提高，水轮机直径增大使水轮机重力增加，水轮机直径增大使水轮机叶轮受水力增大，需水轮机左右轴承座强度加固，由于水轮机直径增大使水轮机周长增加，水轮机周长增加使水轮机转速变慢，水轮机转速变慢可通过齿轮组或齿轮箱升速达到额定转速，将原发电机组保留，这样节约发电机组设备费用，发电机组安装在原地面水平线上，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产正规交流电→并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电通过逆变器生产正规交流电并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电对储能蓄电瓶充电→直流电输出→通过逆变器生产正规交流电并电网；本发明根据实际需要其细节可以变化；(3)水力发电站由拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、阀门、调速器、导叶机构、水轮机、水轮机的叶轮、发电机组、发电机、整流器、储能蓄电瓶、逆变器、发电厂房、输送电设备组成，其特征是：在现有水力发电站的拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、水轮机、发电机组、发电厂房、输送电设备组成的基础上，在原水轮机进水流量、流速不变的情况下，水力发电站通过对水轮机、发电机组的结构及布局进行改造，改造调节水轮机进水喷头角度，将原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，水轮机直径增大增多叶轮的片数，水轮机的叶轮弧形、斗形制造，这样获得更多的能量，由于水轮机直径增大轴芯提高，需轴承座高度提高，水轮机直径增大使水轮机重力增加，水轮机直径增大使水轮机叶轮受水力增大，需水轮机左右轴承座强度加固，水轮机轴芯与发电机组轴芯同轴芯连接，水轮机轴芯旋转带动发电机组轴芯旋转，由于水轮机轴芯与发电机组轴芯同轴芯连接，发电机组基座应提高，将原小功率发电机组拆掉不要，更换成相匹配的大功率的发电机组，由于水轮机直径增大使水轮机周长增加，水轮机周长增加使水轮机转速变慢，水轮机转速变慢生产的电能频率不符合规定，可通过整流器整流生产直流电，直流电通过逆变器生产正规的交流电并电网，大功率的发电机组安装在不一致水平线上，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电通过逆变器生产正规交流电并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电对储能蓄电瓶充电→直流电输出→通过逆变器生产正规交流电并电网；上述水力发电站可对水轮机进水流量减少、用水量减少进行改造，对原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，将原发电机组保留，这样节约发电机组设备费用，其发电技术方法同上相同；本发明根据实际需要其细节可以变化；(4)水力发电站由拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、阀门、调速器、导叶机构、水轮机、水轮机的叶轮、齿轮组、发电机组、发电机、整流器、储能蓄电瓶、逆变器、发电厂房、输送电设备组成，其特征是：在现有水力发电站的拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、水轮机、发电机组、发电厂房、输送电设备组成的基础上，在原水轮机进水流量、流速不变的情况下，水力发电站通过对水轮机、发电机组的结构及布局进行改造，改造调节水轮机进水喷头角度，将原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，水轮机直径增大增多叶轮的片数，水轮机的叶轮弧形、斗形制造，这样获得更多的能量，由于水轮机直径增大轴芯提高，需轴承座高度提高，水轮机直径增大使水轮机重力增加，水轮机直径增大使水轮机叶轮受水力增大，需水轮机左右轴承座强度加固，由于水轮机直径增大使水轮机周长增加，水轮机周长增加使水轮机转速变慢，水轮机转速变慢可通过齿轮组或齿轮箱升速达到额定转速，将原小功率发电机组拆掉不要，更换成相匹配的大功率的发电机组，发电机组、齿轮箱基座提高，这样利于发电机组、齿轮箱安装，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产正规交流电→并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电通过逆变器生产正规交流电并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电对储能蓄电瓶充电→直流电输出→通过逆变器生产正规交流电并电网；上述水力发电站可对水轮机进水流量减少、用水量减少进行改造，对原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，将原发电机组保留，这样节约发电机组设备费用，其发电技术方法同上相同；本发明根据实际需要其细节可以变化；(5)水力发电站由拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、阀门、调速器、导叶机构、水轮机、水轮机的叶轮、发电机组、发电机、整流器、储能蓄电瓶、逆变器、发电厂房、输送电设备组成，其特征是：在现有水力发电站的拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、水轮机、发电机组、发电厂房、输送电设备组成的基础上，在原水轮机进水流量、流速不变的情况下，水力发电站通过对水轮机、发电机组的结构及布局进行改造，将水轮机尾水排水水槽深度恰当加深，改造调节水轮机进水喷头角度，将原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，水轮机直径增大增多叶轮的片数，水轮机的叶轮弧形、斗形制造，这样获得更多的能量，水轮机轴承座高度恰当，水轮机直径增大使水轮机重力增加，水轮机直径增大使水轮机叶轮受水力增大，需水轮机左右轴承座强度加固，水轮机轴芯与发电机组轴芯同轴芯连接，水轮机轴芯旋转带动发电机组轴芯旋转，将原小功率发电机组拆掉不要，更换成相匹配的大功率的发电机组，由于水轮机直径增大使水轮机周长增加，水轮机周长增加使水轮机转速变慢，水轮机转速变慢生产的电能频率不符合规定，可通过整流器整流生产直流电，直流电通过逆变器生产正规的交流电并电网，大功率的发电机组恰当安装在地面的水平线上，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电通过逆变器生产正规交流电并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电对储能蓄电瓶充电→直流电输出→通过逆变器生产正规交流电并电网；上述水力发电站可对水轮机进水流量减少、用水量减少进行改造，对原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，将原发电机组保留，这样节约发电机组设备费用，其发电技术方法同上相同；本发明根据实际需要其细节可以变化；(6)水力发电站由拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、阀门、调速器、导叶机构、水轮机、水轮机的叶轮、齿轮组、发电机组、发电机、整流器、储能蓄电瓶、逆变器、发电厂房、输送电设备组成，其特征是：在现有水力发电站的拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管、水轮机、发电机组、发电厂房、输送电设备组成的基础上，在原水轮机进水流量、流速不变的情况下，水力发电站通过对水轮机、发电机组的结构及布局进行改造，将水轮机尾水排水水槽深度恰当加深，改造调节水轮机进水喷头角度，将原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，水轮机直径增大增多叶轮的片数，水轮机的叶轮弧形、斗形制造，这样获得更多的能量，水轮机轴承座高度恰当，水轮机直径增大使水轮机重力增加，水轮机直径增大使水轮机叶轮受水力增大，需水轮机左右轴承座强度加固，由于水轮机直径增大使水轮机周长增加，水轮机周长增加使水轮机转速变慢，水轮机转速变慢可通过齿轮组或齿轮箱升速达到额定转速，将原小功率发电机组拆掉不要，更换成相匹配的大功率的发电机组，大功率的发电机组恰当安装在地面的水平线上，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产正规交流电→并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电通过逆变器生产正规交流电并电网；或者，水力发电站通过拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力管产生势能→阀门开关控制水轮机进水→调速器控制导叶机构做功→导叶机构控制水轮机进水流量流速→水轮机的叶轮受水力的冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→带动齿轮组变转速→带动发电机组按额定转速旋转→发电机发电→生产交流电→整流器整流生产直流电→直流电对储能蓄电瓶充电→直流电输出→通过逆变器生产正规交流电并电网；上述水力发电站可对水轮机进水流量减少、用水量减少进行改造，对原小直径的水轮机拆掉不要，更换成大直径的水轮机，将原发电机组保留，这样节约发电机组设备费用，其发电技术方法同上相同；本发明根据实际需要其细节可以变化；发电机发电获取能量的过程就是克服磁阻力力矩的过程，即阻力矩，水轮机受水力冲动下旋转，即动力矩，动力矩与阻力矩的大小关系就是简称发电机能量转换的大小关系，两者的关系是平衡的，即动力矩＝阻力矩＝力F1×力臂L1＝力F2×力臂L2，式中：力F1为水轮机的叶轮受水力，力臂L1为水轮机的半径动力臂，力F2为发电机发电运动的阻力，力臂L2为发电机的阻力臂，力臂和力成正比，动力矩越大相对应产生的电能越大，这样，在水流流量减少的情况下，通过水轮机在水能转化过程中提高能量转化率，大半径的水轮机的能量转化率是小半径的水轮机的能量几倍、十几倍，这样，提高发电量，降低发电成本，提高经济效益；水力发电站的发明是为了解决实际问题，促进社会生产力的提高，为投资者提供高额回报；本发明在实际使用过程中，要根据实际情况，选择水力发电站对水轮机、发电机组的结构及布局进行改造，根据需要各种技术方法可以交叉、调换、增加、减少使用；本发明所有名称可能与实际有差异，应根据实际名称；本发明所用的材料根据实际需要都可以变化；本发明所有的数字、数量根据实际需要都可以变化；本发明所有的形状根据实际需要都可以变化；本发明所有的部件根据实际需要都可以变化；本发明附图的图形根据实际需要都可以变化。