单渠多级水利发电技术.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106286086A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201510293789.9(22)申请日2015.05.27(71)申请人张发林地址643216四川省自贡市富顺县怀德镇清辉村8组12号(72)发明人张发林(51)Int.Cl.F03B13/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称单渠多级水利发电技术(57)摘要一种单渠多级水利发电技术。它是在单个引水渠道(1)安装2个及2个以上的多个水轮机(2)，下游水轮机对应引水渠道的横截面积为上一级水轮机对应引水渠道横截面积的倍，下游水轮机安装在对应引水渠道的最前端位置，上一级水轮机对应引水渠道与下游水轮机对应引水渠道之间的过度段为一横截面积逐渐扩大的渐扩段(3)。本技术的实施预期可提高水利发电效率为90-99％，降低水利发电成本为50-60％，改变水利发电在能源结构中的比例并起到突出的作用。CN106286086ACN106286086A权利要求书1/1页1.一种单渠多级水利发电技术，引水渠道上安装有水轮机，水轮机与发电机组通过转轴连接，其特征是，在单个引水渠道沿水头流动方向顺序安装2个及2个以上的多个水轮机(2)，前后各级水轮机(2)为串联或串并联布置，每级水轮机与发电机组通过转轴连接。2.根据权利要求1所述的单渠多级水利发电技术，其特征是，上下游各级水轮机对应引水渠道(1)的横截面积相等。3.根据权利要求1所述的单渠多级水利发电技术，其特征是，下一级水轮机对应引水渠道的横截面积之和为上一级水轮机对应引水渠道横截面积之和的倍，k的取值为4.根据权利要求1所述的单渠多级水利发电技术，其特征是，下游水轮机安装在对应引水渠道(1)的最前端位置。5.根据权利要求1所述的单渠多级水利发电技术，其特征是，上一级水轮机对应引水渠道与下一级水轮机对应引水渠道及第1级水轮机前续引水渠道与第1级水轮机对应引水渠道之间的过度段为一横截面积逐渐扩大的渐扩段(3)。6.根据权利要求1所述的单渠多级水利发电技术，其特征是，水轮机对应分渠引水渠道的横截面积为主渠引水渠道下游末段横截面积的倍、倍或1倍。7.根据权利要求1所述的单渠多级水利发电技术，其特征是，第1级水轮机前续引水渠道的横截面积为第1级水轮机对应引水渠道横截面积的倍及主渠引水渠道下游末段的横截面积为第1级水轮机对应引水渠道横截面积之和的倍。2CN106286086A说明书1/4页单渠多级水利发电技术所属技术领域[0001]本发明属水利发电技术，涉及一种在单个引水渠道沿水头流动方向顺序安装2个及2个以上的多个水轮机，前后各级水轮机为串联或串并联布置，每级水轮机与发电机组通过转轴连接，多级水轮发电机组预期可提高水能的利用率。背景技术[0002]目前，现有水利发电的单个引水渠道安装有一个水轮机，水轮机与发电机组通过转轴连接，(分渠可按单渠论处)即单渠一级水利发电。在水利发电过程中，由于水位差引水渠道水头的势能、位能和动能带动水轮机转动由水能E水(流入水轮机前的能量)转化为水轮机的机械能E机，水轮机转轴的转动带动发电机组的转子转动并切割磁力线产生感生电动势而对外输电，即电能E电，同时发电机组的线圈由于两端的电动势在磁场中会产生一个大小相等方向相反的反向作用力而反向做功即E阻，这个反向作用力再通过发电机组转轴传递给水轮机阻碍引水渠道的水头运动。设则这样引水渠道水头会进一步推动水轮发电机组转子转动并最终使发电机组转子转速加快发电量E电增大，当E电增大到时达到平衡，水轮发电机组转子转速到达峰值并稳定下来；同理，当时，水轮机和发电机组转子转动减速发电量E电减小，当E电减小到时达到平衡并稳定下来，所以设引水渠道水头经过水轮发电机组发电后的能量为E末，得E末＝E水-E阻，又由现有水利发电，在不考虑水头和水轮发电机组能量损失的的情况下，水能的利用率为50％。发明内容[0003]为了克服现有水利发电水能利用率低的不足，本发明提供一种单渠多级水利发电技术，该发明能提高水能的利用效率。[0004]本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：1.方案一，在单个引水渠道沿水头流动方向顺序安装2个及2个以上的多个水轮机，前后各级水轮机为串联布置，每级水轮机与发电机组通过转轴连接，上下游各级水轮机对应的引水渠道的横截面积相等，横截面积的相等决定了水头流经上下游各级水轮机的流速和流量相等，流速和流量的相等决定了各级水轮机的转速相等，转速的相等决定了各级水轮发3CN106286086A说明书2/4页电机组的发电量相等。假设单渠引水渠道共安装n个水轮机，并设流入第1级水轮机的水能为E水，流入第n级水轮机的水能为En1水，流出第n级水轮机的水能为En2水，第n级水轮发