管道内涡轮和水力发电系统技术方案

一种利用流经管道的流体来发电的系统(1)。系统包含一个在管道内安装系统的固定装置。系统包含延伸轴(4)和涡轮转子(6)，当管道内流体作用在涡轮转子(6)上时，转子可以沿着轴(4)的延伸轴线转动。系统还包含一个发电机装置，第一部分包含至少一个磁铁(12)，第二部分包含至少一个线圈(14)。发电机装置的一部分安装在涡轮转子(6)上，另一部分安装在靠近涡轮转子(6)的定子元件(13)上。系统还包含一个外壳(3)，至少部分覆盖了涡轮转子(6)、轴(4)和发电机装置。外壳(3)包含两部分(24、25)，它们以可拆卸方式连接到一起，所以外壳(3)的两部分(24、25)至少可以部分彼此分离，从而允许访问涡轮转子(6)和发电系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管道内涡轮和水力发电系统
本专利技术涉及一种发电系统，具体涉及一种利用液体水头的势能产生电能的发电系统。
技术介绍
随着地球化石能源的即将枯竭，对可再生能源的能源需求不断增加。此外，人们希望能够利用清洁能源发电，对全球变暖不会产生影响。水力发电是一种常见的利用可再生能源的方式，通过利用液体(比如水)水头发电。一般的水力发电系统要求在水源(比如河流)高处建造大坝，产生储存势能的水头。管道从大坝通往较低的位置。涡轮发电机安装在管道末端，从高处泄放的水流经涡轮发电机。水驱动涡轮，然后涡轮驱动发电机产生电力。坝式水力发电装置的问题是大坝造成的洪水对当地环境有着负面影响。洪水破坏自然地貌，使居住在附近的人们流离失所。为了避免坝式水力发电的相关问题，一种替代装置利用管道将水从高处虹吸至低处。涡轮安装在管道内，由流经管道的水驱动。在需要时，可以使用分流堰将水通过管道送至涡轮。除了上述方法之外，涡轮安装的其他方法还包括使用模块框架。虹吸式水力发电装置更加常用于小型或微型水力发电，其用于发电的水头通常小于坝式水力发电装置。在虹吸式水力发电装置中，管道可能安装在瀑布、河流、运河或溪流附近，具有天然存在的水头。管道沿着既有水流输送，将对环境的影响降到最低。虹吸式水力发电装置的问题之一是，需要从管道移除涡轮才能维修。该操作可能会比较困难和代价高昂，因为涡轮机通常安装在难以接近的陡坡上的管道内部。另一个问题是往往难于对发电进行优化，因为常见的涡轮机的效率会随着驱动它的水流流速的改变而变化。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种改善的发电系统。专利技术目的：本专利技术的一些目的如下(此处至少一个实施例满足目的)：本专利技术的一个目的是提供一种简单、紧凑、模块化的涡轮机和产生良好能效的势能水力发电系统。本专利技术的一个目的是提供一种管道内涡轮和可以适应多种水利条件和水头高度的水力发电系统。本专利技术的另一个目的是提供一种利用(包括但不限于)运河瀑布、河流项目、水电站尾流、现有的管道和ETP/STP泄水产生的势能来发电的高效、单向水力发电涡轮机。本专利技术的再一个目的是提供一种单向的管道内涡轮机和水力发电系统，只有一个运动部件—转子，因此便于维护和安装系统，无需任何专门设备。本专利技术的另一目的是提供一种势能水力涡轮发电机，带有一只或多只涡轮叶片，以提升涡轮发电机的效率和性能。本专利技术的另一目的是提供多级涡轮发电装置，包含多个单向涡轮发电机，连接于陆上和/或离岸配电系统。本专利技术的另一个目的是提供一种便于安装和维护的轻型水力发电装置，采用的结构材料为金属、非金属，优选使用复合材料，具体是纤维增强塑料(即FRP)或玻璃强化塑料(即GRP)，令其能够防腐且适用于任何发电流体。本专利技术的另一目的是提供一种管道内涡轮机，其安装可以优选使用虹吸和/或开放渠道方法发电，适用于多种水头高度且结构最小。本专利技术的其他目的是提供一种多级涡轮发电装置，在水流中进行串联或并联。在高水头应用下，优选串联安装以利用可用的水头。涡轮机适用于在高、中、低和超低水头下工作(从1米至200米)。本专利技术的其他目的是提供一种多级涡轮发电装置的旁路系统，确保在任一涡轮单元失效后正常发电。本专利技术的其他目的是提供一种可以安装在水下、地下以及沿既有管道安装的水力发电装置，因为没有涡轮单元部件处于外部，因此占地最小、对环境影响最小、不需要创建大坝或分流、砍伐森林和复原。本专利技术的这些目的和其他优势在以下描述中更加明显。专利技术概要：根据本专利技术的一方面，这里提供了一种利用管道内流动的流体来发电的系统，该系统包含一个在某段管道内安装系统的固定装置、一个延伸轴和安装在轴上的涡轮转子，涡轮转子可以在管道内流体作用在涡轮转子时绕轴的延伸轴线转动。一个发电机装置，其包含的第一部分含有至少一片磁铁，第二部分含有至少一个线圈，其中发电机系统的一部分安装在涡轮转子上，另一部分安装在靠近涡轮转子或其对面的定子元件上；外壳至少部分覆盖涡轮转子、轴和发电装置。外壳由可拆卸的两部分组成，因此两部分可以至少部分彼此分离，以进入涡轮转子和发电系统。外壳的两部分优选在一个平面内以可拆卸方式相互连接，该平面大致平行于轴的延伸轴线。外壳的两部分可以在一个平面方便的以可拆卸方式相互连接，该平面大致垂直于轴的延伸轴线。有利的是，外壳包含一个流体入口和流体出口，其中流体入口和/或流体出口的截面积小于管道部分的截面积。系统最好还包含至少一个入口导流叶片，可能安装或不安装在靠近流体入口的外壳上。每个入口导流叶片保持相对于管道内流体方向一定的角度，这样每个入口导流叶片都改变管道内流体的方向，使其至少部分符合涡轮转子的转子叶片。每个入口导流叶片便利地跟外壳融为一体。在另一个实施例中，入口导流叶片跟外壳以可拆卸方式相连接。入口导流叶片安装在毂上内侧，但安装在外侧的环上可以方便拆卸。入口导流叶片装置安装在壳体内。系统的另一个优势是包含至少一个出口固定叶片，位于流体出口附近。每个出口固定叶片大致保持跟管道内流体一致的方向。每个出口固定叶片跟外壳融为一体。在另一个实施例中，出口固定叶片最好跟外壳为可拆卸连接。出口固定叶片装置安装在壳体内。出于方便，在一个实施例中系统还包含一个开口的截头圆锥形入口元件，其第一个开放端安装在外壳的流体入口，第二个开放端位于流体入口的上游，其中第二个开放端的截面积大致等于管道的截面积。系统的另一个优势是包含一个开放端截头圆锥形出口元件，其第一个开放端安装在外壳的流体出口，第二个开放端位于流体出口的下游，其中第二个开放端的截面积大致等于管道的截面积。最好使轴相对外壳固定，这样轴相对于外壳便无法转动。涡轮转子通过涡轮转子上的轴承装置安装在轴上，可以转动，这很便利。同时，轴通过外壳上提供的至少一个轴承装置安装到外壳，可以便利地转动。涡轮转子和外壳最好至少由金属、聚合物、金属复合物或强化聚合物复合材料其中一种制成。发电装置的第一和第二部分，至少其中之一的一部分由电气绝缘材料包裹。发电装置的第一部分包含多个永磁铁。发电装置包含多个非永久磁性的金属部分，每个金属部分位于两个永久磁铁之间，这样永久磁铁在金属部分会感应出磁场。系统还包含多个涡轮转子和多个发电装置，每个发电装置的一部分安装在相应的多个涡轮转子之一上。另一方面，本专利技术提供了一种由一条管道组成的发电装置；以及根据权利要求1至18中任一要求安装在管道某段的至少一个系统。装置包含根据权利要求1至18任一要求安装在管道内的多个系统，彼此串联，沿管道间隔分布。装置还包含一个旁通导管，跟每一个相应系统平行的管道连接。每个旁通导管包含一个减压阀，至少部分限制通过旁通导管的流体。系统大致位于管道端口或端口附近。另一方面，本专利技术提供了一种安装发电装置的方法，包含提供将流体从高处运至低处的管道以及将权利要求1至18中的至少一种装置安装在管道的一个或多个位置。根据1至18的任一权利要求，该方法包括在现有管道中更新至少一个系统。附图说明如此，本专利技术可能会更加容易理解。现在将通过示例的方式对本专利技术的实施例加以描述，同时参考附图，其中：图1是本专利技术某一实施例的发电系统的部分剖视图，图2是图1所示系统的部分截面平面图，图3是本专利技术某一实施例的涡轮转子的示意图，图4是本专利技术某一实施例的发电装置的发电机定子示意图，图5是转子的示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用管道内流动的流体发电的系统，该系统包含：在管道一部分安装系统的固定装置；延伸轴；安装在轴上的涡轮转子，当管道内流体作用在涡轮转子上时，涡轮转子可以沿轴的延伸轴线转动；一个发电装置，包括含有至少一块磁铁的第一部分和含有至少一个线圈的第二部分，其中发电系统的一部分安装在涡轮转子上，其他部分安装在靠近涡轮转子的定子元件上；一个外壳，至少部分覆盖涡轮转子、轴和发电装置，该外壳包含以拆卸方式相互连接的两部分，两者可以至少部分分离以访问涡轮转子和发电系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.10 IN 2004/MUM/2012;2014.05.13 IN 1630/MUM1.一种利用管道内流动的流体发电的系统，该系统包含：在管道一部分安装系统的固定装置；轴；安装在轴上的涡轮转子，当管道内流体作用在涡轮转子上时，涡轮转子可以沿轴的延伸轴线转动；一个发电装置，包括含有至少一块磁铁的第一部分和含有至少一个线圈的第二部分，其中发电装置的一部分安装在涡轮转子上，其他部分安装在靠近涡轮转子的定子元件上；一个外壳，至少部分覆盖涡轮转子、轴和发电装置，该外壳包含一个流体入口和流体出口，系统还包含：至少一个入口导流叶片，安装在靠近流体入口的外壳上；每个入口导流叶片保持相对于管道内流体方向一定的角度，这样每个入口导流叶片都改变管道内流体的方向，使其至少部分符合涡轮转子的转子叶片；至少一个出口固定叶片，位于流体出口附近；每个出口固定叶片大致保持跟管道内流体一致的方向；且该外壳包含以拆卸方式相互连接的两部分，两者可以至少部分分离以使涡轮转子和发电装置进入，和移除入口导流叶片和出口固定叶片。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其外壳的两部分在一个平面内为可拆卸连接，该平面大致平行于轴的延伸轴线。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其外壳的两部分在一个平面内为可拆卸连接，该平面大致垂直于轴的延伸轴线。4.根据权利要求1～3中任一项所述的系统，其特征在于，其中流体入口和/或流体出口的截面积小于管道部分的截面积。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包含一个开放端截头圆锥形入口元件，其第一个开放端安装在外壳的流体入口，第二个开放端位于流体入口的上游，其中第二个开放端的截面积大致等于管道的截面积。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包含一个开放端截头圆锥形出口元件，其第一个开放端安装在外壳的流体出口，第二个开放端位于流体出口的下游，其中第二个开放端的截面积大致等于管道的截面积。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包含一个开...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌代·亚什万特·巴黑德，桑杰·普拉卡什·乔什，普拉桑特·拉马坎特·阿迪卡，普拉纳布·沙姆·马若泽，艾斯文·撒拉德·乔什，谢瑞什·马达夫·卡奴，
申请(专利权)人：基洛斯卡能源私营有限公司，
类型：发明
国别省市：印度;IN