一种大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置，包括：高效水轮、水轮轴、增速机构、发电机组，高效水轮包括多个叶片、水轮架、偏力矩助力机构、水轮轮毂，多个叶片均匀分布在水轮架上，水轮架与偏力矩助力机构连接，偏力矩助力机构与水轮轮毂连接，所述高效水轮通过水轮轮毂安装于水轮轴上，水轮轴通过增速机构连接发电机组。本发明专利技术装置叶片处于水轮外端，产生大力矩，偏力矩助力机构产生偏力矩，具有助力作用，大力矩驱动偏力矩助力构成高效水轮，驱动发电机组实现高效发电。本发明专利技术装置结构简单、高效，可用于大型筑坝水电站尾水发电、自然江河无坝水力发电，不消耗资源、零污染、建造成本低，可建设大中小型发电站，极具开发应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水轮发电技术,具体涉及一种大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置。
技术介绍
根据现有文献资料记载，现阶段以煤炭、石油为动力的火力发电为第一大电力能源，装机容量约7亿千瓦，可再生可持续的水力发电为第二大电力能源，装机容量约2亿千瓦，按照国民经济远景发展规划，到2020年国民经济将翻一番，作为国民经济能源保障的电力也将相应增加，按照翻一番的规划装机容量将达20亿千瓦，如果按照现在的火电装机容量，翻一番将达到14亿千瓦，年需燃煤40多亿吨标煤，那样不仅会加速煤资源的枯竭没有可持续性，而且会产生巨大的环境污染，人类创造财富的同时带来的将是环境灾难，国民经济远景规划将无从保证，2013年I月上、中旬发生在我国大面积“雾霾”天气，空气重度污染现象，就给我们敲响了环境警钟，因此，寻求持续可再生、环保无污染的清洁能源已刻不容缓，现实中，蕴藏量巨大、取之不尽用之不竭的水能、风能等可持续再生的清洁能源没有得到科学、高效、充分地开发利用。在我国，主要江河水系具有路径长落差大的特点，水能资源丰富，开发利用空间巨大。目前，我国主要采用筑坝蓄能利用水流落差的方式进行水力发电，存在的问题是发电后巨大的尾水水能没有得到利用，白白地浪费掉，其次，分布范围广水能资源丰富不适宜筑坝的自然江河、海洋水能资源没有得到开发利用，据有关资料记载，我国已建、在建、筹建的大型筑坝式水电站装机容量如下 长江干流大型水电站 三峡2250万千瓦向家坝600万千瓦 葛洲坝 271. 5万千瓦观音岩300万千瓦 朱阳溪 300万千瓦鲁地拉210万千瓦 石硼213万千瓦金安桥240万千瓦 小南海 175万千瓦阿海210万千瓦 乌东德 870万千瓦梨园228万千瓦 白鹤滩 1305万千瓦两家人400万千瓦 溪洛渡 1260万千瓦龙盘(即虎跳峡)420万千瓦 龙开口180万千瓦 长江支流雅砻江 二滩330万千瓦杨房沟200万千瓦 锦屏一级 360万千瓦两河口300万千瓦 锦屏二级 480万千瓦牙根140万千瓦 官地240万千瓦楞古270万千瓦长江支流大渡河 瀑布沟 330万千瓦双江口200万千瓦 大岗山 260万千瓦猴子岩176万千瓦 长河坝 260万千瓦 长江其他支流 乌江彭水 175万千瓦淸江水布 184万千瓦 乌江构皮滩300万千瓦沅水五强溪120万千瓦 淸江隔河岩120万千瓦 中国水能蕴藏量第二的流域一雅鲁藏布江 墨脱水电站4380万千瓦 中国水能蕴藏量第三的流域一澜沧江 景洪175万千瓦黄登160万千瓦 糯扎渡 585万千瓦托巴164万千瓦 大朝山 135万千瓦古学120万千瓦 漫湾150万千瓦真达140万千瓦 小湾420万千瓦苗尾220万千瓦 铁门坎 178万千瓦 中国水能蕴藏量第四的流域 一黄河 大柳树 200万千瓦公伯峡150万千瓦 李家峡 200万千瓦黑山峡(即小观音)140万千瓦 小浪底 180万千瓦碛口180万千瓦 拉西瓦 420万千瓦古贤256万千瓦 中国水能蕴藏量第五的流域一珠江 天生桥一级(即大湾)120万千瓦龙滩630万千瓦 天生桥二级132万千瓦 中国水能蕴藏量第六的流域一怒江 松塔420万千瓦碧江150万千瓦 丙中洛160万千瓦亚碧罗180万千瓦 马吉420万千瓦泸水240万千瓦 鹿马登200万千瓦 合计约24183. 5万千瓦，巨大的尾水水能没有开发利用，白白地浪费掉。另外，已公开的无坝或低坝水力发电技术没有得到有效应用，其原因在于其技术缺乏高效性和存在种种利用的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是充分、高效利用大型水电站尾水水能，江河、海洋自然流动的水能，提供可持续、环保无污染的绿色能源。为实现上述目的，本专利技术提供了一种大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置，其特征包括高效水轮、水轮轴、增速机构、发电机组，所述高效水轮包括多个叶片、水轮架、偏力矩助力机构、水轮轮毂，所述多个叶片均匀分布在水轮架上，水轮架与偏力矩助力机构连接，偏力矩助力机构与水轮轮毂连接，所述高效水轮通过水轮轮毂安装于水轮轴上，水轮轴通过增速机构连接发电机组。其中，所述多个叶片为仿簸箕形，其底由直线段和弧线段组成，直线段沿水轮半径线径向设置，直线段的作用是水沿水轮切线方向做功的力垂直作用于叶片受力面，不产生分力，避免弧形面引起的水漩涡，减少水能损失，尾端弧线段的作用是增加水的向心力，为了增强叶片强度在其背面设置叶片支架，叶片向心端与偏力矩助力机构连接，尾部弧线段与水轮架连接，所述叶片处于水轮外端，具有长力臂结构。另外，叶片与水轮架的连接方式可分为固定连接和可转动铰链连接，转动铰链连接时，叶片重心与水轮中心间距随着水轮的旋转而变化，当叶片处于迎水面即正力矩侧做功时，由叶片支架定位中心间距保持不变，即力臂不变，当水轮叶片处于离水面即负力矩侧不做功(做负功)时，由于叶片自重作用中心间距变短，即力臂变短，产生力臂差，产生偏力矩助力，此外，叶片与水轮架采用转动铰链连接时，在每个叶片与叶片支架之间设置阻尼机构。所述偏力矩助力机构由多个圆周方向均匀分布的偏力矩力臂单元构成，所述偏力矩力臂单元为连通器结构，主要由两个容积相等的密闭圆桶及一个或多个将两个圆桶连通的连通管组成，其中，一个圆桶处于水轮中心端与水轮轮毂连接，另一个圆桶处于水轮外端与水轮架及叶片连接，在两个圆桶内填充一个圆桶容积量的流体介质，连通管一端与一个圆桶的顶部连通，另一端与另一个圆桶的底部连通，保持一定斜度，保证偏力矩力臂单元处于水平中心线位置时流体介质全部处于一个圆桶内，且盛满流体介质产生正力矩的圆桶处于最大力矩位置、产生负力矩的圆桶处于最小力矩位置，在360度圆周内由多个均匀分布的偏力矩力臂单元构成一个偏力矩助力机构；当流水作用于叶片带动水轮转动时，偏力矩助力机构圆桶内的流体介质流动，当叶片处于迎水面即正力矩侧做功时，流体介质处于水轮外端圆桶内，产生长力臂，当叶片处于离水面即负力矩侧不做功(做负功)时，流体介质处于水轮中心端圆桶内，产生短力臂，长短力臂之差构成了偏力矩，偏力矩使水轮产生持续不断的助力，偏力矩助力提高装置效率。所述增速机构采用大转速比结构，采用大转速比结构时主动齿轮固定于水轮上，可采用较大直径，主动齿轮与从动齿轮啮合获取大转速比，从而提高发电机转速与发电效率。本专利技术装置叶片处于水轮外端具有长力臂，产生大力矩，叶片直线段使水轮切线方向做功的力垂直作用于叶片受力面，不产生分力，且避免了弧线曲面引起的水流漩涡，减少水能损失，尾端设置弧线段能够有效增加水的向心力，提高水的动力性，偏力矩助力机构通过流体介质重心位置的变化产生偏力矩，有助于提高装置的动力性，增速机构与水轮结合获取大转速比。因此包括叶片、偏力矩助力机构的水轮具有大力矩驱动偏力矩助力的特性，具有高效性，包括高效水轮的本专利技术装置能够有效提高发电效率，实现高效发电之目的。本专利技术装置突出优点是结构简单、造价低、效率高、适用性强，可广泛应用于筑坝水电站尾水发电、自然江河海洋自然流水水能发电，应用空间广阔。附图说明结合附图对本专利技术装置技术特征进一步说明。图1为本专利技术装置方案一主视图。图2为图1的俯视图。附图3为本专利技术装置方案二主视图，此方案叶片采用可转动铰链连接。附图4为本专利技术装置叶片主视图、侧剖视图。附图5为本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置，其特征包括：高效水轮（1）、水轮轴（11）、增速机构（12）、发电机组（13），所述高效水轮（1）包括多个叶片（2）、水轮架（3）、偏力矩助力机构（5）、水轮轮毂（10），所述多个叶片（2）均匀分布在水轮架（3）上，水轮架（3）与偏力矩助力机构（5）连接，偏力矩助力机构（5）与水轮轮毂（10）连接，所述高效水轮（1）通过水轮轮毂（10）安装于水轮轴（11）上，水轮轴（11）通过增速机构（12）连接发电机组（13）。
【技术特征摘要】
1.一种大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置，其特征包括高效水轮(I)、水轮轴(11)、增速机构(12 )、发电机组(13)，所述高效水轮(I)包括多个叶片(2 )、水轮架(3 )、偏力矩助力机构(5 )、水轮轮毂(10 )，所述多个叶片(2 )均匀分布在水轮架(3 )上，水轮架(3 )与偏力矩助力机构(5)连接，偏力矩助力机构(5)与水轮轮毂(10)连接，所述高效水轮(I)通过水轮轮毂(10)安装于水轮轴(11)上，水轮轴(11)通过增速机构(12)连接发电机组(13)。2.根据权利要求1所述大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置，其特征在于，所述叶片(2)为仿簸箕形，其底由直线段和弧线段组成，直线段沿水轮(I)半径线径向设置，使水轮(I)切线方向做功的力垂直作用于叶片(2)受力面，不产生分力，避免弧形面引起的水流漩涡，尾端设计为弧线段，增加水的向心力。3.根据权利要求1所述大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置，其特征在于，所述叶片(2)处于高效水轮(I)外端，具有长力臂结构。4.根据权利要求1所述大力矩驱动偏力矩助力高效水轮发电装置，其特征在于，所述叶片(2)与水轮架(3)的连接方式可分为固定连接和可转动铰链(14)连接，转动铰链(14) 连接时，叶片(2)重心与水轮(I)中心间距随着水轮(I)的旋转而变化，当叶片(2)处于迎水面即正力矩侧做功时，由叶片支架(4)定位，中心间距保持不变即力臂不变，当水轮叶片(2)处于离水面即负力矩侧不做功(做负功)时，由于叶片(2)自重作用中心间距变短，即力臂变短，产生力臂差，产生偏力矩助力。5.根据权利要求4所述叶片(2)与水轮架(3)采用转动铰链(14)连接，其特征在于， 在每个叶片(2)与叶片支架(4)之间设置阻尼机构(...
【专利技术属性】
技术研发人员：索增志，
申请(专利权)人：索增志，
类型：发明
国别省市：
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