一种利用涡流发电的小型水电站论文和设计

全文摘要

本实用新型提供的利用涡流发电的小型水电站包括进水闸、拦污栅、涡流机构和发电机；涡流机构包括：矩形渠道、束窄口、引流渠、涡流进水口、和尾水出水口；发电机设置在涡流机构内；河道内的水流经进水闸和拦污栅进入涡流机构，由矩形渠道流入束窄口，经过束窄口后流速增大，水流在引流渠和自身重力作用下形成漩涡，漩涡产生的涡流由涡流进水口流向发电机的桨叶片，带动发电机的桨叶片转动，实现发电功能；发电后的尾水通过尾水出水口返回河道内。本实用新型的利用涡流发电的小型水电站无需筑坝，不会对河流造成阻隔作用，也不存在坝前淤积问题，不会对河流造成减脱水影响，且具有建设占地小、工期短、检修方便、拆除简单、运行管理要求低的特点。

主设计要求

1.一种利用涡流发电的小型水电站，其特征在于，所述水电站包括：进水闸、拦污栅、涡流机构和发电机；所述涡流机构包括：矩形渠道、束窄口、引流渠、涡流进水口、和尾水出水口；所述发电机设置在涡流机内；河道内的水流经进水闸和拦污栅进入涡流机构，由矩形渠道流入束窄口，经过束窄口后流速增大，水流在引流渠和自身重力作用下形成漩涡，漩涡产生的涡流由涡流进水口流向发电机的桨叶片，带动发电机的桨叶片转动，实现发电功能；发电后的尾水通过尾水出水口返回河道内。

设计方案

1.一种利用涡流发电的小型水电站，其特征在于，所述水电站包括：进水闸、拦污栅、涡流机构和发电机；

所述涡流机构包括：矩形渠道、束窄口、引流渠、涡流进水口、和尾水出水口；所述发电机设置在涡流机内；河道内的水流经进水闸和拦污栅进入涡流机构，由矩形渠道流入束窄口，经过束窄口后流速增大，水流在引流渠和自身重力作用下形成漩涡，漩涡产生的涡流由涡流进水口流向发电机的桨叶片，带动发电机的桨叶片转动，实现发电功能；发电后的尾水通过尾水出水口返回河道内。

2.根据权利要求1所述的利用涡流发电的小型水电站，其特征在于，所述涡流机构的数量为两套，分别为第一涡流机构和第二涡流机构；所述发电机的数量为两台，分别为第一发电机和第二发电机；第一发电机设置在第一涡流机构内，第二发电机设置在第二涡流机构内；在第一涡流机的矩形渠道的下游设置有冲砂闸；冲砂闸与第二涡流机的矩形渠道的入口相连通。

3.根据权利要求2所述的利用涡流发电的小型水电站，其特征在于，在第一涡流机构的矩形渠道与束窄口的交界处还设置有检修闸。

4.根据权利要求3所述的利用涡流发电的小型水电站，其特征在于，在第二涡流机构的矩形渠道与束窄口的交界处还设置有检修闸。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种利用涡流发电的小型水电站。

背景技术

小型水电站指单站装机容量5万千瓦及以下的水电站。小水电是农村重要的基础设施和清洁可再生能源，为解决当地经济社会发展用电问题、促进节能减排、推动农村经济社会发展发挥了积极作用，是大电网的有益补充。但受技术经济发展水平和生态环境意识的制约，部分农村水电站特别是早期建设的水电站设计过于偏重电站的发电功能和经济效益，缺乏统一规划，装机容量普遍偏大，机组落后,配套不当,运行工况不良，年利用小时不高，对生态流量问题考虑不足，导致电站发电用水和生态环境用水存在冲突，尤其是存在拦河坝上下游生物隔绝、坝前淤积以及枯期坝下河段减脱水等问题。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种利用涡流发电的小型水电站。

本实用新型提供的利用涡流发电的小型水电站包括：进水闸、拦污栅、涡流机构和发电机；

所述涡流机构包括：矩形渠道、束窄口、引流渠、涡流进水口、和尾水出水口；所述发电机设置在涡流机构内；河道内的水流经进水闸和拦污栅进入涡流机构，由矩形渠道流入束窄口，经过束窄口后流速增大，水流在引流渠和自身重力作用下形成漩涡，漩涡产生的涡流由涡流进水口流向发电机的桨叶片，带动发电机的桨叶片转动，实现发电功能；发电后的尾水通过尾水出水口返回河道内。

如上所述的利用涡流发电的小型水电站，优选地，所述涡流机构的数量为两套，分别为第一涡流机构和第二涡流机构；所述发电机的数量为两台，分别为第一发电机和第二发电机；第一发电机设置在第一涡流机构内，第二发电机设置在第二涡流机构内；在第一涡流机的矩形渠道的下游设置有冲砂闸；冲砂闸与第二涡流机的矩形渠道的入口相连通。

如上所述的利用涡流发电的小型水电站，其中，在第一涡流机构的矩形渠道与束窄口的交界处还设置有检修闸。

如上所述的利用涡流发电的小型水电站，进一步的，在第二涡流机构的矩形渠道与束窄口的交界处还设置有检修闸。

本实用新型提供的利用涡流发电的小型水电站，具有以下优点：

1、不会对河流造成阻隔作用，也不存在坝前淤积问题。

2、不会对河流造成减脱水影响。

3、具有建设占地小、工期短、检修方便、拆除简单、运行管理要求低的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的利用涡流发电的小型水电站的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的利用涡流发电的小型水电站中的涡流机构的结构示意图。

图中：1、进水闸；2、拦污栅；3、第一涡流机构的矩形渠道；4、检修闸；5、冲砂闸；6、第一涡流机构；7、第一发电机；8、第一涡流机构的尾水出水口；9、第二涡流机构的矩形渠道；10、束窄口；11、引流渠；12、涡流进水口；13、发电机的电机；14、发电机的桨叶片；15、第二涡流机构；16、第二发电机；17、第二涡流机构的尾水出水口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在全面推进生态文明建设背景下，为保障小型水电站绿色健康发展，保障偏远山区、农村用电需求，亟需发展生态友好型小水电，因此本实用新型提供一种利用涡流发电的小型水电站。图1为本实用新型实施例提供的利用涡流发电的小型水电站的结构示意图。参考图1所示，本实用新型提供的利用涡流发电的小型水电站包括：进水闸1、拦污栅2、涡流机构和发电机。

图2为本实用新型实施例的利用涡流发电的小型水电站中的涡流机构的结构示意图。参考图1和图2所示，涡流机构又包括：矩形渠道、束窄口10、引流渠11、涡流进水口12、和尾水出水口；发电机设置在涡流机构内；河道内的水流经进水闸1和拦污栅2进入涡流机构，由矩形渠道流入束窄口10，经过束窄口10后流速增大，水流在引流渠11和自身重力作用下形成漩涡，漩涡产生的涡流由涡流进水口12流向发电机的桨叶片14，带动发电机的桨叶片转动14，实现发电功能；发电后的尾水通过尾水出水口返回河道内。

参考图1所示，如上所述的利用涡流发电的小型水电站，优选地，所述涡流机构的数量为两套，分别为第一涡流机构6和第二涡流机构15；所述发电机的数量为两台，分别为第一发电机7和第二发电机16；第一发电机7设置在第一涡流机构6内，第二发电机16设置在第二涡流机构15内；在第一涡流机的矩形渠道3的下游设置有冲砂闸5；冲砂闸5与第二涡流机的矩形渠道9的入口相连通。其中，在第一涡流机构的矩形渠道与束窄口的交界处还设置有检修闸5。进一步的，在第二涡流机构的矩形渠道与束窄口的交界处也可以设置有检修闸。

参考图1和图2所示，在具体应用中，可以根据上述技术方案，在河流的合适位置开挖，并修建进水闸1、拦污栅2和第一涡流机构的矩形渠道3，将水流引入矩形渠道后，水流经过第一涡流机构6的束窄口后，流速增大，在第一涡流机构6引流渠和自身重力作用下，水流形成漩涡，漩涡产生的涡流带动第一发电机7的桨叶片转动，进而达到发电的目的，发电后的尾水通过第一涡流机构的尾水出水口8返回河道内。当汛期来水量大时，可打开冲砂闸5，将水引入第二涡流机构的矩形渠9内，利用第二涡流机构15和第二发电机16发电，发电后的尾水通过第二涡流机构的尾水出水口17返回河道内。

如在泥沙较多的河流，可打开冲砂闸5定期清理矩形渠道内淤积的泥沙，确保正常运行。本实用新型实施例提供的水电站无需筑坝，不对河流产生阻隔作用，不影响鱼类生存繁殖。

优选地，将水电站中的拦污栅2间距设置为0.2m，当鱼身尺寸(宽大于0.2m)的大鱼不能通过，宽小于0.2m的鱼通过后，可在发电机的桨叶片空隙内通过，因此，水电站不会对鱼类造成影响。

本实用新型实施例提供的水电站引水流量小，枯期水量少时可关闭进水闸，优先确保河流生态用水，因而不会造成河道减脱水问题。

本实用新型实施例提供的水电站只需1.5m的水位落差即可发电，适用地区广，小河、小溪均可使用，占地面积小，检修方便，建设工程量小。

本实用新型实施例提供的水电站水流经过涡轮机发电后，水流出来时不直接冲刷下游河道，对下游河岸或河床的影响小，对河岸稳定性影响小。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

设计图

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主设计要求

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