[发明专利]超大型水力发电站

摘要

超大型水力发电站流动的海水、江水、河水都能产生动能，把动能转化成机械能，机械能转化成电能，这样人类就有了洁净、低成本的电能使用了。其特征是水轮机轴芯活动固定，水轮机位置不变，水轮机横卧在流动的水面上，朝水流方向，水轮机一半在水中，另一半在空中，水轮机的叶桨受水力的冲动下，推动水轮机旋转，水轮机旋转带动发电机发电，日夜生产电能。水力发电站在海上、江上前后左右排列几万平方公里，生产巨大电能供应全中国。水力发电站属清洁能源，再生能源，发电成本最低能源，即使今后1000年，中国人口达50亿人也满足供电量，中国能源问题、雾霾问题、气候变化问题将彻底解决，是中国目前电力能源及能源发展的唯一正确道路。

主权项

超大型水力发电站：水力发电站现有技术，大都在海边选择潮位差较大的地段，或者，选择大山峡谷，筑坝建库，积蓄上涨的水位，形成落差以势能推动水轮机及发电机组发电；现有技术缺点：筑堤坝建水库，工程巨大，投资大，产出极少，利用水力能量极少，发出电能极少，只能说水力可以发电，现有技术根本不能满足现代工业化大生产，和随着人们现代生活水平的提高对电能的需求量；我发明创造的动能超大型水力发电站，不筑堤坝，不建水库，根据自然流动的海水、江水、河水都能产生动能，把动能转化成机械能，机械能转化成电能，这样人类就有洁净、低成本的电能使用了；水力发电站属清洁能源，再生能源，发电成本最低能源，即使今后1000年，中国人口达50亿人也满足供电量，中国能源问题、雾霾问题、气候变化问题将彻底解决，是中国目前电力能源及能源发展的唯一正确道路；超大型水力发电站技术方案是：一、流动的海水、江水、河水都能产生动能→水轮机的叶桨受水力冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→调速器调速→离合器离合→带动齿轮组升转速→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；二、流动的海水、江水、河水都能产生动能→水轮机的叶桨受水力冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→调速器调速→离合器离合‑→带动齿轮组升转速→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；三、流动的海水、江水、河水都能产生动能→水轮机的叶桨受水力冲动下→推动水轮机旋转→增大动力矩→调速器调速→离合器离合→带动齿轮组升转速→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；上述应根据实际需要采用哪种发电方案，其特征是：超大型水力发电站由卧式水轮机、水轮机的圆形材料、支架、水轮机的轴芯、水轮机两头轴芯、中间轴芯、柱、支架、碰垫、发电平台、舱室、水轮机的叶桨、轴承座、轴承、牛油嘴、轴芯、固定装置、轴芯齿轮、液压机、液压缸、液压杆、芯子、衬档肋骨、横梁、齿轮、离合器、发电机组、调速器、液压泵、电动机、液压管、活塞、阀门、发电机、手柄、开关、齿轮组、防风罩、轨道、转轮、太阳能光伏板、水力发电站调节系统、液压系统、空气压缩式系统、螺杆式系统、整流器、储能蓄电瓶、逆变器组成，其特征是：在流动的海水、江水、河水这些实际需要的水域，卧式水轮机的圆形材料内部空心全封闭水密制造，或者，圆形材料一部分为内部空心，一部分为单层材料制造，这样节约材料，又制造方便，圆形材料的浮力支撑水力发电站整体的重力，水力发电站浮于水面，水轮机的中心轴高于水面恰当高度，平行于水面，水轮机的轴芯露出水面适当高度或接近水面，水轮机的轴芯平行于水面，根据浮力定理制造，水轮机的圆形材料二片或二片以上，水轮机的圆形材料外缘尖头制造，这样使水流汇入水轮机的叶桨，使水轮机获得更多的能量，或者，水轮机的圆形材料外缘不尖头制造，这样制造方便，节约材料，水轮机的圆形材料近中心轴部分用支架连接，这样节约材料，减轻水轮机的重量，水轮机两头轴芯、中间轴芯分别用柱、支架夹住恰当空隙，一头插入海底、江底、河底里，使柱、支架一头固定在海底、江底、河底里，使水轮机前后左右位置不变，上下移动，水轮机的圆形材料与柱、支架之间设置碰垫，这样防止水轮机旋转水轮机的圆形材料损坏，发电平台浮于水面，或者发电平台没有浸入水中在空中，发电平台的重力靠水轮机浮力支撑，发电平台上可盖舱室，根据发电平台的大小形状夹在柱或支架中间，使发电平台前后左右位置不变，上下移动，用于夹住水轮机、发电平台的柱、支架的高度必须超过此水域历史上的最高水位，否则，水轮机、发电平台脫离位置飘移，用于夹住水轮机、发电平台的柱、支架插入海底、江底、河底里深度必须足够，水轮机的叶桨受水力冲动下旋转、翻滾，随时间延长此水域水深度逐步加深，否则，用于夹住水轮机、发电平台的柱、支架倒下，水轮机的轴芯活动固定在发电平台上，轴承座内套轴承，设置牛油嘴，利于轴芯以后加油润滑，轴承座高度根据实际需要确定，使左右同轴芯的水轮机和发电平台结成一体，轴承座的脚趾的位置向前向后布置，这样空间大利于齿轮组、发电机组布设，水轮机与发电平台随水位升高而它们同时升高，随水位降落而它们同时降落，同轴芯的水轮机一台或一台以上，水轮机的轴芯左右延伸，增加水轮机的数量及增加柱、支架、固定装置，水轮机自由转动，水轮机的叶桨、轴芯、轴芯齿轮一体，水轮机的叶桨二片或二片以上，水轮机各叶桨大小、重量、结构统一标准制造，这样利于液压缸、液压杆对各叶桨上下转动时动作一致利于发电，水轮机各叶桨左右两边中点用芯子活动固定在水轮机的圆形材料上，水轮机各叶桨左右两边A段≈B段，C段≈D段，水轮机各叶桨用液压缸、液压杆等分活动连接在中心轴上，或者，水轮机各叶桨用液压杆、液压缸等分活动连接在水轮机的圆形材料上，水轮机各叶桨液压缸、液压杆一套或者多套，如果同一水轮机的叶桨液压缸、液压杆多套，液压杆对水轮机的叶桨做功受力更加匀均，水轮机各叶桨在液压杆的作用下，水轮机各叶桨以叶桨左右两边的中点芯子为支点可上下转动，水轮机各叶桨左右两边的中点为支点，这样水轮机的叶桨受重力、受水力上下转动时力矩平衡，液压杆对水轮机的叶桨上下转动做功作用力最小，液压杆对水轮机的叶桨上下转动做功作用力小，可大面积制造水轮机的叶桨，大面积制造水轮机的叶桨，可减少水轮机的圆形材料的片数，减少水轮机的圆形材料的片数，可减轻水轮机的重量，减轻水轮机的重量，可节约材料，制造方便，提高工作效率，减少投资成本，根据水力发电站布置的水域的水深实际情况，圆形材料上水轮机的叶桨转动支点的芯子的位置根据具体情况可以向内移，如水轮机的叶桨转动支点的芯子的位置向外缘延伸移，这样在水轮机的圆形材料的直径不变情况下，水轮机的叶桨向外缘延伸，增大叶桨受水力面积及动力矩，获得更大能量，水轮机各叶桨采用单层材料圆弧形制造，可水轮机各叶桨采用不圆弧形制造，如水轮机各叶桨采用单层材料圆弧形制造，水轮机的叶桨左右两侧为纵向平面扇形材料，水轮机各叶桨三面受水力成斗形，这样水轮机的叶桨张开面积特大，受水力面积特大，获得能量特大，节约材料，制造方便，水轮机各叶桨受水力一面纵横衬档肋骨制造，没有受水力一面平滑，这样水轮机各叶桨强度增强，增加阻力获得更多能量，水轮机各圆形材料和圆形材料之间应多处连接横梁，这样使水轮机整体强度加强，水轮机各组叶桨应与水轮机圆心点连接角度错开，这样利于水轮机的叶桨受水力推动下匀速旋转利于发电，水轮机各组叶桨随水轮机直径增大各组叶桨片数增多，随水轮机直径减小各组叶桨片数减少，水轮机横卧在流动的水面上，水轮机一部分在水中，另一部分在空中，水轮机叶桨朝水流方向，叶桨与水流方向垂直，这样水轮机叶桨受水力最大，获得能量最大，水轮机水中的叶桨在流动的水力的冲动下，推动水轮机旋转，水轮机的轴芯齿轮旋转带动齿轮组、发电机组旋转，发电机工作发电，日夜生产电能；轴芯与齿轮之间、轴芯与轴芯之间安装离合器；水力发电站布置在江上、河上单一流向时，水力发电站日夜不停生产电能；上述水力发电站布置在海上为正反流向潮流发电时，涨潮，水轮机的叶桨通过液压机、液压缸、液压杆的做功，使水轮机各叶桨朝水流方向，涨潮水轮机正旋转，用A发电机组发电；落潮，水轮机的叶桨通过液压机、液压缸、液压杆的做功，使水轮机各叶桨朝水流方向，落潮水轮机反旋转，用B发电机组发电，水力发电站发电机组A台、B台与轴芯之间安装离合器，这样水力发电站发电机A台、B台轮换使用发电，这样水力发电站在涨潮、落潮水轮机正旋转、反旋转都可发电；海水受太阳、月亮巨大引力作用下，产生潮汐海水流动，每天二次涨潮，每天二次落潮，每次海水流动的时间大约6小时15分，涨潮、潮平、落潮、潮平、涨潮、潮平、落潮、潮平…，潮水日夜往复不断，产生巨大无比的能量，水轮机正转、反转、正转、反转、正转、反转，离合器齿合、分离、齿合、分离、齿合、分离轮换使用，水力发电站发电机日夜产生电能；水力发电站中安装一台，或者多台发电机组，这样一台发电机组故障或维修时，另一台发电机组继续发电，可几台发电机组轮换使用发电，可几台发电机组同时发电，提高发电效益；当调速器接收到测量到水轮机转速太快或者太慢需要调速信号时，当调速器接收到测量到发电机输出的电源，及调速器偏差，及电网需要调速、调频、调相、调压、调负荷要求时，调速器对接收到信号数据经过综合处理后，调速器指令液压机的液压泵的电动机工作，可调速器指令多台液压机的液压泵的电动机工作，输入输出液压液体及停止，液压液体通过液压管输入输出到水轮机各叶桨液压缸内，液压缸内的活塞在液压液体压力的作用下移动，活塞连接液压杆，液压杆连接水轮机各叶桨上下转动做功，或者，液压机的液压泵的电动机工作，调速器指令控制液压机液压管的电阀门或机械阀门或液压阀门的开关，阀门控制输入输出液压液体及停止，液压液体通过液压管输入输出到水轮机各叶桨液压缸内，液压缸内的活塞在液压液体压力的作用下移动，活塞连接液压杆，液压杆连接水轮机各叶桨上下转动做功，当水轮机各叶桨液压杆一套伸出，另一套缩回时，连接液压杆的叶桨同时上下转动，水轮机各叶桨在水中受水力面积减少，水轮机转速减慢，力矩减少，使水轮机所产生的动力矩负荷与发电机反抗的阻力矩负荷达到新的平衡，从而使发电机始终保持额定转速，相反，当水轮机各叶桨液压杆一套缩回，另一套伸出时，连接液压杆的叶桨同时上下转动，水轮机各叶桨在水中受水力面积增大，水轮机转速加快，力矩增大，使水轮机所产生的动力矩负荷与发电机反抗的阻力矩负荷达到新的平衡，从而使发电机始终保持额定转速，发电机转速必须按规定执行，转速太快或者太慢，产生电能的频率、电压不符合国家标准，不准在国家电网上并网，否则，给国家电网带来严重危害，水力发电站通过调速器，调速、调频、调相、调压、调负荷生产优质电能并电网；或者，调速器自动档失效，调速器转向手动档，按操作手柄，通过人工手动，控制液压机电动机开关或阀门开关，控制输入、输出液压液体及停止，控制液压杆对水轮机各叶桨上下转动做功，根据水轮机转速表，使水轮机按规定转速旋转，水力发电站通过人工手动调速、调频、调相、调压、调负荷生产优质电能并电网；水力发电站通过调速器手动档或自动档功能，按操作手柄，液压机、液压缸、液压杆做功，使水轮机各叶桨在规定位置时，水轮机的后叶桨的顶端接近水轮机的前叶桨的未端，水轮机的叶桨整体变成圆柱形横卧在水面上，水轮机各叶桨没有受水力，水轮机不会转动，水轮机、齿轮组、发电机组进行检修保养，或者，海上、江上、有风浪时抗风浪，待水力发电站检修保养及抗风浪完成后，再按操作手柄，使水轮机的叶桨受水力，水力发电站重新投入使用正常发电；为防止水轮机的旋转受水力发电站当地水域风力的干扰，影响调速器对水轮机转速的控制，以免产生劣质电能并电网，水轮机应设置防风罩，防风罩半圆柱形造形，或者，防风罩根据需要可特需造形，横卧盖在水轮机的上方，防风罩底部悬挂挂帘，使防风罩更加密闭，防风罩用框架轻质材料制造，防风罩的重力用柱、支架支撑，柱、支架固定在海底、江底、河底里，防风罩位置不变，水轮机自由转动，或者，防风罩的重力用水轮机中心轴的浮力支撑，及防风罩部分重力用水轮机的圆形材料支撑，圆形材料的外缘设置轨道，防风罩的重力支架与圆形材料的外缘轨道接触的部分安装转轮，为使防风罩不会转动，防风罩左右两侧框架与柱、支架活动固定，这样防风罩不会转动上下移动，防风罩随水轮机升高而升高，随水轮机降落而降落，防风罩、水轮机、轴芯固定装置结成一体，防风罩不会转动，水轮机自由旋转，这样水轮机的叶桨露出水面，水轮机不会受到水力发电站当地水域的顺风、逆风、歪风、快风、慢风、阵风、有风、无风的干扰，使水力发电站生产优质电能并电网；或者，当流向风向相反时，防风罩通过液压机、液压管、液压缸、液压杆、液压转动机构、电动机、轨道、芯子、绞链，使防风罩分组分片重叠式、折叠式、卷门式、旋转式、闸门式、对开式、顶举式、翻倒式方式局部或全部打开，这样水轮机的叶浆在水中时受水力冲动，水轮机的叶浆在空中时受风力吹动，这样水轮机的叶浆同时风力、水力上下联动，使水力发电站获得更多的能量，提高经济效益；或者，当流向风向同向时，防风罩通过液压机、液压管、液压缸、液压杆、液压转动机构、电动机、轨道、芯子、绞链，使防风罩分组分片重叠式、折叠式、卷门式、旋转式、闸门式、对开式、顶举式、翻倒式方式局部或全部关闭，这样水轮机的叶浆在水中时受水力冲动，水轮机的叶浆在空中时不受顶风风力阻碍吹动，使水力发电站获得更多的能量，提高经济效益；在现有防风罩上安装太阳能光伏板发电，这样提高发电量，提高经济效益；上述根据实际情况确定；这种方法发电可采取水轮机两头轴芯、中间轴芯分别各一只柱或一只支架，柱或支架一头插入海底、江底、河底里，使柱或支架一头固定在海底、江底、河底里，柱或支架另一头露出水面高度恰当，然后水轮机两头轴芯、中间轴芯分别活动固定在各一只柱或一只支架上，使水轮机前后左右位置不变，上下移动，其发电方法同以上发电方法相同；本发明可液压机改为空压机，液压管改为空气管，阀门改为气阀，液压缸改为气缸，液压杆改为气缸杆，液压转动机构改为气动转动机构，液压液体改用气体，调速器控制空气压缩式系统做功，使水轮机按额定转速旋转，其发电方法原理同上相同或相似；本发明可液压机改为电动机，液压管改为水密电缆，液压缸改为齿轮，液压杆改为螺杆，调速器控制螺杆式系统做功，水轮机按额定转速旋转，其发电方法原理同上相同或相似。上述根据实际情况确定；本发明在海底、江底、河底不平整或浅滩的水域，通过人工整理开挖水槽，根据水流自然规律，水流自然汇入水槽，并且水流流速加快、流量加大的特性，可将水槽左右两侧浅滩堆石头，使水流汇入水槽，并且水流流速加快、流量加大的特性，使水力发电站布置在水槽中；这种方法发电优点：一、水力发电站在制造水域水轮机的直径受水浅限制，当水力发电站运输到发电水域，水轮机各叶桨在液压机、液压缸、液压杆作用下上下转动，水轮机的叶桨直径可张开扩大，增大动力矩，水轮机的叶桨张开面积特大，受水力面积特大，获得能量特大；二、水力发电站水轮机各叶桨左右两边的中点为支点，水轮机的叶桨受重力、受水力上下转动时力矩平衡，液压杆对水轮机的叶桨做功作用力特别小，液压杆做功作用力小，可大面积制造水轮机的叶桨，大面积制造水轮机的叶桨，可减少水轮机的圆形材料的片数，减少水轮机的圆形材料的片数可减轻水轮机的重量，减轻水轮机的重量，可节约材料，制造方便，提高工作效率，减少投资成本；三、水轮机的圆形材料内部空心全封闭水密制造，圆形材料的浮力支撑水力发电站整体的重力，水力发电站浮于水面，根据浮力定理制造，水轮机和发电平台一起同时随水位升高而升高，随水位降低而降低，水轮机的叶桨始终满负荷受水力，获得能量最大；四、水轮机的叶桨圆弧形制造，水轮机叶桨三面受水力成斗形，获得能量特别大；五、防风罩可打开可关闭，使水轮机的叶浆在空中时同时受风力，可使水轮机的叶浆在空中时不受顶风风力阻碍吹动，使水力发电站获得更多的能量，提高经济效益；六、水力发电站水轮机各叶桨收回在规定位置时，水轮机的后叶桨顶端靠近水轮机的前叶桨未端，水轮机的叶桨整体变成圆柱形横卧在水面上，水轮机各叶桨没有受水力，水轮机不会转动，水轮机、齿轮组、发电机组进行检修保养，或者，海上、江上、河上有风浪时抗风浪；本发明水力发电站用于直流电供电时，可将水力发电站调节系统去掉不要，水轮机的叶桨固定在圆形材料上或中心轴上，或者，水力发电站调节系统部分保留，液压系统保留，空气压缩式系统保留，螺杆式系统保留，根据水力发电站具体情况确定，水力发电站通过直流发电机或者交流发电机再经过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，水力发电站通过直流发电机或者交流发电机再经过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，其发电技术方法同上相同或相似；水力发电站在实际使用过程中，根据实际情况其细节可以变化；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，动力矩越大，相对应产生的电能越大，今后社会生产力的提高，及人们生活水平的提高，人们对电能需求进一步提高，只要增加动力矩，也就是增加水轮机的半径，水轮机的中心轴离开水面向空中提高，即增加力臂，力×力臂＝力矩，只要制造大直径的水轮机及制造相对应的大功率发电机，就能解决电能问题；本发明所称全部“圆形材料”、“扇形材料”的形状根据需要都可以变化，“圆形材料”、“扇形材料”根据需要可以不用；超大型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，要根据实际水域不同情况，采用不同发电技术方法，根据需要各种发电技术方法可交叉使用，以及各种技术方法可交叉、调换、增加、减少使用；本发明所有名称可能与实际有差异，应该根据实际名称；本发明所用的材料根据实际需要都可变化；本发明所有的数字、数量根据实际需要都可变化；本发明所有的形状根据实际需要都可变化；本发明所有的部件根据实际需要都可变化；本发明附图的图形根据实际需要都可变化；本发明水力发电站可单独使用发电，可左右延长排列发电，可前后排列发电，可前后左右组合集成方阵排列发电，水力发电站与水力发电站前后左右布置的位置应互相差开，这样获得更多的能量，可根据实际情况阵形可无穷无尽的变化；总输电间可设在水面上可设在陆地上，本发明适合国家级几千平方公里、几万平方公里超大型发电站，统一发电，统一管理，统一输电供应十几个省、供应全中国，可几千平方公里、几万平方公里的超大型潮流发电站与大江水流动的动能大型发电站并网向全国供电，可适合海上中型，小型潮流发电站，可适合大江大河水流动的动能大型发电站，可适合大江大河中型发电站，或者，小江、小河小型发电站。