适用于河道水流浮于水面的半潜入式发电机组及使用方法

摘要

本发明涉及一种适用于河道水流浮于水面的半潜入式发电机组及其使用方法，包括发电机、安装底座和叶轮，其特征在于：所述的发电机分为右侧发电机单机的机组和左侧发电机单机的机组，并交替安装于安装底座轴心的二边，所述的叶轮由若干旋转叶片组成，所述的旋转叶片与变叶轮齿轮控制装置相连，所述的变叶轮齿轮控制装置与叶轮旋转电机相连，所述的发电机通过集电控制盒中的电缆线和第一换向开关与集合控制盒相连，所述的叶轮旋转电机通过集电控制盒中的电缆线和第二换向开关与集合控制盒相连，所述的集合控制盒与发电机主控制器系统相连。本发明利用常规河床中的水流能量进行发电，该类水能发电装置应用前景人们普遍看好，已经为越来越多的人所认识。

说明书

技术领域

本发明属发电技术领域，特别是涉及一种适用于河道水流浮于水面的半潜入式发电机 组及其使用方法。

背景技术

当人们在获取断续、零星、微弱的电能时，试图将这些能量通过技术手段进行累积和 保存，当需要进行功率性能量输出和转换的时候，由超级电容进行输出和供给，这样，就 能有效地做到，将储能电池中存储的、经过微量累积的电能，在需要的时候便能通过超级 电容这一媒介，进行满足需求的功率和能量的传递。

这就是无污染的新兴能源的应用系统，所谓的智能电网的应用，已引起了世人的高度 关注，大有后劲突发的势头。

人们期待着利用大自然所赋予的自然能量进行转换，从而获取更加环保和高收益的电 能。

近年来，随着超级电容产业化进程的推进，以及大容量电池的量产可能性在不断提升， 储能系统的应用被人们所日益关注，因此，以往通常不被看好的微弱能量的积累和存储如 今变得可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于河道水流浮于水面的半潜入式发电机组 及其使用方法，其将多个(可以是二个或更多)发电机组进行串联，经过串联安装的发电 机组整体被安置在水域的河道中，以获取连贯河流水能量的冲击，带动了整个发电机组的 运转发电。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种适用于河道水流浮于水面的半 潜入式发电机组，包括发电机、安装底座和叶轮，所述的发电机分为右侧发电机单机的机 组和左侧发电机单机的机组，并交替安装于安装底座轴心的二边，所述的叶轮由若干旋转 叶片组成，所述的旋转叶片与变叶轮齿轮控制装置相连，所述的变叶轮齿轮控制装置与叶 轮旋转电机相连，所述的发电机通过集电控制盒中的电缆线和第一换向开关与集合控制盒 相连，所述的叶轮旋转电机通过集电控制盒中的电缆线和第二换向开关与集合控制盒相 连，所述的集合控制盒与发电机主控制器系统相连。

所述的变叶轮齿轮控制装置内为一个大齿轮与各个旋转叶片的小齿轮相啮合，所述的 大齿轮与叶轮旋转电机相连。

所述的电缆线固定于安装底座内。

所述的电缆线至少为4根。

所述的右侧发电机单机的机组和左侧发电机单机的机组前后距离为1～5米。

一种适用于河道水流浮于水面的半潜入式发电机组的使用方法，包括下列步骤：

(1)对安置成套系统的河、海流场进行实地测量，确定其主要参数指标：工作场区 域，水流量、流速、温度，在产品系列中选择与之相配的发电机单体进行组合；

(2)测量、选定相邻两发电机单体的前后位置距离，其确定原则是，不会因为距离 太近而产生水流漩涡和流速放缓；尽量增加串联的发电机单体数；

(3)发电机组的电能输出是通过电缆导线输出的，在进储能系统前，各个发电机单 体的输出是互相独立的，进入储能系统后首先将电能送入超级电容组，然后进 行能量的转移，实现储能电池组的系统储能；

(4)系统对各个单体的能量实现动态监控，进行旋转叶轮角度的优化调节，以保证 最大输出能量值为调节目标，整个调节过程将连续运行。

有益效果

本发明为了在同样的条件下获得最大的电能，在安装的过程中(建造的开始)，对组 合发电机的位置和配置数进行测量，以获取最大的电能。本系统的安置取决于河道的长度 和水流的流量，可以灵活实现多个发电机组的串联。本发明作为无污染，无需改变河道和 水流外部特征的发电装置，免除了人们常规概念中的拦河筑坝、提高水位、建造庞大的发 电机组这样庞大的系统工程，利用常规河床中的水流能量进行发电，该类水能发电装置应 用前景人们普遍看好，而且已经为越来越多的人所认识。

附图说明

图1为本发明系统总体构架图。

图2为本发明电路控制过程结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。

如图1、2所示，本发明包括发电机、安装底座和叶轮，所述的发电机分为右侧发电 机单机的机组2和左侧发电机单机的机组3，并交替安装于安装底座1轴心的二边，所述 的叶轮由若干旋转叶片4组成，所述的旋转叶片4与变叶轮齿轮控制装置7相连，所述的 变叶轮齿轮控制装置7与叶轮旋转电机9相连，所述的发电机8通过集电控制盒6中的电 缆线5和第一换向开关10与集合控制盒12相连，所述的叶轮旋转电机9通过集电控制盒 6中的电缆线5和第二换向开关11与集合控制盒12相连，所述的集合控制盒12与发电机 主控制器系统13相连。

所述的变叶轮齿轮控制装置7内为一个大齿轮与各个旋转叶片4的小齿轮相啮合，所 述的大齿轮与叶轮旋转电机9相连。

所述的电缆线5固定于安装底座1内。

所述的电缆线5至少为4根。

所述的右侧发电机单机的机组2和左侧发电机单机的机组3前后距离为1～5米。

其中：安装底座1：用以在河(海)的底边进行固定，相邻的发电机单机系统安装在 此底板上，然后总体安置于河(海)床底部。系作为固定和相连，其互相之间的电缆、通 讯连接都固定在中间。

右侧发电机单机的机组2，主要功能是：①将叶轮旋转所得到的能量转化为电能，然 后输出到集电控制盒，②接受主控制器给给予的通讯指令而实现改变旋转叶轮的角度。

左侧发电机单机的机组3，主要功能是：①将叶轮旋转所得到的能量转化为电能，然 后输出到集电控制盒，②接受主控制器给给予的通讯指令而实现改变旋转叶轮的角度。

值得一体的是，右侧单机机组2和左侧单机机组3前后距离是有限定的，为1～5米， 或更长。

可变角度的旋转叶片4，其主要功能是将外部的水流产生的能量经其产生推力，使发 电机的旋转产生电流。所要注意的是，其角度是变化的，是依照了外部的通讯指令进行调 节角度，其目的是将水流产生的选转力最大，发出的电力最大。

各个发电机组线圈中的电流(电能)通过电缆线，经过集合控制盒的汇总，输出能量。 除了集合各个发电机的输出功率线外，还有二根传输信号的导线，由该通讯线实现与外部 的联系和接受控制指令，叶片所需的改变参数就是由其传递。因此，本电缆线为四芯线或 更多(由发电机数量决定)。

本发明中通过集合控制盒过来的各个发电机单机的电能(驱动)电缆，通过K1-1、 K1-2、…、Kn-1、Kn-2的选择，即能选择将此电缆转变功能：驱动或发电能量传出。当K1-1 断开、K1-2闭合时，此时单机控制旋转叶轮的角度调整，以使叶轮偏转角度为最优。当 K1-1闭合、K1-2断开时，此时单机输出发电的能量，传输给储能系统。

发电装置的通讯电缆，用以传输主控制器装置的通讯指令，完成设备间的互相通讯。

集电控制盒6：其主要功能是接受主控制系统的指令，执行控制各个发电机单体叶轮 的旋转角度，在多芯电缆中分别将各个发电机单机的输出电缆进行汇总。

变叶轮齿轮控制装置7：在圆盘内是一个大齿轮带动叶轮的各个小齿轮，用以变换叶 轮的角度位置，以获得最大的转矩。

发电机单机8，用以将水力的推动能量变成旋转能量将其转化为电能.

叶轮旋转电机9：本电机旋转后，其单机上的所有旋转叶轮将同时改变角度。

第一切换开关10，用以使发电的能量进行传输和输出。

第二切换开关11，用以使控制选转叶轮的角度调整，调整电机的运转过程需要电力的， 因此其过程时给电的。

集合控制盒12：其中有控制各个开关的分配器装置。

发电机主控制器系统、储能系统装置13。

一种适用于河道水流浮于水面的半潜入式发电机组的使用方法，包括下列步骤：

(5)对安置成套系统的河、海流场进行实地测量，确定其主要参数指标：工作场区 域，水流量、流速、温度，在产品系列中选择与之相配的发电机单体进行组合；

(6)测量、选定相邻两发电机单体的前后位置距离，其确定原则是，不会因为距离 太近而产生水流漩涡和流速放缓；尽量增加串联的发电机单体数；

(7)发电机组的电能输出是通过电缆导线输出的，在进储能系统前，各个发电机单 体的输出是互相独立的，进入储能系统后首先将电能送入超级电容组，然后进 行能量的转移，实现储能电池组的系统储能；

系统对各个单体的能量实现动态监控，进行旋转叶轮角度的优化调节，以保证最大输 出能量值为调节目标，整个调节过程将连续运行。