鹿鼎记技能库:“新型发电装置”简介

这是很早以前写的，现在贴到这里，找知音。
“新型发电装置”简介
一。  1.主题：新型发电装置（实用新型）。
2.名称：新型水力发电、风力发电和潮汐发电装置。
3.所属技术领域：再生性发电装置。
1. 二。设计说明：
现有技术存在的缺陷：
2. 世界上目前现有的发电形式大致有这么几种：水力发电、火力发电、潮汐发电、原子能发电和太阳能发电等。太阳能发电很经济，但由于收集装置庞大、制作技术难度大等原因，不能形成较大规模来提供人们的日常生活需要。原子能发电也比较经济，但由于安全问题令人恐惧，也不能迅速普及。火力发电占居着全世界发电量的首要，由于它是利用化学能转变电能的一种装置，在这个转变过程中，大量的煤炭燃烧产生了大量的有害物质排入了大气，给人类生活的基本条件带来了灾难性威胁。现有的水力发电装置，虽属再生性能源利用，但是，要建造一个全套装置，需要拦河（江）筑坝、修建水库、搬迁移民、修建导流明渠、船闸等配套工程，工程费用高得令人吃惊，以致于有些经济贫困国家修建不起这种工程。另外，这种机组要求制作技术高、造价高、运行中高速叶轮磨损严重、维修费用高等原因，实际运行成本很高。更重要的是，这种水力发电装置是利用流水的落差（水体的势能）进行能量转换的，在一条江河上，不能修建太多的同样装置。
设计说明：
本装置包含三种发电形式：江河发电形式、风力发电形式和海湾潮汐发电形式。
首先介绍江河发电形式：见图T——1。本装置要求在江面上横向布置若干组叶轮（或称为水轮），叶轮组数视江面的宽度而定。叶轮组两侧修建调节堤，堤上设有若干调节闸板，这是用来调节水流量的。为保护自然生态，在江流旁边设有一个鱼道，这里水流很慢，便于较大的鱼类通行。每组叶轮前方设有大孔防护网，小鱼可以进入叶轮内通行。在江面的一旁，修建一个旁通船道，由于它是垂直于江面而拐弯的，大部分水体容易顺流而不拐弯，所以它并不影响主体流量，船只可以由此通行。由于江水流动很慢，叶轮转动也很慢，所以机组的动载荷不大，因此要求工程基础不是太高，属于一般水利工程要求。该装置适用于大江大河（即具有比较稳定流量的河流）之上。
再来介绍风力发电形式：见图T——6。它要求选定一个风口（如南北向），横向设置若干组叶轮（风叶），每组叶轮带有一个活动框架，叶轮的其他结构与水力叶轮相同。叶轮组与组之间以及两侧用挡风墙隔离。根据不同风向，用活动框架调整叶轮的进风方向。该装置适用于多风地带。
3. 最后介绍海湾潮汐发电形式：见图T——5。选定一个理想的海湾，所谓理想是：进口小，海湾深度大，储水量多，一般呈口袋形最好。在海湾的进口处设置若干叶轮组，将它们一分为二，叶轮的曲向也不同，进水的朝向也不同。分为落潮侧机组群和涨潮侧机组群，各叶轮进口处设有闸板。涨潮时关闭落潮机组群闸板，让涨潮机组群工作；落潮时关闭涨潮机组群闸板，让落潮机组群工作。本装置适用于海岸一带地区。
附图说明：
图T——1：江河新型水力发电示意图。
在本图中，该设施主要有鱼道、调节堤、调节闸板、基础墩、基础隔、叶轮轴、叶片、检修闸板、船道等组成。
鱼道：这是工程中辅助设施，它是考虑到保护生态平衡。在建造工程时，每组叶轮的前后方都应设置防护网，防止水面漂浮物损害叶片，同时也防止大的鱼类进入后受到损伤。一般来说，体重在5公斤以上的鱼类都应从鱼道通行。它的主要特点是，要弯出正常江河水面的正向，有一定的水深，稍窄，不影响主体流量。不设闸门，汛期江水洪峰时也起到泄洪作用。
调节堤：它是在机组两侧设置的辅助设施，它主要用混凝土和黄土筑成。在枯水期，通过关闭调节闸，保证机组水量；在汛期，提升闸板，用来泄洪。
调节闸板：它是一般的水利设施，材料和制作技术同现有技术，这里不在多说。
基础墩：它的主要作用是，配合各个基础隔，构筑一个发电工程基础。同时它也有与之相邻的一组叶轮进水导向作用，也是检修闸板另一端的固定处。它主要由钢筋混凝土筑就，它的有关尺寸视工程的实际需要而定。
基础隔：它的主要作用是与其他同类和基础墩构成发电工程基础，更重要的是相当于部分风机壳、水泵壳之类，起到导向和隔流的作用。它主要由钢筋混凝土筑就，它的有关尺寸视工程的实际需要而定。
检修闸板：它的主要作用是，在叶轮安装和检修时，隔离水体，便于施工。它固定在基础隔之间，材料和制作技术同现有技术。
船道：它的主要作用是船只通行，它不需要象中国长江三峡工程那样，船只通行要停下来提升或下降水位，它只需要在江边修一个弯道，船只便可通行。它用现有水利技术修建，不需过多说明。
另外，叶轮轴和叶片说明见图T——4和图T——3。
图T——2：发电机构工作原理示意图。
在本图中，该系统是由主轴、主动大齿轮、从动轮1、从动轮2、从动轮3、变速箱机构、发电机、电调节机构和电网等组成。
主轴：它是叶轮轴的上端部分，它直接与主动大齿轮连接。在工作的过程中，它把叶轮所产生的转速和扭矩完整地传递给主动大齿轮。其要求属一般要求。
主动大齿轮：它是根据发电机组要求设置其尺寸大小，按一定的传动比与从动轮1配合。它的转速等于叶轮转速，我们称之为原转速V0。
从动轮1：它的转速和有关尺寸也是由发电机组要求而定，它与主动大齿轮啮合获得另外一个转速，我们称这个为转速V1。它带着这个转速通过轴进入变速箱机构。
变速箱机构：它的齿轮数目和档位以及有关尺寸均服从于发电机组运行设计要求，通过变速，向从动轮2提供一个转速，这个转速称为V2。它根据实际情况可以设置一组或多组，用来满足不同季节水体流量和流速差异必须调整转速以保证发电机组运行参数正常的需要。
从动轮2：它的转速和有关尺寸也是由发电机组要求而定，它与从动轮3啮合获得一个发电机转速，这个转速称为V3。
从动轮3：它直接连接发电机主轴，转速相同。
发电机：采用现有技术中的水力发电机，机组配置通用。
电调节机构：它是使用现有技术对发电运行参数进行调整的一整套技术。通过它，实现稳定的电输出参数。
电网：采用现有技术中的设备和技术。
图T——3：叶轮片结构示意图。
在本图中，该部件主要有上、下连接板、加强板、叶轮顶板、横向加强圆钢、轴连接孔、纵向加强圆钢、叶轮底板、板连接孔、叶轮片和内填料等组成。
上、下连接板：它们是由普通钢板制成，板厚和有关尺寸是根据不同的机组叶轮尺寸而定。它们的主要作用是把各叶轮片连接成一体，组成一个完整的叶轮。
加强板：它们是由普通钢板制成，板厚和有关尺寸是根据不同的机组叶轮尺寸而定。它们的主要作用是为了加强叶轮片根部的强度和刚度。
叶轮顶板：它们是由普通钢板制成，板厚和有关尺寸是根据不同的机组叶轮尺寸而定。它们的主要作用是加强整个叶轮的强度和刚度，同时也防止水体从叶轮的上、下部进入，影响叶轮正常运转。
横向加强圆钢：它们是由普通圆钢制成，它们的数量、直径和长度是根据不同的机组叶轮尺寸而定。它们的主要作用是加强叶轮片直径方向上的强度和刚度，防止叶轮片受力后产生变形。
轴连接孔：它们的有关尺寸是根据不同的机组叶轮尺寸而定，可以是一排，也可以是二至三排，视叶轮的大小而定。它们的主要作用是由此插入固定螺栓，将叶轮片固定在主轴上。
纵向加强圆钢：它们是由普通圆钢制成，直径和长度是根据不同的机组叶轮尺寸而定。它们的主要作用是加强叶轮片厚度方向上的强度和刚度，防止叶轮片受力后产生变形。
叶轮底板：它们是由普通钢板制成，板厚和有关尺寸是根据不同的机组叶轮尺寸而定。它的作用同叶轮顶板。
板连接孔：它主要作用是与另一个叶轮片上的连接板进行连接。
叶轮片：它们是由普通钢板制成，板厚和有关尺寸是根据不同的机组叶轮尺寸而定。它的形状是将平板弯曲后形成与水流速度或转速相匹配的圆滑曲面，其弯曲半径是根据水流速度而定。设计原则是以平均水流速度下取得最佳转动效率为主。
内填料：它的主要作用是加强叶轮片的强度，增大转动惯量，更重要的是防止内侧腐蚀。它的主要材料选用轻质材料，如废塑料、废橡胶和木榍等。
图T——4：主轴结构示意图。
在本图中，组件由上侧轴承、轴连接孔、轴连接板、主轴、下侧轴承和下平轴承等组成。
上侧轴承：它是普通平面轴承，侧向布置，作用是固定主轴位置和减少主轴在转动的过程中侧向的摩擦力，同时也是防止主轴在转动的过程中纵向的摆动。
轴连接孔：它是开在轴连接板上的插孔，开孔数量根据叶轮的尺寸可开2~3排，孔径根据实际需要而定。它的主要作用是通过螺栓将叶片固定在主轴上。
轴连接板：它是由普通钢板制成，焊接在主轴上，有关尺寸根据实际需要而定。它的主要作用是便于将叶片固定在主轴上。
主轴：它是由普通轴类钢材制成，有关尺寸根据实际需要而定。它的主要作用是与叶片等组成一个完整的叶轮组件。它是 叶片产生的扭矩的输送者，直接与主动大齿轮连接。
下侧轴承：它的有关要求和作用同上侧轴承。
下平轴承：它也是一种普通平面轴承，在主轴的底部（下顶端）布置。作用是减少主轴在转动的过程中由于叶轮的重荷造成扭矩损耗。
图T——5：潮汐发电工作原理示意图。
在本图中，分别显示出海岸、堤坝、大海、海湾、落潮侧机组群、涨潮侧机组群、叶轮和闸板等设计位置。它们的工作原理是：当涨潮时，大量海水从涨潮侧机组群（闸板开启）通过，进入海湾。海水有一定的流速，冲动叶轮转动，将海水的动能转变为叶轮的扭矩，变成机械能传递给发电机组，最后变成电能。这时落潮侧机组群所有叶轮前的闸板关闭，海水只能从涨潮侧机组群流过。当落潮时，海湾的海水流回大海，大量海水从落潮侧机组群（闸板开启）通过。海水同样有一定的流速，冲动叶轮转动，又将海水的动能转变为叶轮的扭矩，变成机械能传递给发电机组，最后变成电能。这时涨潮侧机组群所有叶轮前的闸板关闭，海水只能从落潮侧机组群流过。为了防止涨潮和落潮的中间停顿状态，发电机组停止发电而造成的电网不稳定状态，机组应设有调节设施，比如，用电力驱动的热力发电机组，在电力高峰期用电力产生蒸汽，并蓄热，当潮汐发电处于低潮期时，用电力驱动蒸汽锅炉产生蒸汽带动热力机组发电，来调节电网平衡。因为蒸汽热力发电机组要比潮汐发电机组启动时慢半拍。
图T——6：风力发电工作原理示意图。
在本图中，已经标明风口东侧和西侧、南北风向、挡风墙、锁孔、活动轨道、活动框架、风轮和锁钉等位置。需要说明的是：挡风墙是由普通砖墙组成，其高度是由机组的需要设定。活动轨道和活动框架是由普通钢材制成，按照机组实际需要设定其尺寸。风轮组件结构与水轮相同，只是选用材质有所不同，以重量轻、强度大为原则。
工作原理：在多风地带选好地形较好的风口，排列设置若干个风轮机组，根据风向调整活动框架以正对来风方向。利用风力对风轮不同叶片上作用力的不同，使风轮发生转动，通过传动齿轮的变速机构，带动发电机组进行发电。因为风力可能会出现不均匀现象，为了电网中运行参数稳定，可以利用电力与热力发电相联的平衡机构。
三。工作原理：凡是去过大型商场或酒店的人，曾发现有的商场门是个可以转动的。如果把这个转动门的门将平面改为曲面，仍对称设置，把它放置在流动的江水中或流动介质中，由于轴对称的两侧叶片上所受力的大小不同，就会发生自动转动。根据这个原理，祖先们曾设计一种纸做的儿童玩具，叫风葫芦。当有风时或跑快时，它就会自动转起来，很好玩。电风扇可以生风，反之，风也可以使电风扇转起来，都是这个道理。本实用新型所指的水轮或风轮，也与那个转动门的结构和原理差不多。所不同的是，它的叶片是曲面的，是呈S形对称布置，并在回转的半侧加了挡水的基础隔。它的作用一是加大了另一侧的进水流速，二是减少了本侧江水对回转叶片的阻力，从而提高了叶轮的转动效率（见图T——1）。
我们在生活中有过感性认识：当出现有风天气时，门窗会被大风咣当一声关闭。虽然风力不是太大，但是作用在整个门板面积上的力是很大的。这个门所产生的力，相对于门上所连接的合叶轴，产生的扭矩是很大的。利用这个很大的扭矩，通过齿轮变速机构带动发电机组，产生的电能也是很大的。
四。最佳实施方式：由于本实用新型在实施过程中需要大量的现有技术配合，施工组织和整体规划难度大，所以必须由各个国家的政府部门或委托产业部门进行实施。由于它的工作特性，在一种流动介质载体上，可以串联设置多个发电设施。比如在中国的长江上，可以建造上千个同类水电站。在某个走廊中，建造几百个风力发电站。在某个海湾中，建造几十个潮汐发电站（注：前后站之间设隔水堤）。
五。本发明的优点：世人皆知，中国长江三峡水利工程是世界第一，除了它具有的正面利益之外，负面影响也是不容忽视的：投资金额是巨大的；人力物力是惊人的；搬迁移民是空前的；水库面积是不小的；人文破坏是可惜的；施工期限是长长的；水轮磨损是无奈的；大坝水位是高高的；来往船只通行是不便的；上下游鱼儿象牛郎与织女是妻离子散的；生态平衡是没法办的。类似问题多多的，篇幅所限在此不再算的。本发明克服了上述问题，它是一般的水利设施工程，与建造一座桥梁或水闸差不多。水轮在水中转动慢，比轮船的速度还慢，因此就不存在着水轮磨损问题。对叶片的要求比较低，只要满足转动时强度的要求，叶片可以做成20~30米宽，这样可以获得很大的扭矩（能量）。它是利用水体的动能工作的，在长江或其他河流的某个地点，水体的动能是巨大的。人人皆知，水体的动能是由水体的势能转变而来的，位距江河的中下游地方，水体的动能是相当可观。而且，以往的水轮机或风车，不是百分之百的将水的势能和风的动能利用，而是有相当一部分通过叶片的间隙跑掉了。一般说来，它们只能利用能量总效率的50%，而这种装置则可以达到80%以上。这种发电装置，较之其他形式的发电装置，是“马儿光跑不吃草”，是再生性能源利用。长江水一泻千里，千里处处都存在着能量，不用白不用。本发明实施后，不用拦河筑坝，不用搬迁移民等问题，船只和鱼类自由通行。能量充分利用，发电量多，环境保护达到极至。
六。本发明产生的效果：本人简单设想一下，全世界各国都应用了本发明之后，在几十年后，地球和人类生活彻底地变了个样。比如在中国，一条长江上建造了上千个这种水力发电站，发电量相当于现在的各种发电量的几百倍。你想想，用不完的电。我国大的江河很多，多风地带很多，海湾很多，各地因地制宜，建造很多本实用新型电站，哪能用得完呢？因而就有：家家户户柴草、煤炭、石油液化气不烧了，改成电炉。公路架设的是无轨电车，所有的汽车不烧汽油了。工厂的锅炉不烧煤炭了，所有的火力发电厂取消了，人民生活中和工业生产中，所有的热力设备都改成用电设备，这世界成什么样子了？环保局歇菜了，电业局忙死了。城市没有烟囱了，汽车没有排气管了，人类生活环境回到几百年前的境地了。不，由于用不完的电，沙漠的风变成电能，抽地下水进行灌溉，沙漠变成绿洲了；山头的风变成电能，抽地下水进行灌溉，荒山秃岭变成花果山了；整个地球湿度变大，蒙古汉子的肤色要与苏杭女子比美了。整个地球是个电线网络体，整个人间是个电世界，整个地球村是个地球公园。处处是绿荫的景致，人人闻到的是清新的空气，人人喝到的是甘甜的水，人人看到的是绿色的原野，人人听到的是美妙的鸟鸣，人人感到的是凉爽和温暖，这一切，都来自于这个发明。