本實用新型涉及一種水力發(fā)電裝置，具體涉及一種適用于低水頭河流的蝸桿水力發(fā)電機組。

背景技術：

現(xiàn)如今，新能源的開發(fā)尤為重要，其中水能是一種綠色清潔能源，具體是指水體的動能、勢能和壓力能等能源資源，也是現(xiàn)今全社會需要開發(fā)利用的重點能源資源。其中，水力發(fā)電是利用水位差，配合水輪發(fā)電機產生電力，也就是利用水能(水的動能、勢能和壓力能等)轉化為水輪的機械能，再以機械能推動發(fā)電機，從而得到電力，水力發(fā)電其實就是將水能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能的過程。

傳統(tǒng)的水輪式發(fā)電機組大都是建立在高低落差較大的水流進行發(fā)電，借助高水頭的水流對水輪機葉片的沖擊力帶動水輪機進行轉動，但是這種需要高水頭發(fā)電的水輪機，由于自然環(huán)境的約束，在許多地區(qū)都無法廣泛使用。現(xiàn)如今已經(jīng)出現(xiàn)了能在一般河流或者小溪的低水頭水流進行發(fā)電的水力發(fā)電機組，但是由于各個地區(qū)水流的不穩(wěn)定以及地勢的差異，往往導致該水力發(fā)電機組所產生的電流不是很穩(wěn)定，造成用電的不安全，也加大了發(fā)電后對電流的特殊處理，帶來了一系列麻煩。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型在于提出一種蝸桿水力發(fā)電機組，該水力發(fā)電機組通過設有的流量傳感器和控制器對閘門實行控制，根據(jù)當?shù)厮饕约暗貏輰λ髁窟M行適當?shù)目刂疲ＷC穩(wěn)定的水流量并讓蝸桿和直線發(fā)電機達到最高的電能轉化率，同時使電壓穩(wěn)定；該裝置造價低，可應用于各個河流和小溪的低水頭水流處，并且減少了對河流的污染，保護了生態(tài)環(huán)境，對水生生物的影響較小。

為了達到上述的目的，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種蝸桿水力發(fā)電機組，包括蝸桿和直線發(fā)電機，該水力發(fā)電機組下方為引水渠道，所述引水渠道內設有閘門，閘門壁上安裝有對水流流量進行檢測并設定水流流量值的流量傳感器，閘門上方設有控制閘門開閉以及閘門開度的控制器，所述流量傳感器與控制器通過電線相連；

所述引水渠道末端為傾斜渠道，傾斜渠道上固定基礎支架，所述蝸桿固定在基礎支架上；

蝸桿上游方向連接有傳動軸，傳動軸連至引水渠道上設有的廠房內部；廠房內部依次水平連接有離合裝置、直線發(fā)電機和穩(wěn)壓器，所述離合裝置與傳動軸相連；所述廠房內設有隔離水流和支撐離合裝置、直線發(fā)電機和穩(wěn)壓器的固定板，所述固定板位于水流上方；蝸桿旋轉通過傳動軸和離合裝置帶動直線發(fā)電機進行發(fā)電，最后通過穩(wěn)壓器使電流保持電壓穩(wěn)定；所述離合裝置、直線發(fā)電機和穩(wěn)壓器水平布置，減少了軸向力對裝置的損壞，增加了其穩(wěn)定性；

所述蝸桿的下游部分安裝有柵欄，防止魚游入蝸桿底端，影響機組的正常工作。

進一步的是，所述流量傳感器包括電磁感應式信號檢測器、顯示屏和殼體；所述殼體上設有將殼體進行固定的緊固件，傳感器進出口分別安裝有前導向體和后導向體，前導向體與后導向體中間設有葉輪；所述葉輪固定在軸承上，軸承上設有止推片；葉輪上方設有電磁感應圈，電磁感應圈上方與電磁感應式信號檢測器相連；顯示屏位于傳感器頂部并與電磁感應式信號檢測器相連；殼體內的前導向體和后導向體對液流起導向整流作用，水流流入殼體后推動葉輪旋轉，軸承支撐著葉輪，止推片軸向支撐軸承，可防止軸承在轉動時發(fā)生軸向竄動，較為穩(wěn)定。

進一步的是，所述閘門的上游設有攔污柵，在水流流向水力發(fā)電機組時，可防止大塊物體或者廢物進入水力發(fā)電機組，影響發(fā)電產生電流的穩(wěn)定性，甚至對發(fā)電機組造成損壞。

進一步的是，所述廠房位于閘門與蝸桿之間。

本實用新型的有益效果是：本實用新型通過設有的流量傳感器和控制器對閘門實行控制，按照當?shù)厮饕约暗貏菰O定最適合的水流量并通過對閘門的控制來實現(xiàn)對水流量的控制，保證穩(wěn)定合適的水流量的同時，能讓蝸桿進行穩(wěn)定的轉動，且讓直線發(fā)電機達到最高的電能轉化率，同時產生的電壓較為穩(wěn)定，再通過穩(wěn)壓器進一步穩(wěn)定其電壓；

蝸桿與其基礎支架均固定設置，通過調整水流量滿足最大電能轉化率，而不是通過調整蝸桿的傾斜度來達到不同水流量的最大電能轉化率，延長了蝸桿的使用壽命；

該裝置造價低，可應用于各個河流和小溪的低水頭水流處，并且減少了對河流的污染，保護了生態(tài)環(huán)境，對水生生物的影響較?。磺彝ㄟ^設有的攔污柵和柵欄保護了魚等動物，也防止大塊物體和廢物進行水力發(fā)電裝置對其造成影響，甚至造成破壞；

廠房對離合裝置、直線發(fā)電機和穩(wěn)壓器起了保護作用，防止被雨淋濕；離合裝置、直線發(fā)電機和穩(wěn)壓器均水平固定在固定板上，固定板能避免三個裝置被水流打濕，三個裝置水平設置也能提高其工作穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本實用新型的完整結構示意圖；

圖2是本實用新型流量傳感器的結構示意圖；

圖3是本實用新型流量傳感器的工作流程圖；

圖4是本實用新型直線發(fā)電機的剖面結構示意圖；

圖5是本實用新型離合裝置的結構示意圖；

圖6是本實用新型的蝸桿結構示意圖。

圖中：1、攔污柵；2、引水渠道；3、閘門；4、流量傳感器；5、控制器；6、顯示屏；7、廠房；8、穩(wěn)壓器；9、直線發(fā)電機；10、離合裝置；11、傳動軸；12、基礎支架；13、柵欄；14、固定板；15、緊固件；16、殼體；17、前導向體；18、止推片；19、葉輪；20、電磁感應式信號檢測器；21、后導向體；22、直軸；23、定子鐵芯；24、繞組；25、動子磁極；26、永磁體；27、蝸桿；28、蝸桿齒輪；29、復位彈簧；30、第二端面棘輪；31、第一端面棘輪；32、與傳動軸相連的轉軸；33、與直線發(fā)電機相連的轉軸；34、軸承；35、電磁感應圈。

具體實施方式

為了使實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本實用新型作進一步闡述。

本實用新型為一種蝸桿水力發(fā)電機組，如圖1-6所示，包括蝸桿27和直線發(fā)電機9，該水力發(fā)電機組下方為引水渠道2，所述引水渠道2內設有閘門3，閘門3壁上安裝有對水流流量進行檢測并設定水流流量值的流量傳感器4，閘門3上方設有控制閘門3開閉以及閘門3開度的控制器5，所述流量傳感器4與控制器5通過電線相連；所述引水渠道2末端為傾斜渠道，傾斜渠道上固定有基礎支架12，所述蝸桿27固定在基礎支架12上；蝸桿27上游方向連接有傳動軸11，所述傳動軸11連至引水渠道2上設有的廠房7的內部；廠房7內部依次水平連接有離合裝置10、直線發(fā)電機9和穩(wěn)壓器8，所述離合裝置10與傳動軸11相連；所述廠房7內設有隔離水流和對離合裝置10、直線發(fā)電機9和穩(wěn)壓器8進行支撐的固定板14，所述固定板14位于水流上方；蝸桿27旋轉通過傳動軸11帶動離合裝置10轉動，再帶動直線發(fā)電機9工作進行發(fā)電，最后通過穩(wěn)壓器8讓電流保持電壓穩(wěn)定并輸出；所述離合裝置10、直線發(fā)電機9和穩(wěn)壓器8水平布置，減少了軸向力給裝置帶來的損壞，增加了其穩(wěn)定性；所述蝸桿27的下游部分安裝有柵欄13，能防止魚游入蝸桿27底端，影響機組的正常工作。

作為一種優(yōu)化方案，所述流量傳感器4包括電磁感應式信號檢測器20、顯示屏6和殼體16；所述殼體16上設有將殼體16進行固定的緊固件15，傳感器進出口分別安裝有前導向體17和后導向體21，前導向體17與后導向體21中間設有葉輪19；所述葉輪19固定在軸承34上，軸承34上設有止推片18；葉輪19上方設有電磁感應圈35，電磁感應圈35上方與電磁感應式信號檢測器20相連；顯示屏6位于傳感器頂部并與電磁感應式信號檢測器20相連；殼體16內的前導向體17和后導向體21對液流起導向整流作用，水流流入殼體16后推動葉輪19旋轉，軸承34支撐著葉輪19，止推片18軸向支撐軸承34，可防止軸承34在轉動時發(fā)生軸向竄動，較為穩(wěn)定。

作為一種優(yōu)化方案，所述閘門3的上游設有攔污柵1，在水流流向水力發(fā)電機組時，可防止大塊物體或者廢物進入水力發(fā)電機組，影響發(fā)電產生電流的穩(wěn)定性，甚至對發(fā)電機組造成損壞。

作為一種優(yōu)化方案，所述廠房7位于閘門3與蝸桿27之間。

作為一種優(yōu)化方案，所述蝸桿水力發(fā)電機組可在同一水域多個并排設置，進一步加大對水能的利用；同時可在同一水域前后多個串聯(lián)設置，可重復利用水能。

本實用新型在具體使用時，水流由攔污柵1流入，根據(jù)當?shù)厮虻乃鳡顟B(tài)以及地勢特點，通過流量傳感器4對水流流量進行設定，并同時通過對水流流量的監(jiān)控對顯示屏6和控制器5發(fā)出信號，顯示屏6上顯示水流流量，控制器5根據(jù)所得到的水流量的信號控制閘門3的開閉與開度，使水流流量達到設計的值。水流沖擊蝸桿齒輪28使得蝸桿27旋轉，蝸桿27通過傳動軸11帶動廠房7內的離合裝置10和直線發(fā)電機9進行工作；與傳動軸相連的轉軸32和與直線發(fā)電機相連的轉軸33相互旋轉，第一端面棘輪31和第二端面棘輪30相互抱合，之間安裝有復位彈簧29，在任意一轉軸停止旋轉時，第一端面棘輪31與第二端面棘輪30相互分離；直線發(fā)電機9的直軸22進行旋轉時，帶動永磁體26上的動子磁極25旋轉進行發(fā)電，產生的電流通過定子鐵芯23上的繞組24進入穩(wěn)壓器8中進行穩(wěn)壓調整，使產生的電流較為穩(wěn)定的輸出。在具體使用時，進入發(fā)電機組內的水流最小為0.5m³/s，最大為10m³/s，其傾斜渠道的水位差最小為0.5，最大為10m，水力蝸桿總發(fā)電量計算由公式P(KW)＝V(m³/s)*H(m)*9.81*F計算所得。

本實用新型具有安全穩(wěn)定的特點，有良好的推廣和實用價值，并能產生良好的經(jīng)濟效益和社會效益，可廣泛用于高海拔景區(qū)、偏遠山區(qū)等各地區(qū)的水力發(fā)電。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。