您现在的位置:首页 > 学生天地 > 社团活动 >

社团活动

再创一个“三峡水电站”构想——关于湍流垂钓发电机的设想与应用

作者:萧山区临浦一小张永法 来源:本站原创点击数: 发布时间:2019-12-18 08:54
杭州市萧山区临浦一小  张永法
一、问题的提出
    现时今,“一次性筷子”,“一次性餐盘”,“一次性塑料袋”……众多“一次性”用品已经被公众所诟病,在大众心目中,“一次性”用品成了浪费资源、污染环境的代名词。这说明我们人类的环境意识和资源意识在提高,追求美好生活的愿望已成为大家的共识。然而,我们如果仔细观察一下水电站的构造,就会发现众多的水电站对水资源的利用,其实也成为了“一次性用品”,是最大最大的资源浪费项目,不信,你瞧这些拍摄于我国三峡水电站大坝后的这些视频截图,你就一定会产生同感的吧。

 
    目前,大家所知的水电站,都是设置在大江大河的河流峡谷地段,首先要截断河道,拦河造坝建库,不光造价成本太高,上亿元资金的投入几乎是天价,还涉及到大量移民搬迁安抚,真是太劳民伤财了。虽然建成后,能带来永久的发电、航运、观光、灌溉、养鱼等收益,但这坝体内的水轮机利用水能发电却是一次性的,发电后白花花的水流奔泻而出,它们还蕴藏的巨大水能就这样白白浪费了。而坝体内的发电机都采用依赖固定基座的蹲式发电,对还拥有强大水能资源的流失无法进行再次发电,这就太遗憾了。
    再来看一下我国的三峡水电站,施工工期17年,截至2018年总共投资超过了2000亿,虽然已经累计发电收入达到3000亿,收回了投资成本。并且每年还会产生1000亿千瓦时的发电量,仅电费收入每年两三百亿,另外还有旅游观光、航运、灌溉等各项额外收入。但一看到流出坝体“疑似银河落九天”的水流,这样壮观的景象只赢得了游人赞叹,赚取了一点点可怜的旅游经费,不免还是让人产生了叹息。三峡水电站的落差达到了135米,它流出坝体的水流的能量真的无法计量,如果能将其再次利用进行发电,那么,“再创一个三峡水电站”的奇迹也不是不可能的。为此,本人特提出一种湍流垂钓发电机的设想。
二、背景技术:
    为了解决上述水力资源白白流失的问题,现提供一种全新的思路,设置一种成本较低的湍流垂钓发电机,它能最大限度地实现水力资源发电的再利用。
    湍流垂钓发电机组装置(见附图1),它是由两个塔吊(或其他固定支架)和多个垂钓发电机组成,两个塔吊分置河道两侧,在吊臂的配重端安装上固定钢板和定滑轮,并在其上连接一根钢缆做上部防摆杆。把钢缆的两个末端系上重锤,连同塔吊的基座一起嵌入两岸的山体之内,这样就搭建了一个稳固的吊装架子。在山体的中下部同样再设置一根钢缆,作为基部防摆杆。让叶轮和发电机形成一个整体,中间有增速齿轮箱连接。再将其吊装在塔吊形成的吊架上,将基部防摆杆嵌入电动机上端两侧的防摆叉中,再加上上部的防摆杆能有效减小因水流冲击力的不稳定形成的摆动;中部的承重钩和移动滑轮,不光能有效挂载发电机,而且还能方便检修;只要让下部的叶轮前端与水面接触获得水流的冲击动力就行,发电机的外壳外面只要再罩上一层防水装置,发电机就能安全工作了。
 

    这种发电装置与三峡大坝坝体内的发电机进行比较,具有很大的优势,见下面对比表格:

三、具体实施:
    那么,如何才能实现这一梦想呢,具体步骤如下(见附图2)。
1、搭建吊架:
    先利用江岸边自热存在的坚硬的花岗岩岩壁,在近岸边的山顶上各打一个与地面垂直的隧洞,将塔吊的塔身藏身于隧洞之内,以最大限度增加其稳定度。然后架设好上部防摆杆和基部防摆杆,用水泥和螺栓让它们能与山体相连,以达到最大的稳固性。
2、电机安装:
    将发电机调整好方向,并安装上叶轮,形成湍流垂钓发电机单体,将承重钩上的移动滑轮的滑槽嵌入塔吊吊臂的横杆上,将基部防摆杆嵌入电动机上端两侧的防摆叉中,以免电机左右摆动,而上部防摆杆、基部防摆杆和吊臂上的承重钩,又能很好避免电机的前后摆动,这样就能有效减小因水流冲击力而形成的不稳定。
    叶轮的扇叶长度应恰当,一般来说其叶子长度应在1米以上,这样才能避免水流涨幅对电机安全的影响,再适当调节扇叶入水深度,并在发电机外面罩好防水罩,以防风吹雨淋对电机的影响。这样,电机就可以安全进入工作状态了。
3、铺设电缆:
    将发电机的电线与输出电缆接通,发电机就可以进入正常工作了。由于与三峡电站距离较近,就可以铺设少量的电缆,就能将得到的电流直接并入三峡电站的电网内,或经整流装置处理后自用。
4、故障检修:
    在发现某台发电机出故障时,工作人员可以先切断该路电路,再将安全索挂在上部防摆杆上,最后才前去检看;若需要大修,就将整个承重钩上提至上部防摆杆,让滑轮在上部防摆杆上移动至岸边检修。为行走方便,也可在吊臂上铺设平板,以提高安全系数。若是下部叶轮的故障,也可利用船只进行检修。
 

四、效益计算:
    可见,这种灵活方便的发电装置,它无需拦河筑坝,也无需固定的基座,并且其位置和装卸均具有灵活性。其最主要的益处还在于它的成本较低,能实现湍急水流蕴藏的巨大水能的再利用。
    这种发电机灵活性很强,它既可设置于水流湍急的山区河道,也可设置于水电站大坝出水口下游的河道中,并且可以在河道的不同地段进行多组次架设,发电效能还前后互相不受影响。这就是这种发电装置的发展优势所在。
    三峡大坝全长2309米,那么江面宽度至少有2000米,留出航运所需的深水双向航道宽度500米(现今最大的货运船美国的“天鹅号”的宽度也只有132米),还留下近1500米的江面可以供垂钓发电,按两台发电机间隔10米计算,那么这种垂钓式发电机还可以安装150台之多呢。并且,这些水流经过一次垂钓发电后继续滚滚向前,对其流速并没有产生多大的影响,因此,在间隔一段距离的某些恰当位置,还可以再架设多重垂钓发电装置,其能够获得的电能真的无法计量了呢!!(见附图3)如果真能这样的话,再造几个“三峡水电站”也不是神话了呢。但愿它能梦想成真!!

 
附图3
    这样的垂钓式发电装置,或许还能在大江大河坚固的大桥两侧进行安装呢!这样不光能增加发电的收益,还能省去架设支架的成本,真是“一举两得”呢。

 
收藏 打印