1.本实用新型涉及水力发电技术领域，具体的，涉及一种模块化梯级组合式循环水发电系统。
背景技术：2.传统的水力发电是指利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成第一水轮机之动能，再借第一水轮机为原动力，在第一水轮机上接上发电机，推动发电机产生电能，从而实现水力发电。而传统的水力发电技术都必须建造在自然水源处，比如水电站，造价高、占地面积大。若用低处湖泊的水，需要先利用能量转化将低处的水抽至高处，再利用水的重力势能带动发电机发电，无法持续进行发电，水资源不能循环使用。
技术实现要素：3.本实用新型提出一种模块化梯级组合式循环水发电系统，解决了相关技术中若用低处湖泊的水，需要先利用能量转化将低处的水抽至高处，再利用水的重力势能带动发电机发电，无法持续进行发电，水资源不能循环使用的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：一种模块化梯级组合式循环水发电系统，包括水泵和发电机，关键在于：所述系统还包括底部水池、设置在底部水池上方的顶部水仓、以及设置在顶部水仓与底部水池之间且由上向下依次连通的至少两个发电水池，最上方的发电水池的进水口与顶部水仓的出水口连通，最下方的发电水池的出水口与底部水池的回水口连通，在每个发电水池内都设置有发电机，水泵设置在底部水池内，水泵的出水口借助上水管道与顶部水仓连通，最下方的发电机与水泵电连接。
5.所述顶部水仓与发电水池之间、相邻的发电水池之间、发电水池与底部水池之间都是可拆卸式连接。
6.在底部水池上端面和发电水池上端面都开设有上燕尾槽，在发电水池下端面和顶部水仓下端面都开设有下燕尾槽，系统还包括定位板，定位板上端的上燕尾条与上燕尾槽插接、下端的下燕尾条与下燕尾槽插接，定位板的外端借助螺栓与底部水池、顶部水仓、发电水池中的至少一个锁紧。
7.所述上燕尾槽和下燕尾槽的同一端都是开口端、另一端都是封闭端。
8.在定位板的外端面上开设有沉槽，螺栓的螺帽位于沉槽内。
9.在底部水池内设置有下液位传感器，在底部水池外侧设置有报警器，发电系统还包括控制模块，下液位传感器、控制模块、报警器依次电连接。
10.在顶部水仓内设置有上液位传感器，上液位传感器、控制模块、水泵依次电连接。
11.在水泵的进水口设置有第一过滤网，在上水管道的出口端设置有第二过滤网，第二过滤网的孔径小于第一过滤网的孔径。
12.所述第一过滤网与水泵之间、第二过滤网与上水管道之间都是可拆卸式连接。
13.所述系统还包括负压水循环模型，负压水循环模型包括第一负压水仓、第二负压水仓、以及借助管道串联在第一负压水仓的出水端和第二负压水仓的出水端之间的第一水阀和第二水阀，负压水循环模型还包括设置在第一负压水仓的进水端的第一气阀、第二气阀和第一单向阀，负压水循环模型还包括设置在第二负压水仓的进水端的第三气阀、第四气阀和第二单向阀，负压水循环模型还包括发电模块、总控制器、以及连接在第一气阀与第三气阀之间的真空泵，发电模块的一端与顶部水仓连接、另一端与第一水阀和第二水阀之间的管道连接，第一单向阀和第二单向阀的进口端都与顶部水仓连接，第一水阀、第二水阀、第一气阀、第二气阀、第三气阀、第四气阀和真空泵的受控端都与总控制器连接，第一水阀、第二水阀、第一气阀、第二气阀、第三气阀、第四气阀、真空泵和总控制器都与发电模块电连接。
14.本实用新型的工作原理及有益效果为：设置底部水池，在底部水池上方设置顶部水仓，在顶部水仓与底部水池之间设置至少两个由上向下依次连通的发电水池，最上方的发电水池的进水口与顶部水仓的出水口连通，最下方的发电水池的出水口与底部水池的回水口连通，在每个发电水池内都设置有发电机，水泵设置在底部水池内，水泵的出水口借助上水管道与顶部水仓连通，最下方的发电机与水泵电连接。顶部水仓内的水下落过程中，各个发电机都将水的重力势能转成电能，最下方发电机产生的电能用来带动水泵抽水至高处变成势能存储，其它发电机产生的电能则输送给其它用电设备，水落到底部水池内后，被水泵输送回顶部水仓内再次用来发电，可以随时随地利用水资源发电，可全天候24小时不间断连续发电，不受季节、白天或黑夜影响，水资源能循环使用。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
16.图1为本实用新型的结构示意图。
17.图2为本实用新型中底部水池、发电水池和顶部水仓之间的连接结构示意图。
18.图3为本实用新型中底部水池与发电水池连接结构的主视图。
19.图4为本实用新型中底部水池与发电水池连接结构的左视图。
20.图5为本实用新型中发电水池的左视图。
21.图6为本实用新型的原理框图。
22.图7为本实用新型中四个系统组合时的主视图。
23.图8为本实用新型中四个系统组合时的俯视图。
24.图9为本实用新型中负压水循环模型的结构示意图。
25.图中：1、水泵，2、发电机，3、底部水池，4、顶部水仓，5、发电水池，6、上水管道，7、上燕尾槽，8、下燕尾槽，9、定位板，10、螺栓，11、下液位传感器，12、报警器，13、上液位传感器，14、控制模块，15、第一负压水仓，16、第二负压水仓，17、第一水阀，18、第二水阀，19、第一气阀，20、第二气阀，21、第一单向阀，22、第三气阀，23、第四气阀，24、第二单向阀，25、发电模块，26、总控制器，27、真空泵。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
27.具体实施例，如图1所示，一种模块化梯级组合式循环水发电系统，主要采用模块化设计，包括水泵1和发电机2，还包括底部水池3、设置在底部水池3上方的顶部水仓4、以及设置在顶部水仓4与底部水池3之间且由上向下依次连通的至少两个发电水池5，最上方的发电水池5的进水口与顶部水仓4的出水口连通，最下方的发电水池5的出水口与底部水池3的回水口连通，在每个发电水池5内都设置有发电机2，水泵1设置在底部水池3内，水泵1的出水口借助上水管道6与顶部水仓4连通，最下方的发电机2与水泵1电连接。
28.作为对本实用新型的进一步改进，顶部水仓4与发电水池5之间、相邻的发电水池5之间、发电水池5与底部水池3之间都是可拆卸式连接。方便根据实际需要增减发电水池5的数量。
29.作为对本实用新型的进一步改进，在底部水池3上端面和发电水池5上端面都开设有上燕尾槽7，在发电水池5下端面和顶部水仓4下端面都开设有下燕尾槽8，系统还包括定位板9，定位板9上端的上燕尾条与上燕尾槽7插接、下端的下燕尾条与下燕尾槽8插接，定位板9的外端借助螺栓10与底部水池3、顶部水仓4、发电水池5中的至少一个锁紧。如图2、图3、图4和图5所示，将底部水池3上端的上燕尾槽7与发电水池5下端的下燕尾槽8对齐后，由左向右将定位板9插入上燕尾槽7和下燕尾槽8内，然后利用螺栓10将定位板9的左端与底部水池3和发电水池5中的至少一个锁紧在一起即可，上下相邻的两个发电水池5之间、最上方的发电水池5与顶部水仓4之间的连接方式相同，结构简单，连接牢固可靠，拆装方便快捷，省时省力。
30.上燕尾槽7和下燕尾槽8的同一端都是开口端、另一端都是封闭端。如图2、图3、图4和图5所示，在底部水池3上端面和发电水池5上端面都是同时设置有前后两个上燕尾槽7，在发电水池5下端面和顶部水仓4下端面都是同时开设有前后两个下燕尾槽8，上燕尾槽7和下燕尾槽8的左端都是开口端、右端都是封闭端，定位板9由左向右插入上燕尾槽7和下燕尾槽8，使得连接更加牢固可靠。在定位板9的外端面上开设有沉槽，螺栓10的螺帽位于沉槽内，使得外形更加整齐美观。
31.作为对本实用新型的进一步改进，在底部水池3内设置有下液位传感器11，在底部水池3外侧设置有报警器12，发电系统还包括控制模块14，下液位传感器11、控制模块14、报警器12依次电连接。如图6所示，利用下液位传感器11实时监测底部水池3内的液位，当液位低于设定好的下限值时，下液位传感器11输出信号给控制模块14，控制模块14发出信号使报警器12发出报警信号，提醒操作人员向底部水池3内加水，当液位达到设定好的上限值时，报警器12再次发出报警信号，提醒操作人员停止向底部水池3内加水，避免底部水池3内的水太少而影响正常发电，安全性更好。
32.在顶部水仓4内设置有上液位传感器13，上液位传感器13、控制模块14、水泵1依次电连接。如图6所示，利用上液位传感器13实时监测顶部水仓4内的液位，当液位低于设定好的下限值时，上液位传感器13输出信号给控制模块14，控制模块14发出信号使水泵1工作向顶部水仓4内加水，当液位达到设定好的上限值时，控制模块14使水泵1停止工作，这一水泵1不用一直工作，可以节约成本。
33.作为对本实用新型的进一步改进，在水泵1的进水口设置有第一过滤网，在上水管道6的出口端设置有第二过滤网，第二过滤网的孔径小于第一过滤网的孔径。第一过滤网对进入到水泵1内的水进行过滤，可以延长水泵1的使用寿命。第一过滤网和第二过滤网对进入到发电水池5内的水进行两级过滤，可以延长发电机2的使用寿命。
34.作为对本实用新型的进一步改进，第一过滤网与水泵1之间、第二过滤网与上水管道6之间都是可拆卸式连接。方便对第一过滤网和第二过滤网进行维护更换。
35.作为对本实用新型的进一步改进，系统还包括负压水循环模型，负压水循环模型包括第一负压水仓15、第二负压水仓16、以及借助管道串联在第一负压水仓15的出水端和第二负压水仓16的出水端之间的第一水阀17和第二水阀18，负压水循环模型还包括设置在第一负压水仓15的进水端的第一气阀19、第二气阀20和第一单向阀21，负压水循环模型还包括设置在第二负压水仓16的进水端的第三气阀22、第四气阀23和第二单向阀24，负压水循环模型还包括发电模块25、总控制器26、以及连接在第一气阀19与第三气阀22之间的真空泵27，发电模块25的一端与顶部水仓4连接、另一端与第一水阀17和第二水阀18之间的管道连接，第一单向阀21和第二单向阀24的进口端都与顶部水仓4连接，第一水阀17、第二水阀18、第一气阀19、第二气阀20、第三气阀22、第四气阀23和真空泵27的受控端都与总控制器26连接，第一水阀17、第二水阀18、第一气阀19、第二气阀20、第三气阀22、第四气阀23、真空泵27和总控制器26都与发电模块25电连接。
36.如图9所示，启动真空泵27，打开第一气阀19，关闭第二气阀20、第三气阀22和第四气阀23，关闭第一水阀17和第二水阀18，顶部水仓4内的水经过第一单向阀21进入到第一负压水仓15内，当第一负压水仓15水满后，关闭第一气阀19，打开第二气阀20、第三气阀22和第一水阀17，顶部水仓4内的水经过第二单向阀24进入到第二负压水仓16内，第一负压水仓15内的水经过第一水阀17和发电模块25回流到顶部水仓4内，当第一负压水仓15内的水排尽时，关闭第一水阀17，打开第二水阀18，第二负压水仓16内的水经过第二水阀18和发电模块25回流到顶部水仓4内，重复以上步骤，使得第一负压水仓15和第二负压水仓16通过真空泵27，结合总控制器26，自动控制各种阀门的开关，实现水回流，可以助力实现水循环，降低底部水泵1抽水发电的能耗。
37.本实用新型采用模块化设计，可任意进行拼装组合。每个发电系统的底部水池3，顶部水仓4，发电水池5均采用模块化设计；顶部水仓4即“水重力蓄能水池”和发电水池5底部采用锥形结构设计并配置高压喷嘴，以增大水下落的压力。
38.本实用新型在具体使用时，可以根据实际需要将多个系统组合在一起使用，如图7和图8所示，四个系统组合在一起，每个系统都是包括一个底部水池3、五个发电水池5和一个顶部水仓4，左侧前后两个系统的上水管道6都位于发电水池5左侧，右侧前后两个系统的上水管道6都位于发电水池5右侧。顶部水仓4内的水下落过程中，各个发电机2都将水的重力势能转成电能，每个系统最下方发电机2产生的电能用来带动水泵1抽水至高处变成势能存储，每个系统其它的四个发电机2产生的电能则输送给其它用电设备，水落到底部水池3内后，被水泵1和上水管道6输送回顶部水仓4内再次用来发电。
39.假设每个发电机2每小时可以发电200w，则四个系统24个小时输送给其它用电设备的电量为200
×4×4×
24＝76.8kw，可以满足一个家庭的用电，还可以送余电至电网。可以随时随地利用水资源发电；模块化结构设计，可以任意拼接、根据需要进行配置，根据发
电容量进行配置；适用于家庭、小单位、农村及需要独立电源的诸多应用场景：可采用叠积木的方式进行叠加和组合；可根据实际需求用于12v汽车发电机、220v的洗衣机电机、用于储能发电等地方，可全天候24小时不间断连续发电，不受季节、白天或黑夜影响，水资源能循环使用。
技术特征：1.一种模块化梯级组合式循环水发电系统，包括水泵(1)和发电机(2)，其特征在于：所述系统还包括底部水池(3)、设置在底部水池(3)上方的顶部水仓(4)、以及设置在顶部水仓(4)与底部水池(3)之间且由上向下依次连通的至少两个发电水池(5)，最上方的发电水池(5)的进水口与顶部水仓(4)的出水口连通，最下方的发电水池(5)的出水口与底部水池(3)的回水口连通，在每个发电水池(5)内都设置有发电机(2)，水泵(1)设置在底部水池(3)内，水泵(1)的出水口借助上水管道(6)与顶部水仓(4)连通，最下方的发电机(2)与水泵(1)电连接。2.根据权利要求1所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：所述顶部水仓(4)与发电水池(5)之间、相邻的发电水池(5)之间、发电水池(5)与底部水池(3)之间都是可拆卸式连接。3.根据权利要求1所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：在底部水池(3)上端面和发电水池(5)上端面都开设有上燕尾槽(7)，在发电水池(5)下端面和顶部水仓(4)下端面都开设有下燕尾槽(8)，系统还包括定位板(9)，定位板(9)上端的上燕尾条与上燕尾槽(7)插接、下端的下燕尾条与下燕尾槽(8)插接，定位板(9)的外端借助螺栓(10)与底部水池(3)、顶部水仓(4)、发电水池(5)中的至少一个锁紧。4.根据权利要求3所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：所述上燕尾槽(7)和下燕尾槽(8)的同一端都是开口端、另一端都是封闭端。5.根据权利要求3所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：在定位板(9)的外端面上开设有沉槽，螺栓(10)的螺帽位于沉槽内。6.根据权利要求1所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：在底部水池(3)内设置有下液位传感器(11)，在底部水池(3)外侧设置有报警器(12)，发电系统还包括控制模块(14)，下液位传感器(11)、控制模块(14)、报警器(12)依次电连接。7.根据权利要求6所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：在顶部水仓(4)内设置有上液位传感器(13)，上液位传感器(13)、控制模块(14)、水泵(1)依次电连接。8.根据权利要求1所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：在水泵(1)的进水口设置有第一过滤网，在上水管道(6)的出口端设置有第二过滤网，第二过滤网的孔径小于第一过滤网的孔径。9.根据权利要求8所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：所述第一过滤网与水泵(1)之间、第二过滤网与上水管道(6)之间都是可拆卸式连接。10.根据权利要求1所述的一种模块化梯级组合式循环水发电系统，其特征在于：所述系统还包括负压水循环模型，负压水循环模型包括第一负压水仓(15)、第二负压水仓(16)、以及借助管道串联在第一负压水仓(15)的出水端和第二负压水仓(16)的出水端之间的第一水阀(17)和第二水阀(18)，负压水循环模型还包括设置在第一负压水仓(15)的进水端的第一气阀(19)、第二气阀(20)和第一单向阀(21)，负压水循环模型还包括设置在第二负压水仓(16)的进水端的第三气阀(22)、第四气阀(23)和第二单向阀(24)，负压水循环模型还包括发电模块(25)、总控制器(26)、以及连接在第一气阀(19)与第三气阀(22)之间的真空泵(27)，发电模块(25)的一端与顶部水仓(4)连接、另一端与第一水阀(17)和第二水阀(18)之间的管道连接，第一单向阀(21)和第二单向阀(24)的进口端都与顶部水仓(4)连接，第一
水阀(17)、第二水阀(18)、第一气阀(19)、第二气阀(20)、第三气阀(22)、第四气阀(23)和真空泵(27)的受控端都与总控制器(26)连接，第一水阀(17)、第二水阀(18)、第一气阀(19)、第二气阀(20)、第三气阀(22)、第四气阀(23)、真空泵(27)和总控制器(26)都与发电模块(25)电连接。
技术总结本实用新型涉及水力发电技术领域，提出了一种模块化梯级组合式循环水发电系统，包括水泵和发电机，还包括底部水池、设置在底部水池上方的顶部水仓、以及设置在顶部水仓与底部水池之间且由上向下依次连通的至少两个发电水池，最上方的发电水池的进水口与顶部水仓的出水口连通，最下方的发电水池的出水口与底部水池的回水口连通，在每个发电水池内都设置有发电机，水泵设置在底部水池内，水泵的出水口借助上水管道与顶部水仓连通，最下方的发电机与水泵电连接。解决了相关技术中若用低处湖泊的水，需要先利用能量转化将低处的水抽至高处，再利用水的重力势能带动发电机发电，无法持续进行发电，水资源不能循环使用的问题。水资源不能循环使用的问题。水资源不能循环使用的问题。
技术研发人员：余涛 余翔 余立锴
受保护的技术使用者：新能量科技股份有限公司
技术研发日：2022.09.16
技术公布日：2022/12/16
