KR102590421B1 - A hydroelectric power generation structure capable of flow control and flow control method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물 및 이를 이용한 유량 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수류량에 따라 입·출입을 위한 게이트 개폐가 용이하게 제어되도록 구성된 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물 및 이를 이용한 유량 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydroelectric power generation structure capable of flow control and a flow control method using the same. More specifically, a hydroelectric power structure capable of flow control and the same, which are configured to easily control the opening and closing of gates for entry and exit according to the water flow rate. This relates to the flow control method used.
일반적으로, 수력(수중) 발전은 화력 발전이나 원자력 발전과 달리 환경오염물질을 배출하지 않는 재생 에너지라는 장점이 있다. 그러나 많은 양의 물이 흐르면서 높은 위치 에너지를 얻을 수 있는 지형이 매우 한정적이며, 댐이나 방조제 건설 시 매우 큰 비용이 발생하고 환경 파괴가 따른다는 문제점이 있다. 또한, 계절에 따라 유량의 차이가 있는 경우 안정적인 전기 생산을 보장하기 어렵다는 단점이 있다.In general, hydropower (underwater) power generation has the advantage of being a renewable energy that does not emit environmental pollutants, unlike thermal power generation or nuclear power generation. However, there is a problem that the terrain where large amounts of water can flow and obtain high potential energy is very limited, and the construction of dams or seawalls incurs very large costs and causes environmental damage. Additionally, there is a disadvantage in that it is difficult to ensure stable electricity production when there is a difference in flow rate depending on the season.
또한, 수력 발전 시스템은 크게 물을 가두어 방류시키면서 수차를 돌려 발전하는 댐식 발전(그 외 수로식 발전, 소수력 발전도 포함), 조석간만에 의한 해수위 변화에 따른 낙차를 이용한 조력 발전, 해류의 흐름이나 조석간만의 차에 의해 발생되는 물의 흐름을 이용한 조류 발전으로 구분할 수 있다.In addition, the hydroelectric power generation system is largely dam-type power generation (including channel-type power generation and small hydro power generation) that generates power by turning a water wheel while trapping and releasing water, tidal power generation using the drop caused by changes in sea level due to tidal waves, and the flow of ocean currents or tidal waves. It can be classified as tidal power generation using the flow of water generated by the difference.
그러나, 수력 발전의 경우 방대한 양의 물이 저류되는 댐이 필요로 하므로 이 한정된 장소에만 적용할 수 밖에 없어 설치 장소에 제약이 따른다. 아울러, 종래 수력 발전기의 경우 높은 위치에 있는 물의 낙차를 이용하여 터빈을 회전시켜 전기를 얻는 방식이므로, 댐과 같은 저수 시설과, 댐 아래쪽에 설치되는 발전설비와, 발전에 사용된 물을 강이나 바다로 보내기 위한 배수시설이 비교적 대규모로 건설되어야만 하므로, 설치 공간과 설치 비용이 많이 요구되는 문제점이 있었다.However, in the case of hydroelectric power generation, a dam that stores a vast amount of water is required, so it can only be applied in limited areas, which imposes restrictions on the installation location. In addition, in the case of a conventional hydroelectric generator, electricity is obtained by rotating a turbine using the drop of water at a high position, so water storage facilities such as dams, power generation facilities installed below the dam, and water used for power generation are collected from rivers or rivers. Since drainage facilities to send to the sea had to be built on a relatively large scale, there was a problem that a lot of installation space and installation costs were required.
따라서, 근래에는 작은 유수에 의하여 전기를 생산할 수 있는 구조의 소수력 발전 장치에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다.Therefore, in recent years, research and development on small hydro power generation devices capable of producing electricity through small flowing water have been actively conducted.
하천의 유량이 일정 이상인 조건이면 댐과 같이 대규모 토목 공사를 수반하지 않고도 설치가 용이하며 경제성과 환경요인 문제를 모두 해결할 수 있는 수력 발전장치의 개발이 시급한 실정이다.If the river flow rate is above a certain level, there is an urgent need to develop a hydroelectric power generation device that is easy to install without requiring large-scale civil engineering work like a dam and can solve both economic and environmental issues.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 전방 및 후방에 수류를 제어하는 입·출입부가 구비된 육각기둥 형상으로, 일정 간격 이격 배치되는 다수개의 유량제어부, 상기 유량제어부 사이에 배치되는 다수개로 구비되고, 수로를 형성하여 전기를 발생시키는 수로부 및 수류량에 따라 상기 유량제어부 및 수로부의 작동을 제어하는 작동부를 포함하여 구성됨으로써, 수류량에 따라 적절하게 개방 및 폐쇄되어 유입되는 수량을 용이하게 방류시킬 수 있으며 회전수차가 발전이 가능한 환경에 적절하게 회전되어 효율적인 발전이 이루어질 수 있도록 구성된 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물 및 이를 이용한 유량 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention to solve the above problems has a hexagonal pillar shape with inlet and outlet parts for controlling water flow at the front and rear, a plurality of flow control units arranged at regular intervals, and a plurality of flow control units disposed between the flow control units. It is equipped with a waterway unit that generates electricity by forming a waterway and an operating unit that controls the operation of the flow control unit and the waterway unit according to the amount of water flow, thereby facilitating the inflow of water by opening and closing appropriately according to the amount of water flow. The purpose is to provide a hydroelectric power generation structure capable of controlling the flow rate and a flow control method using the same, which can be discharged easily and the rotating water turbine can be rotated appropriately in an environment where power generation is possible to achieve efficient power generation.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물은 전방 및 후방에 수류를 제어하는 입 출입부가 구비된 육각 기둥 형상으로, 일정 간격 이격 배치되는 다수개의 유량제어부; 상기 유량제어부 사이에 배치되는 다수개로 구비되고, 수로를 형성하여 전기를 발생시키는 수로부; 및수류량에 따라 상기 유량제어부 및 수로부의 작동을 제어하는 작동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A hydroelectric power generation structure capable of controlling flow rate according to an embodiment of the present invention to achieve the above object has a hexagonal pillar shape with inlet and inlet parts for controlling water flow at the front and rear, and includes a plurality of flow control units arranged at regular intervals; A plurality of water conduit units arranged between the flow control units and forming a water conduit to generate electricity; and an operating unit that controls the operation of the flow control unit and the water conduit unit according to the amount of water flow.
또한, 본 발명에 따른 상기 유량제어부는, 수류 전방에 배치되고, 한 쌍의 여닫이 도어가 개폐 제어되는 제1게이트; 수류 후방에 배치되고, 한 쌍의 여닫이 도어가 개폐 제어되는 제2게이트; 및 상기 제1게이트와 제2게이트의 일단을 연결하는 제1측벽 및 상기 제1게이트 및 제2게이트의 타단을 연결하는 제2측벽으로 구성된 측벽;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flow control unit according to the present invention includes a first gate disposed in front of the water flow and controlling the opening and closing of a pair of swing doors; A second gate disposed behind the water flow and controlled to open and close a pair of hinged doors; and a side wall composed of a first side wall connecting one end of the first gate and the second gate and a second side wall connecting the other ends of the first gate and the second gate.
또한, 본 발명에 따른 상기 수로부는, 수류의 전방에 배치되고, 일측으로 상승하는 기울기를 갖는 제1수로유도판; 상기 제1수로유도판의 일측과 이음연결되고, 타측으로 하강하는 기울기를 갖는 제2수로유도판; 및 상기 제2수로유도판의 상단에 배치되고, 수류에 의한 회전으로 전력을 생성하는 발전부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the water channel portion according to the present invention includes: a first water channel guide plate disposed in front of the water flow and having a slope rising to one side; a second waterway guide plate connected to one side of the first waterway guide plate and having a downward slope to the other side; And a power generation member disposed at the top of the second water guide plate and generating power through rotation by water flow.
또한, 본 발명에 따른 상기 발전부재는, 회전 가능한 다수개의 회전수차; 상기 회전수차의 전방측 일정 범위를 커버하도록 구비되는 커버부재; 상기 회전수차를 지지하는 지지체인; 상기 지지체인과 연결되는 상기 발전부재 상단에 배치되어 상기 지지체인을 감거나 풀어주어 지지체인의 길이를 제어하는 길이제어모터; 및 상기 회전수차에 축설 설치되어 동력으로부터 전기를 생산하는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the power generation member according to the present invention includes a plurality of rotatable rotational water wheels; a cover member provided to cover a certain range on the front side of the rotational water turbine; A support chain supporting the rotating water wheel; A length control motor disposed at the top of the power generation member connected to the support chain and controlling the length of the support chain by winding or unwinding the support chain; And a generator installed on the rotary wheel to produce electricity from power.
또한, 본 발명에 따른 상기 작동부는, 상기 유량제어부 및 수로부에 다수개로 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 구동축; 및 상기 구동축과 연결되고, 수류량에 따라 상기 유량제어부의 개폐 및 상기 수로부의 높낮이를 제어하는 다수개의 체인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the operating unit according to the present invention includes a drive shaft disposed in plural numbers in the flow control unit and the water conduit unit and having a motor at the top; And a plurality of chains connected to the drive shaft and controlling the opening and closing of the flow control unit and the height of the water conduit unit according to the amount of water flow.
또한, 본 발명에 따른 상기 구동축은, 상기 제1측벽에 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 제1축; 상기 제2측벽에 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 제2축; 상기 제1수로유도판 및 제2수로유도판이 만나는 접촉모서리를 관통하도록 일정 간격 이격 배치되는 한 쌍으로 구성되며, 상단에 모터가 구비된 제3축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drive shaft according to the present invention includes: a first shaft disposed on the first side wall and equipped with a motor at the top; a second axis disposed on the second side wall and having a motor at the top; It is composed of a pair of axes disposed at regular intervals so as to penetrate the contact edge where the first waterway guide plate and the second waterway guide plate meet, and a third shaft equipped with a motor at the top.
또한, 본 발명에 따른 상기 발전부재는, 회전 가능한 다수개의 회전수차; 상기 회전수차의 전방측 일정 범위를 커버하도록 구비되는 커버부재; 상기 회전수차를 지지하는 지지체인; 상기 지지체인과 연결되는 상기 발전부재 상단에 배치되어 상기 지지체인을 감거나 풀어주어 지지체인의 길이를 제어하는 길이제어모터; 및 상기 회전수차에 축설 설치되어 동력으로부터 전기를 생산하는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the power generation member according to the present invention includes a plurality of rotatable rotational water wheels; a cover member provided to cover a certain range on the front side of the rotational water turbine; A support chain supporting the rotating water wheel; A length control motor disposed at the top of the power generation member connected to the support chain and controlling the length of the support chain by winding or unwinding the support chain; And a generator installed axle on the rotating water wheel to produce electricity from power.
또한, 본 발명에 따른 상기 작동부는, 상기 유량제어부 및 수로부에 다수개로 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 구동축; 및 상기 구동축과 연결되고, 수류량에 따라 상기 유량제어부의 개폐 및 상기 수로부의 높낮이를 제어하는 다수개의 체인;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the operating unit according to the present invention includes a drive shaft disposed in plural numbers in the flow control unit and the water conduit unit and having a motor at the top; And a plurality of chains connected to the drive shaft and controlling the opening and closing of the flow control unit and the height of the water conduit unit according to the amount of water flow.
또한, 본 발명에 따른 상기 구동축은, 상기 제1측벽에 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 제1축; 상기 제2측벽에 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 제2축; 상기 제1수로유도판 및 제2수로유도판이 만나는 접촉모서리를 관통하도록 일정 간격 이격 배치되는 한 쌍으로 구성되며, 상단에 모터가 구비된 제3축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drive shaft according to the present invention includes: a first shaft disposed on the first side wall and equipped with a motor at the top; a second axis disposed on the second side wall and having a motor at the top; It is composed of a pair of axes disposed at regular intervals so as to penetrate the contact edge where the first waterway guide plate and the second waterway guide plate meet, and a third shaft equipped with a motor at the top.
또한, 본 발명에 따른 상기 수로부는, 상기 제1수로유도판 및 제2수로유도판을 지지하고, 일측이 상기 제3축과 연결되어 제3축의 모터에 의해 상승 또는 하강하여 수류량에 따라 상기 접촉모서리의 높이를 승강시키는 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the water channel part according to the present invention supports the first water channel guide plate and the second water channel guide plate, and one side is connected to the third axis to raise or lower the water channel guide plate according to the amount of water flow. It is characterized in that it includes a support member that raises or lowers the height of the contact edge.
또한, 본 발명에 따른 상기 지지부재는, 일단이 전방측 지면을 지지하는 제1지지대; 타단이 후방측 지면을 지지하는 제2지지대; 및 상기 제1지지대 타단과 상기 제2지지대 일단에 이음 연결되고, 볼록하게 굴곡진 곡률을 갖도록 구비된 굴곡면;을 포함하고, 상기 굴곡면은, 상기 제1수로유도판 저면에 접촉하여 상기 제1수로유도판을 지지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the support member according to the present invention includes a first support having one end supporting the front ground; a second support whose other end supports the rear ground; and a curved surface connected to the other end of the first support and one end of the second support and provided to have a convexly curved curvature, wherein the curved surface is in contact with the bottom surface of the first water guide plate. 1 It is characterized by supporting a waterway guide plate.
또한, 본 발명에 따른 상기 체인은, 일단이 상기 제1게이트에 각각 연결되고, 타단이 제1축 모터와 제2축모터에 연결되어, 상기 모터에 의해 권취 또는 권취 해제되어 제1게이트의 양단을 당김 또는 당김 해제시켜 상기 제1게이트의 개폐를 제어하는 한 쌍의 제1체인; 일단이 상기 제2게이트 일편에 연결되고 타단이 제1축 모터에 연결되며, 일단이 상기 제2게이트 타편에 연결되고 타단이 제2축 모터에 연결되는 한 쌍으로 구성되어, 상기 모터에 의해 권취 또는 권취 해제되어 상기 제2게이트를 당김 또는 당김 해제시켜 상기 제2게이트의 개폐를 제어하는 제2체인; 및 일단이 일측 유량제어부의 제1축과 연결되고 타단이 일방향 제2축에 연결되며, 일단이 타측 유량제어부의 제1축과 연결되고 타단이 타방향 제2축에 연결되는 한 쌍으로 구성되며, 상기 제3축 모터에 의해 권취 또는 권취 해제되어 상기 제1수로유도판 및 제2수로유도판의 접촉모서리를 승강 제어하는 제3체인; 상기 제1축과 상기 제2축을 지지하는 제4체인; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the chain according to the present invention has one end connected to the first gate, and the other end connected to the first axis motor and the second axis motor, and is wound or unwound by the motor to form both ends of the first gate. a pair of first chains that control the opening and closing of the first gate by pulling or releasing the; One end is connected to one side of the second gate and the other end is connected to the first axis motor, and one end is connected to the other side of the second gate and the other end is connected to the second axis motor, and is wound by the motor. or a second chain that is unwound and pulls or releases the second gate to control the opening and closing of the second gate; And one end is connected to the first axis of the flow control unit on one side, the other end is connected to the second axis in one direction, and one end is connected to the first axis of the other flow control unit and the other end is connected to the second axis in the other direction. , a third chain that is wound or unwound by the third axis motor to control the lifting and lowering of contact edges of the first waterway guide plate and the second waterway guide plate; a fourth chain supporting the first axis and the second axis; It is characterized by including.
또한, 본 발명에 따른 상기 구동축은, 상단에 배치되는 모터; 상기 모터 하측 일정 범위에 구비되는 회전틀; 및 상기 회전틀의 상단 및 하단에 각각 배치되는 한 쌍의 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the drive shaft according to the present invention includes a motor disposed at the top; a rotating frame provided in a certain range below the motor; and a pair of bearings disposed at the upper and lower ends of the rotating frame, respectively.
또한, 본 발명에 따른 상기 유량제어부는, 상기 제1게이트, 제2게이트 및 측벽으로 둘러싼 내부 공간부의 상단을 개폐하고, 상부면에 태양광 패널이 배치되는 덮개부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flow control unit according to the present invention opens and closes the top of the internal space surrounded by the first gate, the second gate, and the side wall, and a cover part on which a solar panel is disposed on the upper surface. .
또한, 본 발명에 따른 상기 덮개부는, 수류량이 기설정된 기준 값 이상으로 나타나면 상측으로 이동하여 상기 유량제어부의 상단을 개방하고, 상단이 개방된 유량제어부는 상기 제1게이트 및 제2게이트를 개방하여 수류를 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cover part according to the present invention moves upward when the water flow amount exceeds a preset reference value to open the top of the flow control unit, and the flow control unit with the open top opens the first gate and the second gate. It is characterized by controlling the water flow.
한편, 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법은 수류량이 기설정된 기준 값 이상일 경우, 유량제어부 및 수로부의 작동을 제어하는 홍수제어단계; 및 수류량이 기설정된 기준값 미만일 경우, 상기 유량제어부 및 수로부의 작동을 제어하는 상시제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the flow rate control method using a hydroelectric power generation structure capable of flow rate control according to the present invention includes a flood control step of controlling the operation of the flow control unit and the waterway unit when the water flow amount is greater than a preset reference value; and a constant control step of controlling the operation of the flow rate control unit and the water conduit unit when the water flow amount is less than a preset reference value.
또한, 본 발명에 따른 상기 홍수제어단계는, 덮개부를 상승시켜 상기 유량제어부의 상면을 개방하는 덮개부개방공정; 제2체인을 권취하여 제2게이트를 유량제어부 내부공간부로 당겨 제2게이트를 개방하는 제2게이트개방공정; 제1체인의 권취를 해제하여 수압에 의해 제1게이트가 내부공간부로 후진 이동하면서 상기 제1게이트가 개방되는 제1게이트개방공정; 회전수차를 상승시키는 수차상승공정; 및 제3축 모터를 구동하여 지지부재를 하강 이동시켜 제1수로유도판 및 제2수로유도판을 지면측으로 하강이동시키는 수로유도판하강공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the flood control step according to the present invention includes a cover opening process of opening the upper surface of the flow control unit by raising the cover unit; A second gate opening process of opening the second gate by winding the second chain and pulling the second gate into the inner space of the flow control unit; A first gate opening process in which the first gate is opened by unwinding the first chain and moving the first gate backward into the internal space by hydraulic pressure; Aberration raising process that increases the rotation aberration; And a waterway guide plate lowering process of driving a third axis motor to move the support member downward to move the first and second waterway guide plates downward toward the ground.
아울러, 본 발명에 따른 상기 상시제어단계는, 권취된 상기 제2체인을 해제하여 수압에 의해 제2게이트가 후방 이동하여 상기 제2게이트가 폐쇄되는 제2게이트폐쇄공정; 상기 제1체인을 권취하여 상기 제1게이트를 전방으로 당겨 폐쇄시키는 제1게이트폐쇄공정; 상측 덮개부를 하강시켜 상기 유량제어부 상면을 커버하는 덮개부설치공정; 상기 제3축 모터를 구동하여 상기 지지부재를 상승이동시켜 제1수로유도판 및 제2수로유도판을 상승이동시키는 수로유도판상승공정; 및 상단에 배치된 회전수차를 하강이동시켜 상기 회전수차가 상기 제2수로유도판 상에서 회전 구동하여 발전이 이루어지도록 제어하는 수차구동공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the constant control step according to the present invention includes a second gate closing process in which the wound second chain is released and the second gate is moved backward by water pressure to close the second gate; A first gate closing process of winding the first chain and pulling the first gate forward to close it; A cover installation process of lowering the upper cover to cover the upper surface of the flow control unit; A waterway guide plate raising process of driving the third axis motor to move the support member upward to move the first and second waterway guide plates upward; and a water wheel driving process for controlling the rotating water wheel disposed at the upper end to move downward and drive the rotating water wheel to rotate on the second water channel guide plate to generate power.
상기와 같은 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물 및 이를 이용한 유량 제어 방법에 의하면, 수류량에 따라 선택적으로 개폐되는 제1게이트 및 제2게이트를 포함한 유량제어부 및 상기 유량제어부 사이에 배치되어 수로를 형성하고 수류에 의해 회전하여 전력을 생산하는 회전수차를 포함하여 구성됨으로써, 수류량에 따라 적절하게 개방 및 폐쇄되어 유입되는 수량을 용이하게 방류시킬 수 있으며 회전수차가 발전이 가능한 환경에 적절하게 회전이 구현되어 효율적인 발전이 이루어지는 효과가 있다.According to the hydroelectric power generation structure capable of flow control according to the present invention as described above and the flow control method using the same, a flow control unit including a first gate and a second gate that is selectively opened and closed according to the water flow rate and the flow control unit are disposed between the flow control unit and the flow control unit. It is composed of a rotating water wheel that forms a water channel and rotates by the water flow to generate electricity, so it can be opened and closed appropriately according to the water flow, allowing the incoming water to be easily discharged, and is suitable for an environment in which a rotating water turbine can generate power. Rotation is implemented effectively, resulting in efficient power generation.
아울러, 하천의 유량이 일정 이상인 조건이면 댐과 같이 대규모 토목 공사를 수반하지 않고도 용이하게 설치되어 경제성과 환경 요인 문제를 모두 해결할 수 있는 효과가 있다.In addition, if the flow rate of the river is above a certain level, it can be easily installed without requiring large-scale civil engineering work like a dam, which has the effect of solving both economic and environmental issues.
도 1은 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물의 세부적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물의 전반적인 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수로부의 구성 및 사용상태(상시)를 나타낸 제1측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수로부의 구성 및 사용상태(홍수발생시)를 나타낸 제2측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수로부의 구성 및 사용상태(홍수종료시)를 나타낸 제3측면도이다.
도 6은 홍수 발생시 유량제어부의 제2게이트 개방공정 및 제1게이트 개방공정을 도시한 도이다.
도 7은 홍수가 끝난 상태에서 유량제어부의 제2게이트폐쇄공정 및 제1게이트 폐쇄공정을 도시한 도이다.
도 8(a)는 홍수 발생시 수로부의 수로유도판 하강공정을 도시한 도이다.
도 8(b)는 홍수 종료시 수로부의 수로유도판 상승공정을 도시한 도이다.
도 9는 본 발명에 따른 구동축의 세부적인 구성을 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 홍수 제어 단계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 상시 제어 단계의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 1 is an exploded perspective view showing the detailed configuration of a hydroelectric power structure capable of controlling flow rate according to the present invention.
Figure 2 is a plan view showing the overall configuration of a hydroelectric power structure capable of controlling flow rate according to the present invention.
Figure 3 is a first side view showing the configuration and state of use (at all times) of the water conduit part according to the present invention.
Figure 4 is a second side view showing the configuration and use state (when a flood occurs) of the waterway part according to the present invention.
Figure 5 is a third side view showing the configuration and state of use (at the end of the flood) of the waterway part according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the second gate opening process and the first gate opening process of the flow control unit when a flood occurs.
Figure 7 is a diagram showing the second gate closing process and the first gate closing process of the flow control unit when the flood is over.
Figure 8(a) is a diagram showing the lowering process of the waterway guide plate in the waterway section when a flood occurs.
Figure 8(b) is a diagram showing the process of raising the channel guide plate of the channel section at the end of the flood.
Figure 9 is a configuration diagram showing the detailed configuration of the drive shaft according to the present invention.
Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a flow rate control method using a hydroelectric power generation structure capable of flow rate control according to the present invention.
Figure 11 is a block diagram showing the configuration of the flood control stage according to the present invention.
Figure 12 is a block diagram showing the configuration of the constant control step according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First of all, it should be noted that the same components or parts in the drawings are given the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물의 세부적인 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물의 전반적인 구성을 나타낸 평면도이다.Figure 1 is an exploded perspective view showing the detailed configuration of a hydroelectric power generation structure capable of flow rate control according to the present invention, and Figure 2 is a plan view showing the overall configuration of a hydroelectric power structure capable of flow rate control according to the present invention.
본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물(1)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 유량제어부(100), 수로부(200) 및 작동부(300)를 포함할 수 있다.The hydroelectric power structure 1 capable of flow rate control according to the present invention may include a flow rate control unit 100, a water conduit unit 200, and an operation unit 300, as shown in FIGS. 1 and 2.
상기 유량제어부(100)는 전방 및 후방에 수류를 제어하는 입·출입부가 구비된 육각기둥 형상으로, 일정 간격 이격 배치되는 다수개로 구성될 수 있다.The flow control unit 100 has a hexagonal pillar shape with inlet and outlet parts for controlling water flow at the front and rear, and may be composed of a plurality of units spaced apart from each other at regular intervals.
보다 구체적으로, 상기 유량제어부(100)는 양측에 상기 수로부(200)가 인접하게 배치되는 다수개로 구성되고 전 후방에 물이 유출입되는 게이트가 구비된 것으로, 평상시에는 상단에 덮개부(140)가 덮여진 상태로 배치되어 물의 흐름을 인접한 수로부(200)로 가르도록 구성되며, 수류량이 많은 홍수와 같은 경우에는 상단 덮개부(140)가 열려진 상태로 전 후방의 게이트를 개방하여 유량제어부(100) 내부로 물이 흐를수 있는 수로를 생성하는 구성이다.More specifically, the flow control unit 100 is composed of a plurality of water conduit units 200 arranged adjacently on both sides and is provided with gates through which water flows in and out at the front and rear, and is normally provided with a cover unit 140 at the top. is arranged in a covered state to divide the flow of water into the adjacent water channel 200. In the case of a flood with a large water flow, the front and rear gates are opened with the top cover 140 open to control the flow rate control unit. (100) It is a configuration that creates a waterway through which water can flow inside.
따라서, 상기 유량제어부(100)는 제1게이트(110), 제2게이트(120), 측벽(130) 및 덮개부(140)를 포함할 수 있다.Accordingly, the flow control unit 100 may include a first gate 110, a second gate 120, a side wall 130, and a cover part 140.
상기 제1게이트(110)는 수류 전방에 배치되고, 한 쌍의 여닫이 도어가 개폐 제어되도록 구성된다.The first gate 110 is disposed in front of the water flow and is configured to control the opening and closing of a pair of hinged doors.
구체적으로, 상기 제1게이트(110)는 양측 측벽에서 돌출 형성된 모서리 중 수류의 전방에 배치되어 유량제어부(100) 내부로 유입되는 물의 흐름을 허용 및 차단하는 게이트로, 쌍 여닫이로 구성되는 두 짝의 수문이 폐쇄시에는 유량제어부(100) 외부로 돌출되며 개방시에는 유량제어부(100) 안측으로 이동하여 물이 유량제어부(100)의 내부로 이동 후 제2게이트(120)를 통해 후방으로 유동할 수 있도록 한다.Specifically, the first gate 110 is a gate disposed in front of the water flow among the corners protruding from both side walls to allow and block the flow of water flowing into the flow control unit 100, and is composed of two pairs of double openings. When the sluice gate is closed, it protrudes to the outside of the flow control unit 100, and when open, it moves inside the flow control unit 100, causing water to move inside the flow control unit 100 and then flow backward through the second gate 120. make it possible
또한, 상기 제1게이트(110)는 후술할 제1체인(321)의 권취에 의해 당겨짐으로써 폐쇄되어 수류를 수로부(200)로 유인하게 되고, 개방시에는 권취된 제1체인(321)을 풀어줌으로써 수압에 의해 유량제어부(100) 내측으로 밀려 열려질 수 있도록 구성된다.In addition, the first gate 110 is closed by being pulled by the winding of the first chain 321, which will be described later, to attract water flow to the conduit portion 200, and when opened, the wound first chain 321 is closed. By releasing it, it is configured to be pushed inside the flow control unit 100 and opened by water pressure.
상기 제2게이트(120)는 수류 후방에 배치되고, 한 쌍의 여닫이 도어가 개폐 제어되도록 구성된다.The second gate 120 is disposed behind the water flow and is configured to control the opening and closing of a pair of hinged doors.
구체적으로, 상기 제2게이트(120)는 양측 측벽에서 돌출 형성된 모서리 중 수류 후방에 배치되어 유량제어부(100) 내부로 유입된 물이 외부로 유동하는 흐름을 허용 및 차단하는 게이트로, 쌍 여닫이로 구성되는 두 짝의 수문이 폐쇄시에는 유량제어부(100) 외부로 돌출되며 개방시에는 유량제어부(100) 안측으로 이동하여 유량제어부(100)의 내부로 유입된 물을 외부로 유동시킬 수 있도록 구성된다.Specifically, the second gate 120 is a gate that is disposed behind the water flow among the corners protruding from both side walls and allows and blocks the flow of water flowing into the flow control unit 100 to the outside, and is a double opening. When the two pairs of water gates are closed, they protrude to the outside of the flow control unit 100 and when open, they move inside the flow control unit 100 to allow water flowing into the flow control unit 100 to flow to the outside. do.
또한, 상기 제2게이트(120)는 후술할 제2체인(322)의 권취에 의해 당겨짐으로써 개방되어 수류를 외부로 유출할 수 있도록 하고, 폐쇄시에는 권취된 제2체인(322)을 풀어줌으로써 수압에 의해 후방으로 밀려 닫혀질 수 있도록 구성된다.In addition, the second gate 120 is opened by being pulled by the winding of the second chain 322, which will be described later, to allow the water flow to the outside, and when closed, the wound second chain 322 is released to release the second gate 120. It is configured to be pushed backwards and closed by water pressure.
상기 측벽(130)은 상기 제1게이트(110)와 제2게이트(120)의 일단을 연결하는 제1측벽(131) 및 상기 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)의 타단을 연결하는 제2측벽(132)으로 구성된다.The side wall 130 connects the first side wall 131 connecting one end of the first gate 110 and the second gate 120 and the other end of the first gate 110 and the second gate 120. It consists of a second side wall 132.
또한, 상기 제1측벽(131)은 중심측에 제1축(311)이 배치되며, 상기 제2측벽(132)은 중심측에 제2축(312)이 배치될 수 있다.Additionally, the first side wall 131 may have a first axis 311 disposed at the center side, and the second side wall 132 may have a second axis 312 disposed at the center side.
또한, 상기 측벽(130)은 하단 콘크리트 기반에 돌출된 볼트(미도시)에 고정하여 너트(미도시)를 잠그는 방식으로 고정될 수 있으며, 측벽(130) 내부에 일정한 공간을 갖도록 구성되어 회전수차(231)의 발전장치를 수용하는 공간으로 사용될 수도 있다.In addition, the side wall 130 can be fixed by fixing to a bolt (not shown) protruding from the lower concrete base and locking a nut (not shown), and is configured to have a certain space inside the side wall 130 to prevent rotational aberration. It can also be used as a space to accommodate the power generation device of (231).
이 경우, 상기 측벽(130)은 회전수차(231)의 발전기(235)가 설치되는 측면공간으로 사용되어 내부에 풍력터빈의 톱니바퀴식 또는 벨트식 발전설비와 송배전장치를 설치할 수도 있다.In this case, the side wall 130 is used as a side space where the generator 235 of the rotating water wheel 231 is installed, and a gear-type or belt-type power generation facility of a wind turbine and a transmission and distribution device can be installed therein.
상기 덮개부(140)는 상기 제1게이트(110), 제2게이트(120) 및 측벽(130)으로 둘러싼 내부 공간부의 상단을 개폐하고, 상부면에 태양광 패널(141)이 배치될 수 있다.The cover part 140 opens and closes the top of the internal space surrounded by the first gate 110, the second gate 120, and the side wall 130, and a solar panel 141 can be placed on the upper surface. .
구체적으로, 상기 덮개부(140)는 유량제어부(100)의 상단을 개폐하는 덮개의 구성으로, 수류량이 많지 않은 경우에는 유량제어부(100)의 상단을 폐쇄하여 태양광패널(141)에 의한 태양발전이 이루어질 수 있도록 구성되며, 수류량이 많아 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)를 개방해야하는 홍수와 같은 경우에는 상측으로 이동하여 유량제어부(100) 상단을 개방하여 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)가 개방되어 유량제어부(100)가 수로부(200)와 함께 물이 유동하는 수로의 기능을 수행할 수 있도록 한다.Specifically, the cover unit 140 is a cover that opens and closes the top of the flow control unit 100. When the water flow rate is not large, the top of the flow control unit 100 is closed to prevent the solar panel 141 from using the solar panel 141. It is configured so that solar power generation can be achieved, and in the case of a flood where the first gate 110 and the second gate 120 must be opened due to a large amount of water flow, the first gate 110 and the second gate 120 must be opened by moving upward and opening the top of the flow control unit 100. (110) and the second gate 120 are opened so that the flow control unit 100 can perform the function of a water channel through which water flows together with the water channel unit 200.
또한, 상기 태양광패널(141)은 상기 덮개부(140)의 상단을 일체로 커버하도록 구성될 수 있고, 필요에 따라 열을 지어 설치될 수도 있다.Additionally, the solar panels 141 may be configured to integrally cover the top of the cover portion 140, and may be installed in rows as needed.
또한, 상기 덮개부(140)는 수류량이 기설정된 기준 값 이상으로 나타나는 홍수와 같은 경우에는 상측으로 이동하여 상기 유량제어부(100)의 상단을 개방하고, 상단이 개방된 유량제어부(100)는 상기 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)를 개방하여 많은 양의 물이 방류될 수 있도록 제어한다.In addition, in the case of a flood where the water flow amount exceeds a preset reference value, the cover unit 140 moves upward to open the top of the flow control unit 100, and the flow control unit 100 with the open top is The first gate 110 and the second gate 120 are opened and controlled so that a large amount of water can be discharged.
또한, 상기 덮개부(140)는 가볍고 단단한 소재의 물질로 제작됨이 바람직할 수 있으며, 예를 들면 재활용 플라스틱 또는 강화 스티로폼의 재질이 적용될 수 있다.Additionally, the cover portion 140 may preferably be made of a light and hard material, for example, recycled plastic or reinforced Styrofoam.
도 3은 본 발명에 따른 수로부의 구성 및 사용상태(상시)를 나타낸 제1측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 수로부의 구성 및 사용상태(홍수발생시)를 나타낸 제2측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 수로부의 구성 및 사용상태(홍수종료시)를 나타낸 제3측면도이다.Figure 3 is a first side view showing the configuration and state of use (at all times) of the waterway part according to the present invention, Figure 4 is a second side view showing the structure and state of use (when a flood occurs) of the waterway part according to the present invention, and Figure 5 is This is a third side view showing the configuration and use status of the water channel according to the present invention (at the end of the flood).
본 발명에 따른 상기 수로부(200)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 유량제어부(100) 사이에 배치되는 다수개로 구비되고, 수로를 형성하여 전기를 발생시키도록 구성된다.The water conduit portion 200 according to the present invention is provided in plural numbers disposed between the flow control portions 100 as shown in FIGS. 2 to 5, and is configured to generate electricity by forming a water conduit.
구체적으로, 상기 수로부(200)는 일정간격 이격배치되는 유량제어부(100)의 사이에 배치되어 폐쇄된 제1게이트(110)에 의해 갈라진 물이 유동하는 수로를 형성하는 구성으로, 수류의 전방에 배치되고 일측으로 상승하는 기울기를 갖는 제1수로유도판(210) 및 상기 제1수로유도판(210)의 일측과 이음연결되고, 타측으로 하강하는 기울기를 갖는 제2수로유도판(220)으로 구성된다.Specifically, the water conduit unit 200 is disposed between the flow control units 100 spaced at regular intervals to form a water channel through which water flows divided by the closed first gate 110, at the front of the water flow. A first waterway guide plate 210 disposed in and having an upward slope to one side, and a second waterway guide plate 220 connected to one side of the first waterway guide plate 210 and having a downward slope to the other side. It consists of
따라서, 상기 수로부(200)는 상기 수로부(200)의 바닥면이 일정 각도 상승한 후 하강하는 바닥면을 나타내게 된다.Accordingly, the water conduit portion 200 represents a bottom surface of the water conduit portion 200 that rises at a certain angle and then descends.
또한, 상기 수로부(200)는 상기 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)이 접촉하는 접촉모서리를 관통하는 제3축(313) 한 쌍이 이격 배치되게 된다.In addition, the water channel unit 200 has a pair of third axes 313 that penetrate the contact edges where the first water channel guide plate 210 and the second water channel guide plate 220 are in contact and are spaced apart.
또한, 상기 수로부(200)는 물이 유동하는 수로의 높이가 강의 평균 수심으로 구성되며 상기 제1축(311)과 상기 제2축(312) 및 지지기둥(314)의 높이는 홍수 시의 최고 수위로 결정됨이 바람직할 수 있다.In addition, the height of the water channel through which water flows is the average water depth of the river, and the height of the first axis 311, the second axis 312, and the support pillar 314 is the highest during a flood. It may be desirable to determine the water level.
또한, 상기 수로부(200)는 상기 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)이 접촉하는 접촉 모서리의 높이가 수류량에 따라 상승 및 하강하며, 구체적으로, 평상시에는 상승된 상태로 배치되고, 홍수시에는 하강하여 많은 양의 물이 수용될 수 있도록 한다.In addition, the height of the contact edge of the water channel unit 200 where the first water channel guide plate 210 and the second water channel guide plate 220 are in contact rises and falls depending on the amount of water flow. Specifically, it usually rises. It is placed in an upright position, and in the event of a flood, it is lowered to accommodate a large amount of water.
또한, 상기 수로부(200)는 발전부재(230) 및 지지부재(240)를 더 포함할 수 있다.In addition, the water conduit unit 200 may further include a power generation member 230 and a support member 240.
상기 발전부재(230)는 상기 제2수로유도판(220)의 상단에 배치되고, 수류에 의한 회전으로 전력을 생성하도록 구성된다.The power generation member 230 is disposed on the top of the second water guide plate 220 and is configured to generate power through rotation by water flow.
구체적으로, 상기 발전부재(230)는 상기 수로부(200) 상에 배치되어 수류에 의해 회전하는 수차를 통해 전력을 생성하는 구성으로, 제2수로유도판(220) 상에 다수개로 배치되고 홍수시에는 상측으로 이동하면서 발전을 지속 또는 일시 정지될 수 있도록 한다.Specifically, the power generation member 230 is disposed on the water conduit unit 200 and generates power through a water wheel rotating by the water flow, and is arranged in plural numbers on the second water conduit guide plate 220. When moving upward, power generation can be continued or paused.
또한, 상기 발전부재(230)는 회전수차(231), 커버부재(232), 지지체인(233), 길이제어모터(234) 및 발전기(235)를 포함할 수 있다.In addition, the power generation member 230 may include a rotation wheel 231, a cover member 232, a support chain 233, a length control motor 234, and a generator 235.
상기 회전수차(231)는 회전 가능한 다수개로 구성되고, 물의 흐름에 따라 단방향 발전이 가능하도록 대칭형 및 동일 피치 각도의 수차 설계로 구성될 수 있다.The rotating water turbine 231 is composed of a plurality of rotatable water turbines, and may be designed to be symmetrical and have the same pitch angle to enable unidirectional power generation according to the flow of water.
또한, 상기 회전수차(231)에 의한 발전은 풍력 발전기와 같이 기어비를 활용할 수 있고 회전축에 벨트를 연결하여 발전하는 방식을 적용할 수도 있다.In addition, power generation by the rotational water turbine 231 can utilize a gear ratio like a wind power generator, and a method of generating power by connecting a belt to the rotation shaft can also be applied.
이때, 발전기(235)는 일 실시예로서 회전수차(231)별로 구비할 수 있다.At this time, the generator 235 may be provided for each rotational water turbine 231 as an example.
상기 커버부재(232)는 상기 회전수차(231)의 전방측 일정 범위를 커버하도록 구비된 것으로, 회전수차(231)의 1사분면을 덮는 덮개 형상으로 맞바람이 부는 경우 바람의 영향으로 회전수차(231)의 회전이 방해되는 현상을 방지하여 수차(231)의 회전력을 극대화시킬 수 있도록 한다.The cover member 232 is provided to cover a certain area on the front side of the rotation turbine 231, and has a cover shape that covers the first quadrant of the rotation turbine 231. When a headwind blows, the rotation turbine 231 is affected by the wind. ) to prevent the rotation of the water wheel from being interrupted, thereby maximizing the rotational force of the water wheel 231.
상기 지지체인(233)은 상기 회전수차(231)를 지지하는 길이 방향의 체인으로, 상기 길이제어모터(234)에 의해 감겨지고 풀려질 수 있도록 한다.The support chain 233 is a longitudinal chain that supports the rotary wheel 231 and can be wound and unwound by the length control motor 234.
상기 길이제어모터(234)는 상기 지지체인(233)과 연결되는 상기 발전부재(230) 상단에 배치되어 상기 지지체인(233)을 감거나 풀어주어 지지체인(233)의 길이를 제어하도록 구성된 것으로, 수차의 높이를 조정하는 소형 모터를 수차 상단 기둥 위에 설치하여 수심의 변화에 따라 회전수차(231)의 높이를 조절할 수 있도록 한다.The length control motor 234 is disposed at the top of the power generation member 230 connected to the support chain 233 and is configured to control the length of the support chain 233 by winding or unwinding the support chain 233. , a small motor that adjusts the height of the water wheel is installed on the top pillar of the water wheel so that the height of the rotating water wheel (231) can be adjusted according to changes in water depth.
또한, 상기 길이제어모터(234)는 홍수 시 상기 회전수차(231)를 덮개부(140)와 인접하게 상승시켜 발전부재(230)의 구동을 지속할 수 있도록 한다.In addition, the length control motor 234 raises the rotation wheel 231 adjacent to the cover part 140 in the event of a flood to continue driving the power generation member 230.
상기 발전기(235)는 상기 회전수차(231)에 축설 설치되어 동력으로부터 전기를 생산하는 구성이다.The generator 235 is installed on the rotary wheel 231 and produces electricity from power.
또한, 상기 발전기(235)는 상술한 바와 같이 유량제어부(100)의 측벽(130) 내 공간에 배치될 수도 있다.Additionally, the generator 235 may be placed in a space within the side wall 130 of the flow control unit 100 as described above.
또한, 상기 발전기(235)에서 생산된 전력은 상기 태양광 패널(141)에서 생산된 전력과 함께 수전해 설비 등에 연결하여 수소와 산소를 생산 및 압축하는 P2G로 통합될 수 있다.In addition, the power produced by the generator 235 can be integrated with the power produced by the solar panel 141 into P2G to produce and compress hydrogen and oxygen by connecting to a water electrolysis facility.
상기 지지부재(240)는 상기 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)을 지지하고, 일측이 후술할 제3축(313)과 연결되어 제3축(313)의 모터에 의해 상승 또는 하강하여 수류량에 따라 상기 접촉모서리의 높이를 승강시키도록 구성된다.The support member 240 supports the first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220, and one side is connected to the third shaft 313, which will be described later, to operate the motor of the third shaft 313. It is configured to raise or lower the height of the contact edge according to the amount of water flow.
또한, 상기 지지부재(240)는 일단이 전방측 지면을 지지하는 제1지지대(241), 타단이 후방측 지면을 지지하는 제2지지대(242) 및 상기 제1지지대(241) 타단과 상기 제2지지대(242) 일단에 이음연결되고, 제3지지대(243)가 제1지지대와 제2지지대를 받쳐주는 역할을 하며, 볼록하게 굴곡진 곡률을 갖도록 구비된 굴곡면(244)을 포함하고, 상기 굴곡면(244)은 상기 제1수로유도판(210) 저면에 접촉하여 상기 제1수로유도판(210)을 지지하도록 구성된다.In addition, the support member 240 includes a first support 241 whose one end supports the front ground, a second support 242 whose other end supports the rear ground, and the other end of the first support 241 and the second support 242. It is connected to one end of the second support 242, and the third support 243 serves to support the first support and the second support, and includes a curved surface 244 provided to have a convex curved curvature, The curved surface 244 is configured to support the first waterway guide plate 210 by contacting the bottom surface of the first waterway guide plate 210.
구체적으로, 상기 지지부재(240)는 상기 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220) 하부에 배치되어 수로유도판을 지지하는 구성으로, 수로부(200)에 축설된 제3축(313) 내에 배치된 모터(310a)의 구동에 의해 제3축(313)의 회전틀(310b)을 따라 상하 이동하여 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)의 높이가 조절될 수 있도록 한다.Specifically, the support member 240 is disposed below the first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220 to support the waterway guide plate, and is configured to support the waterway guide plate 200. By driving the motor 310a disposed in the third axis 313, the first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220 move up and down along the rotation frame 310b of the third axis 313. Allows the height to be adjusted.
또한, 상기 지지부재(240)의 굴곡면(243)은 도시된 바와 같이 상기 제1수로유도판(210) 저면에 접촉하여 상기 제1수로유도판(210)이 상하 이동할 때 받침대의 기능이 효율적으로 수행될 수 있도록 굴곡지게 구성된다.In addition, the curved surface 243 of the support member 240 is in contact with the bottom surface of the first waterway guide plate 210 as shown, so that the function of the stand is efficient when the first waterway guide plate 210 moves up and down. It is configured to be curved so that it can be performed.
또한, 상기 지지부재(240)는 일반적인 수류량이 나타나는 경우에는 일정 높이를 갖도록 구성되어 수로부(200)의 회전수차(231)가 원활하게 구동될 수 있도록 하며, 홍수시에는 지지부재(240)의 높이를 낮춰 많은 양의 물이 원활하게 배수될 수 있도록 구성된다.In addition, the support member 240 is configured to have a certain height when a general amount of water flow occurs so that the rotational water wheel 231 of the water channel 200 can be driven smoothly, and in the event of a flood, the support member 240 The height is lowered so that a large amount of water can drain smoothly.
또한, 상기 지지부재(240)는 홍수 시 높이가 하강하여 평면상으로 평탄화되어 제2수로유도판(220)은 하부 지지부재(240)의 상단 덮개 위에 롤러 형식으로 움직이면서 홈으로 고정되게 된다.In addition, the support member 240 is lowered in height during a flood and is flattened on a plane, so that the second waterway guide plate 220 moves in a roller form on the top cover of the lower support member 240 and is fixed in the groove.
또한, 상기 지지부재(240)는 일측단에 삼각형 모양의 고정부재(245)를 포함하고, 상기 고정부재(245)는 제1수로유도판(210)이 유속에 의해 휩쓸리지 않고 안전하게 고정될 수 있도록 한다.In addition, the support member 240 includes a triangular-shaped fixing member 245 at one end, and the fixing member 245 allows the first waterway guide plate 210 to be safely fixed without being swept away by the flow rate. Let it happen.
상기 작동부(300)는 수류량에 따라 상기 유량제어부(100) 및 수로부(200)의 작동을 제어하도록 구성된다.The operation unit 300 is configured to control the operation of the flow control unit 100 and the water conduit unit 200 according to the amount of water flow.
또한, 상기 작동부(300)는 구동축(310) 및 체인(320)을 포함할 수 있다.Additionally, the operating unit 300 may include a drive shaft 310 and a chain 320.
도 9는 본 발명에 따른 구동축의 세부적인 구성을 나타낸 구성도이다.Figure 9 is a configuration diagram showing the detailed configuration of the drive shaft according to the present invention.
본 발명에 따른 상기 구동축(310)은 도 9에 도시된 바와 같이 상기 유량제어부(100) 및 수로부(200)에 다수개로 배치되고, 상단에 모터(310a)가 구비되는 축형상일 수 있다.As shown in FIG. 9, the drive shaft 310 according to the present invention may be arranged in plural numbers in the flow control unit 100 and the water conduit unit 200, and may have a shaft shape with a motor 310a installed at the top.
또한, 상기 구동축(310)은 상기 제1측벽(131)에 배치되고, 상단에 모터(310a)가 구비되는 제1축(311), 상기 제2측벽(132)에 배치되고 상단에 모터(310a)가 구비되는 제2축(312), 상기 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)이 만나는 접촉모서리를 관통하도록 일정 간격 이격 배치되는 한 쌍으로 구성되며, 상단에 모터(310a)가 구비된 제3축(313)을 포함할 수 있다.In addition, the drive shaft 310 is disposed on the first side wall 131 and has a motor 310a at the top, a first shaft 311 disposed on the second side wall 132 and a motor 310a at the top. ) is composed of a pair of second shafts 312 provided with a predetermined distance spaced apart from each other so as to penetrate the contact edge where the first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220 meet, and a motor at the top. It may include a third axis 313 provided with (310a).
구체적으로, 상기 구동축(310)은 유량제어부(100)에 육각기둥 모서리에 축설된 6개의 지지기둥(314)과 양쪽 측벽(130)에 각각 설치된 제1축(311) 및 제2축(312)으로 배치되어 2개의 구동축(310) 및 6개의 지지기둥(314)이 유량제어부(100)에 구성되며, 상기 수로부(200)에 2개의 제3축(313)이 배치될 수 있다.Specifically, the drive shaft 310 includes six support columns 314 installed at the corners of the hexagonal column in the flow control unit 100, and a first shaft 311 and a second shaft 312 installed on both side walls 130, respectively. Two drive shafts 310 and six support pillars 314 are arranged in the flow control unit 100, and two third axes 313 may be arranged in the water conduit unit 200.
또한, 상기 제1축(311), 제2축(312), 제3축(313)으로 구성된 구동축(310)은 상단에 배치되는 모터(310a), 상기 모터(310a) 하측 일정 범위에 구비되는 회전틀(310b) 및 상기 회전틀(310b)의 상단 및 하단에 각각 배치되는 한 쌍의 베어링(310c)을 포함할 수 있다.In addition, the drive shaft 310 consisting of the first shaft 311, the second shaft 312, and the third shaft 313 has a motor 310a disposed at the top and a certain range below the motor 310a. It may include a rotating frame 310b and a pair of bearings 310c disposed at the upper and lower ends of the rotating frame 310b, respectively.
이때, 제1축(311), 제2축(312), 제3축(313)의 지름과 회전틀(310b)의 길이는 설계에 따라 다를 수 있다.At this time, the diameters of the first axis 311, the second axis 312, and the third axis 313 and the length of the rotation frame 310b may vary depending on the design.
보다 구체적으로, 상기 구동축(310)은 상단에 모터(310a)가 위치하고 축 기둥의 심은 아래쪽에 고정되어 있으며 심을 싸고도는 회전틀(310b)의 상단과 하단에 베어링(310c)을 사용하여 상단 모터와 연동하여 회전하게 된다.More specifically, the drive shaft 310 has a motor 310a located at the top, the shim of the shaft column is fixed at the bottom, and the upper motor 310c is driven using bearings 310c at the top and bottom of the rotating frame 310b surrounding the shim. It rotates in conjunction with .
또한, 이 회전에 따라 상기 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)이 상하 이동하며 제1축(311) 및 제2축(312)의 회전에 의해 태양광 패널(141)이 상하 이동할 수 있다.In addition, according to this rotation, the first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220 move up and down, and the solar panel 141 is moved by the rotation of the first axis 311 and the second axis 312. ) can move up and down.
또한, 중간에 체인을 감는 회전틀(310b)는 수로유도판(210,220) 등에 부속되어 있다가 수로유도판(210,220)이 상단 나사를 이탈할 경우 신호에 의해 고정시키는 방법으로 체인을 감도록 작동할 수 있다.In addition, the rotating frame (310b) for winding the chain in the middle is attached to the waterway guide plate (210, 220), and operates to wind the chain by fixing it by a signal when the waterway guide plate (210, 220) leaves the upper screw. You can.
또한, 양단의 베어링(310c) 중 하측 베어링은 방수를 위해 그리스 등으로 마감됨이 바람직할 수 있다.Additionally, it may be desirable for the lower bearing of the bearings 310c at both ends to be finished with grease or the like for waterproofing.
또한, 상기 모터(310a)와 연결된 전선은 상부 중앙 통공을 통해 인입하거나 하측으로 고정된 심을 통해서 아래쪽으로 인입할 수도 있다.Additionally, the wire connected to the motor 310a may be introduced through the upper central hole or downward through a shim fixed to the lower side.
또한, 상기 체인(320)은 제1체인(321), 제2체인(322), 제3체인(323) 및 제4체인(324)으로 구성될 수 있다.Additionally, the chain 320 may be composed of a first chain 321, a second chain 322, a third chain 323, and a fourth chain 324.
또한, 상기 체인(320)은 제1체인(321), 제2체인(322) 및 제3체인(323)으로 구성될 수 있다.Additionally, the chain 320 may be composed of a first chain 321, a second chain 322, and a third chain 323.
상기 제1체인(321)은 일단이 상기 제1게이트(110)에 각각 연결되고, 타단이 전방측에 돌출된 지지기둥(314)을 돌아 제1축(311)과 제2축(312)이 연결되어, 상기 구동축(310)이 모터(310a)에 의해 권취 또는 권취 해제되어 제1게이트(110)의 양단을 당김 또는 당김 해제시켜 상기 제1게이트(110)의 개폐를 제어하는 한 쌍으로 구성된다.The first chain 321 has one end connected to the first gate 110, and the other end goes around the support pillar 314 protruding on the front side to form a first axis 311 and a second axis 312. Connected, the drive shaft 310 is wound or unwound by the motor 310a to pull or release both ends of the first gate 110 to control the opening and closing of the first gate 110. do.
따라서, 상기 제1체인(321)은 개방된 제1게이트(110)를 개폐하기 위한 체인으로, 연결된 제3축(313)의 모터(310a)에 의해 권취되어 당겨지면 열려진 제1게이트(110)가 당겨지면서 닫혀질 수 있도록 한다.Therefore, the first chain 321 is a chain for opening and closing the open first gate 110, and when wound and pulled by the motor 310a of the connected third axis 313, the first gate 110 is opened. Allow it to close by being pulled.
또한, 상기 제1체인(321)은 제1축(311)과 제2축(312)의 모터를 통해 권취가 해제되면 제1게이트(110)는 물의 수압에 의해 후방으로 밀리게 되어 닫혀진 제1게이트(110)가 열려질 수 있도록 한다.In addition, when the first chain 321 is unwound through the motors of the first shaft 311 and the second shaft 312, the first gate 110 is pushed backward by the hydraulic pressure of the water and the first gate 110 is closed. Allow the gate 110 to be opened.
상기 제2체인(322)은 일단이 상기 제2게이트(120) 일편에 연결되고 타단이 제1축(311) 모터(310a)에 연결되며, 일단이 상기 제2게이트(120) 타편에 연결되고 타단이 제2축(312) 모터(310a)에 연결되는 한 쌍으로 구성되어, 상기 모터(310a)에 의해 권취 또는 권취 해제되어 상기 제2게이트(120)를 당김 또는 당김 해제시켜 상기 제2게이트(120)의 개폐를 제어하도록 구성된다.The second chain 322 has one end connected to one side of the second gate 120, the other end connected to the motor 310a of the first shaft 311, and one end connected to the other side of the second gate 120. The other end consists of a pair of second shafts 312 connected to a motor 310a, and is wound or unwound by the motor 310a to pull or release the second gate 120, thereby opening the second gate. It is configured to control the opening and closing of (120).
따라서, 상기 제2체인(322)은 제2게이트(120)를 개폐하기 위한 체인으로, 제1축(311) 및 제2축(312) 모터에 의해 권취되면 제2게이트(120)가 전방으로 당겨지면서 열리게 된다.Therefore, the second chain 322 is a chain for opening and closing the second gate 120, and when wound by the first shaft 311 and second shaft 312 motors, the second gate 120 moves forward. It opens by being pulled.
또한, 상기 제2체인(322)은 상기 제1축(311) 및 제2축(312) 모터에 의해 권취가 해제되면 유량제어부(100) 내부를 유동하는 물의 수압에 의해 후방으로 밀리게 되면서 제2게이트(120)가 닫힐 수 있도록 한다.In addition, when the second chain 322 is unwound by the motors of the first shaft 311 and the second shaft 312, it is pushed backward by the hydraulic pressure of the water flowing inside the flow control unit 100. Ensure that gate 2 120 is closed.
상기 제3체인(323)은 일단이 일측 수로부(200)의 제3축(313)과 연결되고 타단이 제2지지대(242) 끝단에 연결되며, 일단이 타측 수로부(200)의 제3축(313)과 연결되고 타단이 타방향 제2지지대(242) 끝단에 연결되는 한 쌍으로 구성되며, 상기 제3축(313) 모터에 의해 제3체인을 권취 또는 권취 해제하여 제2수로유도판(220)을 지지하고 있는 제2지지대(242)의 접촉모서리를 승강 제어하며 상기 제4체인(324)은 제3지지대(243)를 권취하여 세우거나 제3축 모터에 의해 제4체인(324)을 회전시키면 아래로 연결된 기둥(329)의 베벨기어(326)가 돌출나사(325)를 돌려 제3지지대(243)를 하강시키도록 구성된다.The third chain 323 has one end connected to the third axis 313 of the water conduit part 200 on one side, the other end connected to the end of the second support 242, and one end connected to the third axis 313 of the water conduit part 200 on the other side. It consists of a pair connected to the shaft 313 and the other end is connected to the end of the second support 242 in the other direction, and the third chain is wound or unwound by the third shaft 313 motor to induce the second water channel. The contact edge of the second support 242 supporting the plate 220 is controlled to lift and lower, and the fourth chain 324 is set up by winding the third support 243 or by using a third axis motor. When 324) is rotated, the bevel gear 326 of the downwardly connected pillar 329 turns the protruding screw 325 to lower the third support 243.
이하, 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a flow rate control method using a hydroelectric power structure capable of flow rate control according to the present invention will be described.
도 10은 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a flow rate control method using a hydroelectric power generation structure capable of flow rate control according to the present invention.
본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법은 도 10에 도시된 바와 같이 홍수제어단계(S100) 및 상시제어단계(S200)를 포함할 수 있다.The flow rate control method using a hydroelectric power structure capable of flow rate control according to the present invention may include a flood control step (S100) and a constant control step (S200) as shown in FIG. 10.
도 6은 홍수 발생시 유량제어부의 제2게이트 개방공정 및 제1게이트 개방공정을 도시한 도이고, 도 8(a)는 홍수 발생시 수로부의 수로유도판 하강공정을 도시한 도이며, 도 11은 본 발명에 따른 홍수 제어 단계의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 6 is a diagram showing the second gate opening process and the first gate opening process of the flow control unit when a flood occurs, Figure 8(a) is a diagram showing the waterway guide plate lowering process of the waterway unit when a flood occurs, and Figure 11 is a diagram showing the process of lowering the waterway guide plate when a flood occurs. This is a block diagram showing the configuration of the flood control stage according to the invention.
본 발명에 따른 상기 홍수제어단계(S100)는 도 6, 도 8(a) 및 도 11에 도시된 바와 같이 수류량이 기설정된 기준 값 이상일 경우, 유량제어부(100) 및 수로부(200)의 작동을 제어하는 구성으로, 징검다리 기능을 수행했던 육각기둥의 유량제어부(100)에 홍수가 발생할 경우, 저항을 줄여주기 위해 저항이 발생하는 4개의 면을 제거하는 단계이다.In the flood control step (S100) according to the present invention, as shown in FIGS. 6, 8(a), and 11, when the water flow amount is more than a preset reference value, the flow control unit 100 and the waterway unit 200 This is a configuration that controls the operation, and in the event that flooding occurs in the flow control unit 100 of the hexagonal pillar that performed the function of a stepping stone, the four surfaces where resistance occurs are removed to reduce resistance.
구체적으로, 상기 홍수제어단계(S100)는 수로부(200)로의 유동 뿐 아니라 유랑제어부(100)의 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)를 통한 유동이 필요한 만큼의 수류량이 나타나는 경우에 적용되는 구성으로, 상기 유량제어부(100)는 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)를 개방하고 상기 수로부(200)는 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)을 하강시켜 많은 양의 물이 유동할 수 있도록 한다.Specifically, in the flood control step (S100), not only the flow to the waterway unit 200 but also the flow through the first gate 110 and the second gate 120 of the flow control unit 100 is shown in the amount of water required. In the configuration applied to this case, the flow control unit 100 opens the first gate 110 and the second gate 120, and the water channel unit 200 opens the first water channel guide plate 210 and the second water channel guide plate 210. The plate 220 is lowered to allow a large amount of water to flow.
이 경우, 유량제어부(100)의 덮개부(140)를 상측으로 이동시켜 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)가 개방될 수 있도록 하고, 회전수차(231)도 상측으로 이동시켜 발전부재(230)의 작동을 유량변화에 따라 상승하면서 계속 발전하거나 중지시킬 수 있도록 한다.In this case, the cover part 140 of the flow control unit 100 is moved upward so that the first gate 110 and the second gate 120 can be opened, and the rotation water turbine 231 is also moved upward to generate power. The operation of the member 230 can continue to develop or be stopped while rising according to changes in flow rate.
따라서, 상기 홍수제어단계(S100)는 덮개부 개방공정(S110), 제2게이트개방공정(S120), 제1게이트개방공정(S130), 수차상승공정(S140) 및 수로유도판하강공정(S150)을 순차적으로 진행할 수 있다.Therefore, the flood control step (S100) includes the cover opening process (S110), the second gate opening process (S120), the first gate opening process (S130), the water wheel raising process (S140), and the water guide plate lowering process (S150). ) can be performed sequentially.
상기 덮개부개방공정(S110)은 덮개부(140)를 상승시켜 상기 유량제어부(100)의 상면을 개방하는 공정이다.The cover opening process (S110) is a process of opening the upper surface of the flow control unit 100 by raising the cover unit 140.
상기 제2게이트개방공정(S120)은 제2체인(322)을 권취하여 제2게이트(120)를 유량제어부(100) 내부공간부로 당겨 제2게이트(120)를 개방하는 공정이다.The second gate opening process (S120) is a process of opening the second gate 120 by winding the second chain 322 and pulling the second gate 120 into the inner space of the flow control unit 100.
구체적으로, 상기 제2게이트개방공정(S120)은 도 6에 도시된 바와 같이 제2게이트(①)(120)의 끝에 고정된 제2체인(322)을 제1축(311) 및 제2축(312) 모터에 의해 권취되어 당겨지면 제2게이트(120)가 열리게 되는 공정으로, 제1게이트(110)가 개방되기 전에 수행되어 비교적 수압이 작은 상태에서 제2게이트(120)가 용이하게 열릴 수 있도록 한다.Specifically, the second gate opening process (S120) is performed by connecting the second chain 322 fixed to the end of the second gate (①) 120 to the first axis 311 and the second axis, as shown in FIG. 6. (312) This is a process in which the second gate 120 is opened when it is wound and pulled by a motor. It is performed before the first gate 110 is opened, so that the second gate 120 can be easily opened while the water pressure is relatively low. make it possible
상기 제1게이트개방공정(S130)은 제1체인(321)의 권취를 해제하여 수압에 의해 제1게이트(110)가 내부공간부로 후진 이동하면서 상기 제1게이트(110)가 개방되는 공정이다.The first gate opening process (S130) is a process in which the first gate 110 is opened by unwinding the first chain 321 and moving the first gate 110 backward into the internal space by hydraulic pressure.
구체적으로, 상기 제1게이트개방공정(S130)은 제2게이트(120)가 열려진 후 제1게이트(110)를 여는 공정으로, 도 6에 도시된 바와 같이 제1게이트(②)(110)의 제1체인(311) 연결을 해제하거나 권취된 제1체인(321)의 권취 해제하게 되면 수압에 의해 제1게이트(110)가 후방으로 밀리면서 제1게이트(110)가 열리게 되는 공정이다.Specifically, the first gate opening process (S130) is a process of opening the first gate 110 after the second gate 120 is opened. As shown in FIG. 6, the first gate (②) 110 is opened. This is a process in which when the first chain 311 is disconnected or the wound first chain 321 is unwound, the first gate 110 is pushed rearward by water pressure and the first gate 110 is opened.
또한, 열려진 제1게이트(110)는 설정된 홈에 고정하여 열린 상태가 유지될 수 있도록 한다.Additionally, the opened first gate 110 is fixed to a set groove so that it can be maintained in an open state.
이 공정이 진행되면 유량제어부(100)의 육각기둥 중 물의 저항을 유발하는 면이 접혀져 물이 유량제어부(100) 내측을 직접 관통하게 되어, 중앙에 수로가 생성되게 된다.As this process progresses, the side that causes water resistance among the hexagonal pillars of the flow control unit 100 is folded, allowing water to directly penetrate the inside of the flow control unit 100, creating a water channel in the center.
상기 수차상승공정(S140)은 회전수차(231)를 상승시키는 공정이다.The aberration raising process (S140) is a process of increasing the rotation aberration (231).
상기 수로유도판 하강 공정(S150)은 제3축(313) 모터(310a)를 구동하여 지지부재(240)를 하강이동시켜 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)을 지면측으로 하강 이동시키는 공정이다.The waterway guide plate lowering process (S150) drives the third axis 313 motor 310a to move the support member 240 downward to move the first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220. This is a process of moving downward to the ground.
구체적으로, 상기 수로유도판 하강 공정(S150)은 수로부(200)의 제3축(313)의 회전에 의해 체인식으로 좌우의 회전판(328)을 회전시켜 아래로 연결된 연결기둥(329) 하단의 베벨기어(326)를 회전시키고 나사가 돌출하여 제3지지대(243)를 하강시키고 제3체인(323)을 권취 해제하여 제1지지대(241)와 제2지지대(242)를 순차적으로 하강시켜 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)이 바닥으로 내려갈 수 있다.Specifically, the waterway guide plate lowering process (S150) is performed by rotating the left and right rotating plates 328 in a chain manner by rotating the third axis 313 of the waterway unit 200 to lower the lower end of the connecting pillar 329. The bevel gear 326 is rotated and the screw protrudes to lower the third support 243, and the third chain 323 is unwound to sequentially lower the first support 241 and the second support 242. The first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220 can be lowered to the floor.
즉, 제3축(313)의 회전에 의해 상기 지지부재(240) 및 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)이 아래로 하강하게 되어, 물의 저항이 현저히 낮아지게 된다.That is, the support member 240, the first waterway guide plate 210, and the second waterway guide plate 220 are lowered by rotation of the third axis 313, thereby significantly lowering the water resistance. .
따라서, 물의 저항을 최대한 낮추어 홍수시 시설물을 철거하지 않고도 수위하강 후 즉시 회복이 가능하여 반영구적인 발전이 가능하게 된다.Therefore, by lowering water resistance as much as possible, immediate recovery after a drop in water level is possible without dismantling facilities in the event of a flood, enabling semi-permanent power generation.
도 7은 홍수가 끝난 상태에서 유량제어부의 제2게이트폐쇄공정 및 제1게이트 폐쇄공정을 도시한 도이고, 도 8(b)는 홍수 종료시 수로부의 수로유도판 상승공정을 도시한 도이며, 도 12는 본 발명에 따른 상시 제어 단계의 구성을 나타낸 블록도이다.Figure 7 is a diagram showing the second gate closing process and the first gate closing process of the flow control unit at the end of the flood, and Figure 8(b) is a diagram showing the waterway guide plate raising process of the waterway unit at the end of the flood. 12 is a block diagram showing the configuration of the constant control step according to the present invention.
본 발명에 따른 상기 상시제어단계(S200)는 도 7, 도 8(b) 및 도 12에 도시된 바와 같이 수류량이 기설정된 기준값 미만일 경우, 상기 유량제어부(100) 및 수로부(200)의 작동을 제어하는 단계이다.In the regular control step (S200) according to the present invention, as shown in FIGS. 7, 8(b), and 12, when the water flow amount is less than a preset reference value, the flow control unit 100 and the water conduit unit 200 This is the step to control the operation.
구체적으로, 상기 상시제어단계(S200)는 유랑제어부(100)의 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)를 통한 유동이 필요하지 않은 만큼의 수류량이 나타나는 경우에 적용되는 구성으로, 상기 유량제어부(100)는 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)를 폐쇄하고 상기 수로부(200)는 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)을 상승시켜 적절한 양의 물이 유동할 수 있도록 한다.Specifically, the regular control step (S200) is a configuration applied when a water flow amount that does not require flow through the first gate 110 and the second gate 120 of the flow control unit 100 appears, The flow control unit 100 closes the first gate 110 and the second gate 120, and the water channel unit 200 raises the first water channel guide plate 210 and the second water channel guide plate 220. Allow an appropriate amount of water to flow.
보다 구체적으로, 상기 상시제어단계(S200)는 홍수가 종료되고 수위가 낮아질 때 수행되는 단계로써, 덮개부(140)가 하강하고 제3축(313)의 회전에 의해 지지부재(240)의 높이가 상승하는 단계이다.More specifically, the regular control step (S200) is a step performed when the flood is over and the water level is lowered, and the cover portion 140 is lowered and the height of the support member 240 is increased by rotation of the third axis 313. This is the rising stage.
이 경우, 제1게이트(110) 및 제2게이트(120)는 폐쇄시키고 유량제어부(100)의 덮개부(140)는 하측으로 이동시키며, 회전수차(231)도 하측으로 이동시켜 발전부재(230)의 작동이 이루어질 수 있도록 한다.In this case, the first gate 110 and the second gate 120 are closed, the cover part 140 of the flow control unit 100 is moved downward, and the rotation water turbine 231 is also moved downward to form the power generation member 230. ) so that the operation can be achieved.
따라서, 상기 상시제어단계(S200)는 제2게이트폐쇄공정(S210), 제1게이트폐쇄공정(S220), 덮개부설치공정(S230), 수로유도판상승공정(S240) 및 수차구동공정(S250)을 포함할 수 있다.Therefore, the regular control step (S200) includes the second gate closing process (S210), the first gate closing process (S220), the cover installation process (S230), the waterway guide plate raising process (S240), and the water wheel driving process (S250). ) may include.
상기 제2게이트폐쇄공정(S210)은 권취된 상기 제2체인(322)을 해제하여 수압에 의해 제2게이트(120)가 후방 이동하여 상기 제2게이트(120)가 폐쇄되는 공정이다.The second gate closing process (S210) is a process in which the wound second chain 322 is released and the second gate 120 moves backward by water pressure to close the second gate 120.
구체적으로, 상기 제2게이트폐쇄공정(S210)은 도 7에 도시된 바와 같이 제2게이트(①)(120)의 제2체인(322) 권취를 해제하여 유속에 의해 제2게이트(120)가 후방 이동하여 닫혀지도록 구성된 공정으로, 제1게이트(110)가 열린 상태에서 진행되어 높은 수압에 의해 제2게이트(120)가 용이하게 후방 이동이 가능할 수 있도록 한다.Specifically, the second gate closing process (S210) unwinds the second chain 322 of the second gate (①) 120, as shown in FIG. 7, and the second gate 120 is opened by the flow rate. This process is designed to be closed by moving backwards, and is carried out with the first gate 110 open so that the second gate 120 can easily move backwards due to high water pressure.
상기 제1게이트 폐쇄공정(S220)은 상기 제1체인(321)을 권취하여 상기 제1게이트(110)를 전방으로 당겨 폐쇄시키는 공정이다.The first gate closing process (S220) is a process of closing the first gate 110 by winding the first chain 321 and pulling the first gate 110 forward.
구체적으로, 상기 제1게이트 폐쇄공정(S220)은 도 7에 도시된 바와 같이 제1게이트(②)(110)에 연결된 제1체인(321)을 제1축(311)과 제2축(312)의 모터에 의해 권취하여 전방으로 당겨질 수 있도록 구성되어 제1게이트(110)가 닫혀지도록 한다.Specifically, the first gate closing process (S220) is performed by connecting the first chain 321 connected to the first gate (②) 110 to the first axis 311 and the second axis 312, as shown in FIG. 7. ) is configured to be wound and pulled forward by a motor so that the first gate 110 is closed.
상기 덮개부설치공정(S230)은 상측 덮개부(140)를 하강시켜 상기 유량제어부(100) 상면을 커버하는 공정이다.The cover installation process (S230) is a process of lowering the upper cover unit 140 to cover the upper surface of the flow control unit 100.
상기 수로유도판상승공정(S240)은 상기 제3축(313) 모터를 구동하여 상기 지지부재(240)를 상승 이동시켜 제1수로유도판(210) 및 제2수로유도판(220)을 상승 이동하는 공정이다.The waterway guide plate raising process (S240) drives the third axis 313 motor to move the support member 240 upward to raise the first waterway guide plate 210 and the second waterway guide plate 220. It is a moving process.
구체적으로, 상기 수로유도판상승공정(S240)은 제3체인(323)을 수로유도판 (210,220) 아래 지지부재(240)를 끌어올리는 공정으로, 제3축(313)에 설치된 회전틀(310b)에 의해 제2수로유도판(220)이 상승하고 아래의 제3체인(323)이 체인홀더(327)에 권취되면서 제1지지대(241)와 제2지지대(242)를 감아올리고 이때, 제4체인(324)을 권취하면서 제3지지대(243)를 세워 제1지지대(241)와 제2지지대(242)를 고정시키는 공정이다.Specifically, the waterway guide plate raising process (S240) is a process of raising the third chain 323 to the support member 240 below the waterway guide plates 210 and 220, and the rotation frame 310b installed on the third axis 313. ), the second water guide plate 220 rises, and the third chain 323 below is wound around the chain holder 327, winding up the first support 241 and the second support 242. At this time, the first support 241 and the second support 242 are This is a process of fixing the first support 241 and the second support 242 by erecting the third support 243 while winding the 4 chain 324.
상기 수차구동공정(S250)은 상단에 배치된 회전수차(231)를 하강 이동시켜 상기 회전수차(231)가 상기 제2수로유도판(220) 상에서 회전 구동하여 발전이 이루어지도록 제어하는 공정이다.The water wheel driving process (S250) is a process of controlling the rotating water wheel 231 disposed at the top to move downward so that the rotating water wheel 231 is driven to rotate on the second water channel guide plate 220 to generate power.
상기와 같은 본 발명에 따른 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물 및 이를 이용한 유량 제어 방법에 의하면, 수류량에 따라 선택적으로 개폐되는 제1게이트 및 제2게이트를 포함한 유량제어부 및 유량제어부 사이에 배치되어 수로를 형성하고 수류에 의해 회전하여 전력을 생산하는 회전수차를 포함하여 구성됨으로써, 수류량에 따라 적절하게 개방 및 폐쇄되어 유입되는 수량을 용이하게 방류시킬 수 있으며 회전수차가 발전이 가능한 환경에 적절하게 회전이 구현되어 효율적인 발전이 이루어지는 효과가 있다.According to the hydroelectric power generation structure capable of flow control according to the present invention as described above and the flow control method using the same, the water flow control unit is disposed between the flow control unit and the flow control unit including the first and second gates that are selectively opened and closed according to the water flow rate. It is composed of a rotating water turbine that rotates by the water flow to produce power, so that it can easily discharge the incoming water by opening and closing appropriately according to the water flow, and is suitable for an environment in which the rotating water turbine can generate power. Rotation is implemented, which has the effect of achieving efficient power generation.
아울러, 하천의 유량이 일정 이상인 조건이면 댐과 같이, 대규모 토목 공사를 수반하지 않고도 용이하게 설치가 가능하여 경제성과 환경 요인 문제를 모두 해결할 수 있는 효과가 있다.In addition, if the flow rate of the river is above a certain level, it can be easily installed without large-scale civil engineering work like a dam, which has the effect of solving both economic and environmental issues.
이에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims described herein should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the present inventor has appropriately used the concept of terms to explain his/her invention in the best possible way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the drawings and examples described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention, and does not represent the entire technical idea of the present invention, so they cannot be replaced at the time of filing the present application. It should be understood that various equivalents and variations may exist.
1 : 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물
100 : 유량제어부 110 : 제1게이트
120 : 제2게이트 130 : 측벽
131 : 제1측벽 132 : 제2측벽
140 : 덮개부 141 : 태양광 패널
200 : 수로부 210 : 제1수로유도판
220 : 제2수로유도판 230 : 발전부재
231 : 회전수차 232 : 커버부재
233 : 지지체인 234 : 길이제어모터
235 : 발전기 240 : 지지부재
241 : 제1지지대 242 : 제2지지대
243 : 제3지지대 244 : 굴곡면
245 : 고정부재 300 : 작동부
310 : 구동축 311 : 제1축
312 : 제2축 313 : 제3축
314 : 지지기둥 310a : 모터
310b : 회전틀 310c : 베어링
320 : 체인 321 : 제1체인
322 : 제2체인 323 : 제3체인
324 : 제4체인 325 : 돌출나사
326 : 베벨기어 327 : 체인홀더
328 : 회전판 329 : 연결기둥
S100 : 홍수제어단계 S110 : 덮개부 개방 공정
S120 : 제2게이트 개방공정 S130 : 제1게이트 개방공정
S140 : 수차 상승 공정 S150 : 수로유도판 하강공정
S200 : 상시제어단계 S210 : 제2게이트 폐쇄공정
S220 : 제1게이트 폐쇄공정 S230 : 덮개부 설치 공정
S240 : 수로유도판 상승공정 S250 : 수차 구동 공정1: Hydroelectric power structure with flow rate control
100: flow control unit 110: first gate
120: second gate 130: side wall
131: first side wall 132: second side wall
140: cover 141: solar panel
200: Waterway unit 210: First waterway guide plate
220: Second waterway guide plate 230: Power generation member
231: Rotation wheel 232: Cover member
233: support chain 234: length control motor
235: generator 240: support member
241: first support 242: second support
243: third support 244: curved surface
245: fixing member 300: operating unit
310: drive shaft 311: first axis
312: 2nd axis 313: 3rd axis
314: support pillar 310a: motor
310b: Rotating frame 310c: Bearing
320: Chain 321: 1st chain
322: 2nd chain 323: 3rd chain
324: 4th chain 325: protruding screw
326: Bevel gear 327: Chain holder
328: Rotating plate 329: Connecting pillar
S100: Flood control step S110: Cover opening process
S120: Second gate opening process S130: First gate opening process
S140: Waterwheel raising process S150: Waterway guide plate lowering process
S200: Regular control step S210: Second gate closing process
S220: First gate closing process S230: Cover installation process
S240: Waterway guide plate raising process S250: Water wheel driving process
Claims (15)
상기 유량제어부 사이에 배치되는 다수개로 구비되고, 수로를 형성하여 전기를 발생시키는 수로부; 및
수류량에 따라 상기 유량제어부 및 수로부의 작동을 제어하는 작동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
A plurality of flow control units arranged at regular intervals in the shape of a hexagonal column with inlet/outlet parts for controlling water flow at the front and rear;
a plurality of water conduit units arranged between the flow control units and forming a water conduit to generate electricity; and
An operating unit that controls the operation of the flow control unit and the water conduit unit according to the amount of water flow;
A hydroelectric power structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 유량제어부는,
수류 전방에 배치되고, 한 쌍의 여닫이 도어가 개폐 제어되는 제1게이트;
수류 후방에 배치되고, 한 쌍의 여닫이 도어가 개폐 제어되는 제2게이트; 및
상기 제1게이트와 제2게이트의 일단을 연결하는 제1측벽 및 상기 제1게이트 및 제2게이트의 타단을 연결하는 제2측벽으로 구성된 측벽;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 1,
The flow control unit,
A first gate disposed in front of the water flow and controlled to open and close a pair of hinged doors;
A second gate disposed behind the water flow and controlled to open and close a pair of hinged doors; and
A sidewall consisting of a first sidewall connecting one end of the first gate and the second gate and a second sidewall connecting the other end of the first gate and the second gate;
A hydroelectric power generation structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 수로부는,
수류의 전방에 배치되고, 일측으로 상승하는 기울기를 갖는 제1수로유도판;
상기 제1수로유도판의 일측과 이음연결되고, 타측으로 하강하는 기울기를 갖는 제2수로유도판; 및
상기 제2수로유도판의 상단에 배치되고, 수류에 의한 회전으로 전력을 생성하는 발전부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 1,
The waterway department,
A first waterway guide plate disposed in front of the water flow and having an upward slope to one side;
a second waterway guide plate connected to one side of the first waterway guide plate and having a downward slope to the other side; and
A power generation member disposed at the top of the second water guide plate and generating power through rotation by water flow;
A hydroelectric power structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 발전부재는,
회전 가능한 다수개의 회전수차;
상기 회전수차의 전방측 일정 범위를 커버하도록 구비되는 커버부재;
상기 회전수차를 지지하는 지지체인;
상기 지지체인과 연결되는 상기 발전부재 상단에 배치되어 상기 지지체인을 감거나 풀어주어 지지체인의 길이를 제어하는 길이제어모터; 및
상기 회전수차에 축설 설치되어 동력으로부터 전기를 생산하는 발전기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 3,
The power generation member,
A plurality of rotatable rotation wheels;
a cover member provided to cover a certain range on the front side of the rotational water turbine;
A support chain supporting the rotating water wheel;
A length control motor disposed at the top of the power generation member connected to the support chain and controlling the length of the support chain by winding or unwinding the support chain; and
A generator installed on the rotary wheel to produce electricity from power;
A hydroelectric power structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 작동부는,
상기 유량제어부 및 수로부에 다수개로 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 구동축; 및
상기 구동축과 연결되고, 수류량에 따라 상기 유량제어부의 개폐 및 상기 수로부의 높낮이를 제어하는 다수개의 체인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 3,
The operating unit,
a plurality of drive shafts arranged in the flow control unit and the water conduit unit and equipped with a motor at the top; and
A plurality of chains connected to the drive shaft and controlling the opening and closing of the flow control unit and the height of the water conduit unit according to the amount of water flow;
A hydroelectric power generation structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 구동축은,
상기 유량제어부의 제1측벽에 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 제1축;
상기 유량제어부의 제2측벽에 배치되고, 상단에 모터가 구비되는 제2축; 및
상기 제1수로유도판 및 제2수로유도판이 만나는 접촉모서리를 관통하도록 일정 간격 이격 배치되는 한 쌍으로 구성되며, 상단에 모터가 구비된 제3축;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 5,
The drive shaft is,
A first shaft disposed on a first side wall of the flow control unit and equipped with a motor at the top;
The flow control unit a second axis disposed on the second side wall and equipped with a motor at the top; and
a third shaft consisting of a pair of pairs spaced apart from each other at regular intervals so as to pass through a contact edge where the first and second waterway guide plates meet, and having a motor on the upper end;
A hydroelectric power generation structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 수로부는,
상기 제1수로유도판 및 제2수로유도판을 지지하고, 일측이 상기 제3축과 연결되어 제3축의 모터에 의해 상승 또는 하강하여 수류량에 따라 상기 접촉모서리의 높이를 승강시키는 지지부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 6,
The waterway department,
A support member that supports the first waterway guide plate and the second waterway guide plate, and has one side connected to the third axis and raises or lowers by a motor of the third axis to raise or lower the height of the contact edge according to the amount of water flow;
A hydroelectric power structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 지지부재는,
일단이 전방측 지면을 지지하는 제1지지대;
타단이 후방측 지면을 지지하는 제2지지대;
상기 제1지지대와 상기 제2지지대를 지지하는 제3지지대; 및
상기 제1지지대 타단과 상기 제2지지대 일단에 이음 연결되고, 볼록하게 굴곡진 곡률을 갖도록 구비된 굴곡면;을 포함하고,
상기 굴곡면은,
상기 제1수로유도판 저면에 접촉하여 상기 제1수로유도판을 지지하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 7,
The support member is,
A first support, one end of which supports the front ground;
a second support whose other end supports the rear ground;
a third support supporting the first support and the second support; and
It includes a curved surface connected to the other end of the first support and one end of the second support and provided to have a convexly curved curvature,
The curved surface is,
A hydroelectric power generation structure capable of controlling flow rate, characterized in that it supports the first waterway guide plate by contacting the bottom of the first waterway guide plate.
상기 구동축은,
상단에 배치되는 모터;
상기 모터 하측 일정 범위에 구비되는 회전틀; 및
상기 회전틀의 상단 및 하단에 각각 배치되는 한 쌍의 베어링;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 5,
The drive shaft is,
Motor placed on top;
a rotating frame provided in a certain range below the motor; and
a pair of bearings respectively disposed at the top and bottom of the rotating frame;
A hydroelectric power generation structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 유량제어부는,
상기 제1게이트, 제2게이트 및 측벽으로 둘러싼 내부 공간부의 상단을 개폐하고, 상부면에 태양광 패널이 배치되는 덮개부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 2,
The flow control unit,
A cover portion that opens and closes the top of the internal space surrounded by the first gate, the second gate, and the side wall, and has a solar panel disposed on the upper surface;
A hydroelectric power structure capable of controlling flow rate, comprising:
상기 덮개부는,
수류량이 기설정된 기준 값 이상으로 나타나면 상측으로 이동하여 상기 유량제어부의 상단을 개방하고, 상단이 개방된 유량제어부는 상기 제1게이트 및 제2게이트를 개방하여 수류를 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물.
According to clause 11,
The cover part,
When the water flow amount exceeds a preset reference value, the flow rate moves upward and opens the top of the flow control unit, and the flow control unit with the open top opens the first gate and the second gate to control the water flow. A controlled hydroelectric power structure.
수류량이 기설정된 기준 값 이상일 경우, 유량제어부 및 수로부의 작동을 제어하는 홍수제어단계; 및
수류량이 기설정된 기준값 미만일 경우, 상기 유량제어부 및 수로부의 작동을 제어하는 상시제어단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법.
In the flow control method using a hydroelectric power structure capable of flow control according to claim 1,
A flood control step of controlling the operation of the flow control unit and the waterway unit when the water flow amount is greater than a preset reference value; and
A constant control step of controlling the operation of the flow rate control unit and the water conduit unit when the water flow amount is less than a preset reference value;
A flow control method using a hydroelectric power generation structure capable of flow control, comprising:
상기 홍수제어단계는,
덮개부를 상승시켜 상기 유량제어부의 상면을 개방하는 덮개부개방공정;
제2체인을 권취하여 제2게이트를 유량제어부 내부공간부로 당겨 제2게이트를 개방하는 제2게이트개방공정;
제1체인의 권취를 해제하여 수압에 의해 제1게이트가 내부공간부로 후진 이동하면서 상기 제1게이트가 개방되는 제1게이트개방공정;
회전수차를 상승시키는 수차상승공정; 및
제3축 모터를 구동하여 지지부재를 하강 이동시켜 제1수로유도판 및 제2수로유도판을 지면측으로 하강이동시키는 수로유도판하강공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법.
According to clause 13,
The flood control step is,
A cover opening process of opening the upper surface of the flow control unit by raising the cover unit;
A second gate opening process of opening the second gate by winding the second chain and pulling the second gate into the inner space of the flow control unit;
A first gate opening process in which the first gate is opened by unwinding the first chain and moving the first gate backward into the internal space by hydraulic pressure;
Aberration raising process that increases the rotation aberration; and
A waterway guide plate lowering process of driving a third axis motor to move the support member downward to move the first and second waterway guide plates downward toward the ground;
A flow control method using a hydroelectric power generation structure capable of flow control, comprising:
상기 상시제어단계는,
권취된 제2체인을 해제하여 수압에 의해 제2게이트가 후방 이동하여 제2게이트가 폐쇄되는 제2게이트폐쇄공정;
제1체인을 권취하여 제1게이트를 전방으로 당겨 폐쇄시키는 제1게이트폐쇄공정;
상측 덮개부를 하강시켜 상기 유량제어부 상면을 커버하는 덮개부설치공정;
제3축 모터를 구동하여 지지부재를 상승이동시켜 제1수로유도판 및 제2수로유도판을 상승이동시키는 수로유도판상승공정; 및
상단에 배치된 회전수차를 하강이동시켜 상기 회전수차가 상기 제2수로유도판 상에서 회전 구동하여 발전이 이루어지도록 제어하는 수차구동공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어가 가능한 수력 발전 구조물을 이용한 유량 제어 방법.According to clause 13,
The constant control step is,
A second gate closing process in which the wound second chain is released and the second gate is moved backward by water pressure to close the second gate;
A first gate closing process of winding the first chain and pulling the first gate forward to close it;
A cover installation process of lowering the upper cover to cover the upper surface of the flow control unit;
A waterway guide plate raising process of driving a third axis motor to move the support member upward to move the first and second waterway guide plates upward; and
A water wheel driving process for controlling the rotating water wheel disposed at the top to move downward and drive the rotating water wheel to rotate on the second water channel guide plate to generate power;
A flow control method using a hydroelectric power generation structure capable of flow control, comprising:
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2860262A1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-30 | John H. Willingham | Power generating floating vessel |
KR101433559B1 (en) | 2014-03-04 | 2014-08-27 | 엄명섭 | Hydroelectric power plant |
JP2021025486A (en) * | 2019-08-07 | 2021-02-22 | Ntn株式会社 | Water collection device for hydraulic power generation device, and hydraulic power generation device |
CN112689709A (en) * | 2018-06-26 | 2021-04-20 | 吴润根 | Mobile and semi-submersible generator using waterwheel turbine |
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2022
- 2022-04-20 KR KR1020220049019A patent/KR102590421B1/en active IP Right Grant
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