[實用新型]沖擊式雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)發(fā)電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020501996.1
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN201763503U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓鳳琴;久保田喬
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: F03B1/02
• 分類號: F03B1/02;H02K7/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于水力發(fā)電設(shè)備機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及沖擊式雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

水力發(fā)電工程、水力機(jī)械學(xué)科是一個具有悠久歷史的學(xué)科。能源電力生產(chǎn)、電力設(shè)備、流體機(jī)械制造等都是國民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)，對社會的可持續(xù)發(fā)展有著舉足輕重的作用。近年來隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源緊缺矛盾日益突出，超梯度提高水力轉(zhuǎn)輪水力性能、節(jié)能等被重視。

傳統(tǒng)沖擊式水輪機(jī)一般應(yīng)用于高落差小流量發(fā)電機(jī)組使用，沖擊式水輪機(jī)具有噴嘴及轉(zhuǎn)輪，單轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)工作過程：高水頭水流由引水管進(jìn)入，經(jīng)由噴嘴射入至轉(zhuǎn)輪水斗內(nèi)，流體能量由轉(zhuǎn)輪及軸變換成機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繼而轉(zhuǎn)換成電能，做功后的水流由轉(zhuǎn)輪流出至大氣壓下游。

可以通過增多噴嘴的數(shù)量加大水輪機(jī)流量的適用范圍，通過調(diào)節(jié)設(shè)置于噴嘴內(nèi)噴針的行程來調(diào)節(jié)流量。當(dāng)前世界上最多為6噴嘴布置，噴嘴6個以上結(jié)構(gòu)布置困難、射流干涉現(xiàn)象嚴(yán)重。帶有高壓能量的水射入轉(zhuǎn)輪水斗，轉(zhuǎn)輪帶動主軸轉(zhuǎn)動將水能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電輸出電能。水斗沿轉(zhuǎn)輪盤圓周均分布置，水斗個數(shù)依比轉(zhuǎn)速不同而不同，約有16至18個。因技術(shù)原因我國使用至4噴嘴，多見使用單噴嘴或2噴嘴，限制了水輪機(jī)使用流量的范圍，或說限制了電站的負(fù)荷變動調(diào)整能力。

當(dāng)前國家重視發(fā)展水力發(fā)電，需求會繼續(xù)增大不可估量，大型水輪機(jī)組一臺價值在一億元以上。因為沖擊式水輪機(jī)所需的土木工程規(guī)模遠(yuǎn)比軸流式水輪機(jī)、混流式水輪機(jī)要小得多，因而成為當(dāng)代選型熱點。由于沖式水輪機(jī)電站不需要大量下挖工程，造價優(yōu)勢明顯，近年來市場要求非常旺盛。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的主要目的在于提高沖擊式水輪機(jī)的使用流量范圍，提供一種沖擊式雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)發(fā)電裝置。本裝置為使用內(nèi)外二重轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的水力發(fā)電設(shè)備。發(fā)電機(jī)的左右或上下配備沖擊式水輪機(jī)，例如左方水輪機(jī)使得外側(cè)的轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)，右方的水輪機(jī)使得內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)。由此，發(fā)電機(jī)的相對轉(zhuǎn)速將為水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的2倍，亦即水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速可以提高2倍，當(dāng)然發(fā)電機(jī)出力也會有2倍的提高。本實用新型的雙轉(zhuǎn)輪沖擊式水力發(fā)電機(jī)組不僅可提高使用流量的范圍、電站負(fù)荷變動調(diào)整能力、還可以提高其運(yùn)行穩(wěn)定性。

本實用新型目的通過以下方案來實現(xiàn)：

沖擊式雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)發(fā)電裝置，包括安裝有左噴嘴2、左轉(zhuǎn)輪3和左轉(zhuǎn)輪軸4的左沖擊式水輪機(jī)1、安裝有右轉(zhuǎn)輪軸7、右噴嘴8和右轉(zhuǎn)輪9的右沖擊式水輪機(jī)10以及發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子5和發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子6，其特征在于，所述左沖擊式水輪機(jī)1的左轉(zhuǎn)輪3通過左轉(zhuǎn)輪軸4與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子連接，右沖擊式水輪機(jī)10的右轉(zhuǎn)輪9通過右轉(zhuǎn)輪軸7與發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子連接，左轉(zhuǎn)輪3與右轉(zhuǎn)輪9對稱布置且旋轉(zhuǎn)方向相反；發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子置于發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子的內(nèi)部。

所述左轉(zhuǎn)輪軸4與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子5連接是左轉(zhuǎn)輪軸與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子所在軸通過聯(lián)軸節(jié)連接，所述右轉(zhuǎn)輪軸7與發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子6連接是右轉(zhuǎn)輪軸與發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子所在軸通過聯(lián)軸節(jié)連接。

所述發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子5和發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子6均采用軸承支撐。

所述左轉(zhuǎn)輪軸4與右轉(zhuǎn)輪軸7的軸線在同一直線。左轉(zhuǎn)輪3與右轉(zhuǎn)輪9對稱布置在沖擊式雙轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)發(fā)電裝置的兩端，水輪機(jī)左轉(zhuǎn)輪與右轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向相反，兩力矩被平衡所以振動非常小，有利于提高裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)速相反的雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)切割磁力線的相對速度增加一倍。

當(dāng)水流由上游有壓進(jìn)水管通過噴嘴流過水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪水斗時，產(chǎn)生的推動對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪亦或主軸中心產(chǎn)生力矩使葉輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所連接的發(fā)電子轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，切割磁力線發(fā)出電流。

所述水推動左轉(zhuǎn)輪3、右轉(zhuǎn)輪9做功后的出流由開敞式尾水池排出至下游。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點及有益效果如下：

(1)雙轉(zhuǎn)輪可大幅度提高沖擊式水輪機(jī)的使用流量。雙轉(zhuǎn)輪的沖擊式水輪機(jī)將設(shè)計流量由左轉(zhuǎn)輪與右轉(zhuǎn)輪來分擔(dān)，因此流量為傳統(tǒng)單轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)流量的2倍，由于流量的增高出力亦可增加至2倍。

(2)本實用新型為內(nèi)外二重轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的水力發(fā)電設(shè)備，配備左右沖擊式水輪機(jī)。例如左水輪機(jī)使得發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)，右水輪機(jī)使得發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)。由此，發(fā)電機(jī)的相對轉(zhuǎn)速將為水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的2倍，亦即水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速可以提高2倍，當(dāng)然發(fā)電機(jī)出力也會有2倍的提高。如果從電站出力一定來考慮，由于發(fā)電機(jī)內(nèi)外轉(zhuǎn)子互轉(zhuǎn)則相對轉(zhuǎn)速增加了一倍，那么發(fā)電機(jī)直徑可以減小一倍，因而極大的減少了設(shè)備材料的使用，大大減少制造成本。

(3)水輪機(jī)左轉(zhuǎn)輪與右轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向相反，兩力矩被平衡所以振動非常小；轉(zhuǎn)速相反的雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)切割磁力線的相對速度增加一倍。