[發(fā)明專利]大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110363608.7
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102434360A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 俞劍鋒;劉長陸;程文韜;陳金林;謝亞琴;陳立衛(wèi);許忠強
• 申請（專利權）人: 水利部杭州機械設計研究所;杭州江河水電科技有限公司
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B3/18
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳;徐關壽

技術領域

本發(fā)明涉及應用于低水頭電站的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組，屬于流體機械及水電工程設備技術領域，特別涉及到水輪發(fā)電機組的設計技術領域。

背景技術

我國水電資源經過大規(guī)模快速開發(fā)，中、高水頭經濟指標好的站點已經越來越少。低水頭徑流式電站的開發(fā)已經進入實質性階段。這些電站水頭在2～5m之間，庫區(qū)淹沒面積小，移民數量少。但由于機電設備投資占整個電站建設投資的比重大，電站單位千瓦投資成本較高，項目不容易實施。

目前應用于低水頭電站最為常見的機組是燈泡貫流式機組。但當電站水頭變低時，機組的轉速變低，若仍采用燈泡貫流式機組，水輪發(fā)電機組尺寸巨大，制造成本很高，電站單位千瓦投資高，經濟指標極差。因此，開發(fā)大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組應用于低水頭徑流式電站，有效縮減機電設備成本、降低開發(fā)費用成為當務之急。

發(fā)明內容

為克服現有技術的水輪發(fā)電機組尺寸巨大，制造成本高，開發(fā)費用高的缺點，本發(fā)明提供了一種能夠有效縮減機組成本，提高機組發(fā)電效率和經濟性能的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組。

大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組，包括發(fā)電機、水輪機和連接所述的發(fā)電機與水輪機的增速器、組合軸承，所述的發(fā)電機、增速器和組合軸承置于所述的水輪機上游的混凝土豎井中；

其特征在于：所述的混凝土豎井的兩側分別設有繞過豎井的水流流道，所述的豎井的橫截面呈流線型，水流在水輪機的活動導葉處匯合、并進入水輪機的轉輪室，水流沖擊水輪機轉輪、帶動水輪機輸出軸旋轉；

所述的活動導葉通過導水機構固定于固定座所在的混凝土廠房上，導水機構對導葉進行調節(jié)以控制水流流量和方向。

進一步，所述的水輪機的單機容量為1.5MW-5MW、轉輪直徑為F2.5m-F5.0m。

進一步，所述的固定座呈管型，所述的固定座的軸向方向正交于所述的水輪機的軸向方向。

進一步，所述的水輪機的輸出軸通過組合軸承與增速器的輸入軸連接，所述的增速器的輸出軸與發(fā)電機的輸入軸連接，所述的發(fā)電機、增速器和組合軸承均固定于豎井的混凝土廠房上。

進一步，所述的增速器為齒輪增速器。

本發(fā)明的技術構思是：將發(fā)電機布置在水輪機的上游的混凝土豎井中，豎井的斷面呈流線型，水流從豎井兩側的水流流道內流入，在水輪機活動導葉處匯合、并進入水輪機的轉輪室，活動導葉將水流導入水輪機轉輪室內，水流沖擊轉輪槳葉，通過轉輪槳葉轉換能量帶動機組轉動。

水輪機轉輪帶動水輪機的輸出軸轉動，水流產生的對水輪機的軸向推力通過組合軸承傳遞至混凝土中，轉輪的旋轉能量經組合軸承和齒輪增速器傳遞至發(fā)電機的輸入軸，從而產生電能。

通過管型固定座將導水機構固定于混凝土上，能夠將水流對導葉的水推力傳遞到混凝土廠房上，管型固定座正交于水輪機軸向方向，有利于將水流的水推力朝四周均勻分散。

通過設置增速器可以將由水輪機轉輪形成的轉速提高4-6倍，從而減小發(fā)電機的尺寸，結構緊湊，使豎井能具有足夠的空間容納發(fā)電機組。

發(fā)電機布置在開敞的豎井內，通風、防潮條件良好，有效地解決了封閉式發(fā)電機普遍存在的通風散熱難題，機組運行可靠、維護方便。

本發(fā)明實現了轉槳式操作機構，運行過程中轉輪槳葉和導葉保持協聯關系，提高了發(fā)電效率，在水頭變幅及流量變化大的情況下均能平穩(wěn)發(fā)電且保持較高的效率。

隨著增速器技術的不斷進步，大型豎井貫流機型在容量上也大幅提升，最大出力可達到5MW以上。

本發(fā)明能夠將單機容量1.5MW-5MW、轉輪直徑F2.5m-F5.0m的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組應用于2～5m超低水頭電站。

本發(fā)明具有能夠有效縮減機組成本，提高機組發(fā)電效率和經濟性能的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的示意圖。

圖2是本發(fā)明的俯視圖。

混凝土廠房1，混凝土豎井2，轉輪3，活動導葉4，管型座5，主軸6，組合軸承7，增速器8，發(fā)電機9，機組流道10。

具體實施方式

參照附圖，進一步說明本發(fā)明：

大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組，包括將旋轉的機械能轉換為電能的發(fā)電機9、水輪機部分、連接所述的發(fā)電機9與將水流的動能和勢能轉換為旋轉的機械能的水輪機轉輪3的主軸6、將轉輪的轉速增速到發(fā)電機的轉速以減小發(fā)電機尺寸的增速器8、和支撐轉動部件并將水的推力傳遞到混凝土廠房的組合軸承7，所述的發(fā)電機9、增速器8和組合軸承7置于所述的水輪機上游的混凝土豎井2中；