[發(fā)明專利]立軸多級(jí)沖擊式水輪機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610025445.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105545571B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方杰;周杰;陳順義;李勝兵;李成軍;曹春建;汪德樓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): F03B13/00
• 分類號(hào): F03B13/00;F03B1/02;F03B11/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司33101
• 代理人: 韓小燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立軸多級(jí)沖擊式水輪機(jī)。適用于水利水電工程。

背景技術(shù)

500m以上的高水頭水電站多選擇沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，沖擊式水輪機(jī)有立軸單轉(zhuǎn)輪、多噴嘴和臥式單轉(zhuǎn)輪或者雙轉(zhuǎn)輪、單噴嘴或者雙噴嘴兩種型式。其中立軸單轉(zhuǎn)輪利用水頭可達(dá)1800m，噴嘴數(shù)最多可達(dá)6個(gè)，目前最大單機(jī)容量達(dá)420MW；而臥式?jīng)_擊式機(jī)組的單個(gè)轉(zhuǎn)輪一般僅能設(shè)置2個(gè)噴嘴，因此限制了臥式?jīng)_擊時(shí)機(jī)組的單機(jī)容量。

總體看來(lái)立軸單級(jí)沖擊式轉(zhuǎn)輪受制于轉(zhuǎn)輪應(yīng)力水平、轉(zhuǎn)輪噴嘴數(shù)限制，機(jī)組容量近年來(lái)未有沖破，且與同等容量的同等水頭的混流式水輪發(fā)電機(jī)組相比，單轉(zhuǎn)輪沖擊式機(jī)組的機(jī)組參數(shù)水平相對(duì)較低。因此，一般情況下，在條件允許時(shí)，盡可能選擇混流式水輪發(fā)電機(jī)組，但沖擊式機(jī)組由于在高水頭電站應(yīng)用有適用水頭高、穩(wěn)定運(yùn)行范圍廣其特有的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，亟需找到一種可以提高沖擊式機(jī)組參數(shù)水平和單機(jī)容量的沖擊式機(jī)型，以適應(yīng)我國(guó)西部地區(qū)高落差(落差達(dá)到800m)、布置區(qū)域狹窄的水力發(fā)電電站的建設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便的立軸多級(jí)沖擊式水輪機(jī)，以獲得較大的單機(jī)容量，提高機(jī)組的機(jī)組參數(shù)水平，同時(shí)減少平面開(kāi)挖尺寸，降低對(duì)環(huán)境的破壞。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種立軸多級(jí)沖擊式水輪機(jī)，包括進(jìn)水管、發(fā)電機(jī)以及接于發(fā)電機(jī)上的水輪機(jī)主軸，其特征在于：具有上下布置在同一直線上的若干個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室，轉(zhuǎn)輪腔室連通尾水渠，所述水輪機(jī)主軸至上而下依次穿過(guò)各個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室，對(duì)應(yīng)每個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室在水輪機(jī)主軸上設(shè)置立軸水斗式轉(zhuǎn)輪，對(duì)應(yīng)每個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室設(shè)置環(huán)繞該腔室的配水環(huán)管，所述配水環(huán)管均與進(jìn)水管連通，配水環(huán)管上均勻接有若干噴管及噴針，所述噴管及噴針的出水口位于轉(zhuǎn)輪腔室內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)腔室內(nèi)的立軸水斗式轉(zhuǎn)輪布置。

所述水輪機(jī)主軸經(jīng)主軸導(dǎo)軸承連接轉(zhuǎn)輪腔室支撐板。

所述主軸導(dǎo)軸承與水輪機(jī)主軸之間設(shè)置主軸密封。

所述主軸導(dǎo)軸承經(jīng)排水管連通集水井，集水井經(jīng)導(dǎo)管連通尾水渠。

所述進(jìn)水管末端管徑逐級(jí)減小，每級(jí)對(duì)應(yīng)連通一個(gè)所述配水環(huán)管。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用立軸的多沖擊式轉(zhuǎn)輪串聯(lián)，設(shè)置多個(gè)配水環(huán)管與之相匹配，能夠獲得較大的單機(jī)容量，設(shè)置了多級(jí)沖擊式轉(zhuǎn)輪可以顯著提高機(jī)組的整體參數(shù)水平。通過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)輪、多個(gè)配水環(huán)管和多個(gè)噴管及噴針機(jī)構(gòu)解決水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的參數(shù)相匹配問(wèn)題，使二者同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。較高的機(jī)組參數(shù)水平可以顯著降低電站的平面布置尺寸，減小平面開(kāi)挖尺寸，減少對(duì)環(huán)境的破壞。同時(shí)由于設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)輪和噴管及噴針，可實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷的任意調(diào)節(jié)。本發(fā)明設(shè)置了多個(gè)轉(zhuǎn)輪，單個(gè)轉(zhuǎn)輪的外形尺寸可有所減少，降低了轉(zhuǎn)輪的制造難度，降低了轉(zhuǎn)輪運(yùn)行的動(dòng)應(yīng)力，更容易保證機(jī)組的安全。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中配水環(huán)管的示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的工作流程圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：如圖1、圖2所示，本實(shí)施例為一種立軸三級(jí)沖擊式水輪機(jī)，包括進(jìn)水管6、發(fā)電機(jī)1、水輪機(jī)主軸2、轉(zhuǎn)輪腔室4、配水環(huán)管7和噴管及噴針8。其中轉(zhuǎn)輪腔室4具有三個(gè)，三個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室4上下布置的同一直線上，轉(zhuǎn)輪腔室4連通尾水渠5。發(fā)電機(jī)1安裝于三個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室4的上方，水輪機(jī)主軸2與發(fā)電機(jī)1相連，主軸下端至上而下依次穿過(guò)3個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室4，在每個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室4內(nèi)的水輪機(jī)主軸2上均設(shè)置一個(gè)立軸水斗式轉(zhuǎn)輪3。本例中對(duì)應(yīng)每個(gè)轉(zhuǎn)輪腔室4在腔室外設(shè)置一個(gè)配水環(huán)管7，該環(huán)管與圍繞所對(duì)應(yīng)的腔室，并與進(jìn)水管6連通。環(huán)管上均勻設(shè)置若干噴管及噴針8，噴管及噴針8的出水口位于轉(zhuǎn)輪腔室4內(nèi)，出水口對(duì)準(zhǔn)腔室內(nèi)的立軸水斗式轉(zhuǎn)輪3布置。本實(shí)施例中進(jìn)水管6末端分三段，管徑逐段減小，每段與一個(gè)配水環(huán)管7連通，且管徑最小段連通最上方的配水環(huán)管7，中間段連通中間的配水環(huán)管7，依次類推。

本實(shí)施例水輪機(jī)主軸2通過(guò)主軸導(dǎo)軸承12連接轉(zhuǎn)輪腔室4支撐板，并在主軸導(dǎo)軸承12與水輪機(jī)主軸2之間設(shè)置主軸密封13。主軸導(dǎo)軸承12經(jīng)排水管9連通集水井10，集水井10通過(guò)導(dǎo)管11連通尾水渠5，將主軸密封13滲漏過(guò)來(lái)的少量水流順暢的導(dǎo)流回尾水渠5。