[發明專利]一種低水頭豎井貫流雙向水輪機轉輪

在審

• 申請號: 201710864366.7
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107401469A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 葛新峰;陳慧楠;徐旭;鄭源;楊春霞;周大慶;吳在強
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12;F03B13/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,張賞

技術領域

本發明涉及一種低水頭豎井貫流雙向水輪機轉輪，屬于能源利用技術領域。

背景技術

目前，隨著世界各國的高水頭水力資源逐漸開發罄盡，各國都不約而同地把目光轉向了低水頭水力資源，如海洋潮汐能。進入21世紀后，由于受石油價格大幅上漲的影響和二氧化碳減排的壓力，潮汐能作為一種潔凈可再生能源而再次被世界各國所重視。潮汐發電是利用潮水漲、落產生的水位差所具有勢能來發電，將海水漲、落潮的能量變為機械能轉變為電能(發電)的過程。具體是在海灣或有潮汐的河口建一攔水堤壩，將海灣或河口與海洋隔開構成水庫，再在壩內或壩房安裝水輪發電機組，然后利用潮汐漲落時海水位的升降，使海水通過輪機轉動水輪發電機組發電。由于潮汐發電水頭比較低，主要采用貫流式水輪機。豎井貫流式機組在我國只有數量極少的小容量機組在運行，其主要原因是對豎井貫流式機組的流道設計、機組總體的結構型式、增速器的連接方式及雙調結構的受油器布置如何解決等關鍵技術缺乏深入的研究、設計，致使這種結構簡單、安裝、維護方便，水力性能優良，造價便宜(比燈泡貫流式機組造價低20％～60％)的豎井貫流式機組未能得到開發、推廣使用。因此，開展新型豎井貫流式水輪發電機組研究，降低潮汐電站建設與運營成本，促進潮汐電站發展，任務迫切，意義深遠。

發明內容

本發明針對上述問題的不足，提出一種低水頭豎井貫流雙向水輪機轉輪及配套機電裝置和流道，水輪機能雙向工作，且有較好的能量轉換性能同時造價低。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種低水頭豎井貫流雙向水輪機轉輪，包括葉片，轉輪輪轂和泄水錐，沿轉輪輪轂的周向均勻設置有多個截面為對稱翼型的葉片，在轉輪輪轂的泄水一側安裝泄水錐；所述葉片的形狀為中間厚兩邊薄，且葉片最小厚度b1與最大厚度b2之比為0.28～0.35；

所述轉輪安裝在水輪機的主軸末端，所述主軸依次連接著水輪機、發電機，將水輪機的機械能傳遞給發電機；所述轉輪安裝在水輪機出水一側，活動導葉安裝在位于轉輪進水一側的水輪機進口前；

所述葉片的上、下表面均為空間扭曲面，提取葉片的6個空間截面上的特征點的三維坐標如下表，

其中，F1——F6為6個空間截面，U表示上表面，D表示下表面，x、y、z為三維坐標。前述的葉片有3個。

前述的葉片初始安放角為66°，調整值在±3°之間。

前述的轉輪葉片高度h與轉輪直徑d的比值為0.26。

前述的轉輪輪轂直徑d₀和轉輪直徑d的比值為0.35。

前述的對提取的葉片的特征點進行曲線擬合，得到12條擬合的特征曲線如下：

F1-U：yu＝-0.0082x²-2.9442x+248.56

F1-D：yd＝-0.0054x²-3.1782x+166.54

F2-U：yu＝-0.0065x²-2.4396x+186.14

F2-D：yd＝-0.0039x²-2.6669x+100.82

F3-U：yu＝-0.0052x²-1.9769x+121.46

F3-D：yd＝-0.0029x²-2.1922x+35.953

F4-U：yu＝-0.0042x²-1.5854x+55.929

F4-D：yd＝-0.0022x²-1.7877x-27.867

F5-U：yu＝-0.0034x²-1.2492x-10.296

F5-D：yd＝-0.0017x²-1.439x-90.913

F6-U：yu＝-0.0027x²-0.956x-77.134

F6-D：yd＝-0.0013x²-1.1343x-153.4。