[發明專利]一種具有流量自動化調配系統的水電站發電裝置

有效

• 申請號: 202010637393.2
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111828230B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 王鋒;張芳芳
• 申請（專利權）人: 溫州職業技術學院
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B3/18;F03B3/14;F03B15/06
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 陶小麗

本發明公開了一種具有流量自動化調配系統的水電站發電裝置，包括過流管、導流體、導葉環、葉輪、連接柱和發電機，導流體兩端通過連接柱安裝到過流管內壁上，導流體上安裝導葉環和葉輪，其中，葉輪與導流體轉動連接，導流體、導葉環、葉輪的軸線均與過流管軸線重合，葉輪通過軸與發電機相連接；導葉環具有可變的出水方向；葉輪包括輪殼、葉片組件，輪殼軸線為葉輪的旋轉軸線，葉片組件安裝在輪殼外圓柱面上，葉片組件的安裝軸與輪殼軸線垂直并相交，葉片組件的安裝角可調。通過折疊葉片調整進入葉輪的入流角度，調整葉片安放角以使得入流順暢，隨折疊葉片末端設定的水流以設定角度撞擊在葉輪上進行做功發電。

技術領域

本發明涉及水電站裝置領域，具體是一種具有流量自動化調配系統的水電站發電裝置。

背景技術

水電站的水流進入集水管后引流給水輪機進行水力發電，水輪機的轉速是個重要參數，其主軸轉速直接與發電機的轉速相關，發電機轉速與發電頻率相關，所以，為了發電穩定性，保持發電機轉速是很重要的。

發電機的轉速主要與負載、輸入力矩相關，力矩富余則轉速提高，力矩欠缺則轉速降低，水輪機的輸出力矩與水流、葉片圓周速度相關，將可能保持圓周速度不變，則能夠保證轉速穩定性。

軸流式水輪機入口處常常設置導葉結構，當水輪機加上導葉的這個整體的上下游水壓發生波動時，通道內的水流量會發生變化，而流量變化的水流經歷導葉后，會出現圓周速度的變化，不利于發電穩定，如何在過水通道內設置自動識別流量變化并調節水輪機出力是一個小型軸流式水電站想要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有流量自動化調配系統的水電站發電裝置，以解決現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種具有流量自動化調配系統的水電站發電裝置，包括過流管、導流體、導葉環、葉輪、連接柱和發電機，導流體兩端通過連接柱安裝到過流管內壁上，導流體上安裝導葉環和葉輪，其中，葉輪與導流體轉動連接，導流體、導葉環、葉輪的軸線均與過流管軸線重合，葉輪通過軸與發電機相連接；導葉環具有可變的出水方向；過流管從高處引來水流，沖擊葉輪使其轉動做功，葉輪的轉動帶動發電機機軸轉動，進行做功發電，此為水輪機的一般形式，而本申請中，導葉環的出水方向可以受控改變，從而在過流管上游水流量發生變化時，通過改變出水方向角度，使得葉輪圓周方向上用于做功流量保持不變，圓周做功流量是水流的絕對圓周速度減去葉輪圓周速度的差值，差值乘以葉輪葉片面積即是圓周流量，而保持圓周流量的相對穩定有利于做功穩定，使得發電機做功功率不發生波動，從而電磁感應時，沒有功率富余或欠缺，造成電力的輸出波動。

進一步的，葉輪包括輪殼、葉片組件，輪殼軸線為葉輪的旋轉軸線，葉片組件安裝在輪殼外圓柱面上，葉片組件的安裝軸與輪殼軸線垂直并相交，葉片組件的安裝角可調。因為入水方向發生了變化，所以，為了使得葉片組件與水流不發生沖撞，更為順暢得在葉輪的葉片之間進行流動，流動的過程進行水流做功，在上一步中，導葉環的出水方向為了協調圓周流量而發生變化，葉片組件變化葉片安裝角時，葉片組件自身隨輪殼的旋轉速度不變，從而，葉輪與水流的圓周速度差保持不變，做功功率穩定。

進一步的，導葉環包括環座、首級葉片、折疊葉片，環座軸線與導流體軸線重合，環座分內外圈，環座內圈與導流體固定，環座外圈通過徑向連桿連接在內圈上，環座內外圈之間設置首級葉片和若干折疊葉片，首級葉片位于環座的進水側，首級葉片所在平面與環座軸線相交，折疊葉片依次折疊并朝向環座出水側延伸，自首級葉片起始至末級折疊葉片的每個葉片所在平面與環座的軸線之間的夾角逐漸增大需要變化出水方向時，只需要將折疊葉片抽出至需要的位置即可，展開程度較大的折疊葉片的末端與環座軸線具有較大的夾角，而折疊較多程度的折疊葉片的末端與環座軸線具有較小的夾角，出流方向隨末級的折疊葉片安放角，通過葉片的折疊與展開，構造不同的水流出流角度，是改變水流的簡易方式，但是，仍然對于流具有很好的通過性能。