[發明專利]抽水蓄能水輪發電機組雙渦輪結構

在審

• 申請號: 202010711162.1
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111794893A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 張宏偉
• 申請（專利權）人: 重慶華能水電設備制造有限公司
• 主分類號: F03B13/06
• 分類號: F03B13/06;F03B3/16;H02K13/00;H02K13/10
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵

本發明公開了一種抽水蓄能水輪發電機組雙渦輪結構，包括電機、轉軸，電機設置在轉軸頂端，電機內設置有固定不動的定子和轉子，轉子設置在轉軸上端，隨同轉軸轉動；在電機上配合設置滑環室；在轉軸上，軸向間隔設置有第一渦輪和第二渦輪，第一渦輪和第二渦輪的渦輪葉片方向相反設置，一個是正向設置，另一個是反向設置；第一渦輪、第二渦輪分別配合設置有第一導水機構、第二導水機構，分別導入水與渦輪的渦輪葉片接觸。本發明的雙渦輪結構，在發電和抽水時電機轉軸同向旋轉，避免調整電機旋轉方向；而且同一臺設備上發電和抽水可以同時進行，也可分時進行；防止滑環與碳刷的角度偏移、接觸面積減少，保證碳刷和集電環接觸面積在合理范圍內。

技術領域

本發明涉及一種水輪發電機組，具體涉及一種既能用于水輪發電的發電機組又能作為抽水的抽水泵的抽水蓄能水輪發電機組雙渦輪結構。

背景技術

抽水蓄能發電水輪機組，是“移峰填谷”式水輪發電機組，又稱蓄能式水電站。抽水蓄能電站利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發電的水電站。它可將電網負荷低時的多余電能，轉變為電網高峰時期的高價值電能，還適于調頻、調相，穩定電力系統的周波和電壓，且宜為事故備用，還可提高系統中火電站和核電站的效率。

現有抽水蓄能電站的抽水蓄能機組布置有單渦輪結構，抽水時與發電時機組的轉向會發生變化，轉軸的轉動方向是相反的；如果設發電時轉軸的轉動方向是順時針方向，則抽水時轉軸的轉動方向是逆時針方向；轉軸帶動集電環同步同向轉動；通常情況下，電機的滑環系統的碳刷與集電環是活動接觸，在集電環旋轉方向從順時針方向變換為逆時針方向，或者從逆時針方向變換為順時針方向時，碳刷會隨著集電環的轉動方向發生角度偏移。如圖1、2、3所示，隨著集電環的轉動方向變化，碳刷10從垂直集電環11方向，變換為向左或右偏移，碳刷向左或右偏移的角度最大可能達到1°，一般也可能偏移達到0.5°左右；由于碳刷10向左或向右偏移后與集電環11之間不再是垂直接觸關系，導致碳刷與集電環之間接觸面減少，首先改變了兩者之間的電阻，且使兩者之間的電阻變化無規律，隨機變化；其次，碳刷與集電環之間局部產生較大磨損，形成多個或大或小的磨損面，使兩者之間的接觸面產生不利的變化；更嚴重的是兩者之間可能出現線性接觸，導致電流密度增大，易導致碳刷過熱，產生打火現象，這會反作用在碳刷或集電環上，使兩者的磨損加快，降低碳刷或滑環使用壽命等。另外，單渦輪結構還存如下不足，如發電和抽水時電機旋向相反，發電和抽水功能使用時段分開，發電和抽水時需要調整電機旋向及相應轉速，過度過程復雜等。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠防止碳刷向左或右偏移、既能用于水輪發電的發電機組又能作為抽水的抽水泵的抽水蓄能水輪發電機組雙渦輪結構。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

抽水蓄能水輪發電機組雙渦輪結構，包括電機、轉軸，電機設置在轉軸頂端，電機內設置有固定不動的定子和轉子，轉子設置在轉軸上端，隨同轉軸轉動；在電機上配合設置滑環室；其特征在于，在轉軸上，軸向間隔設置有第一渦輪和第二渦輪，第一渦輪和第二渦輪的渦輪葉片方向相反設置，一個是正向設置，另一個是反向設置；第一渦輪配合設置有第一導水機構，導入水與第一渦輪的渦輪葉片接觸，第二渦輪配合設置有第二導水機構，導入水與第二渦輪的渦輪葉片接觸。

本發明的這種結構，轉軸的轉動方向可以固定為單向，在發電和抽水時電機轉軸同向旋轉，避免調整電機旋轉方向；而且同一臺設備上實現發電和抽水功能，發電和抽水同時進行，發電和抽水也可以分時進行；轉軸單向運行，可防止滑環與碳刷的角度偏移，防止碳刷和滑環接觸面積減少，保證碳刷和集電環接觸面積在合理范圍內。

進一步地，第一渦輪作為水輪發電機組用渦輪，第二渦輪作為抽水裝置用渦輪。

進一步地，在電機下部設置下機架，用以支撐電機。