[其他]高水頭貫流式水輪發電機組

無效

• 申請號: 85202300
• 申請日: 1985-06-11
• 公開（公告）號: CN85202300U
• 公開（公告）日: 1986-06-18
• 發明（設計）人: 杜同
• 申請（專利權）人: 四川工業學院
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00
• 代理公司: 四川省專利服務中心代理部
• 代理人: 陳克賢

本發明是一種貫流式水輪發電機組。

社會上使用的現代貫流式水輪發電機，雖然具有體積小、出力大、效率高，在相同開控深度條件下汽蝕性能好，具有檢修、維護方便等優點。但是由于水輪機采用的是汽蝕系數大、轉輪葉片強度低的軸流式水輪機轉輪，因此它只能適用于軸流式水輪機的水頭范圍，一般在30米以下。

本高水頭貫流式水輪發電機，包括進水分流管12，空心引水管10、固定導葉1、活動導葉2、轉輪3或4、吸出管11等組成。目的旨在保存和發揚上述貫流式水輪發電機優點，把它應用到現代混流式水輪機的應用范圍，即適用于高水頭的貫流式水輪發電機組，其特點是：第一、固定導葉1是經強烈扭曲而成的，用以產生一定的環量，減輕活動導葉的負擔，第二、轉輪是汽蝕系數小的、類似現代混流式水輪機的轉輪3或者為帶有中間環無下環的轉輪4，這種轉輪能提高此轉速和效率。第三、空心引水管斷面為梅花型。如圖Ⅱ所示。第四、水流系沿斜方向（園錐面）進入轉輪，而不是現代混流式水輪機要求的幅向（園平面）進入轉輪，能適用于水頭為600米以下的大、中、小型水輪發電機組上。

高水頭貫流式水輪發電機的結構如圖I所示，它可以水平布置在電站內，也可以斜方向或豎立布置在電站內，發電機5、7裝在空心引水管10內部，與現代燈泡式結構相似，主軸6由前后軸承8、9支承，發電機轉子7通過主軸6與水輪機轉輪3或4相連作功，或通過變速器與轉輪3或4相連。

它的工作原理是依據現代混流式水泵的逆運轉原理，因此它是真正的混流式水輪機，我國現在所謂的混流式水輪機的工作原理乃是現代離心水泵的逆運轉原理，所以我國混流式水輪機正確的命名應為向心式或幅向式水輪機，蘇聯把它命名為輻向軸流式水輪機乃是正確的，而我國把這種向心式水輪機命名為混流式水輪機乃是不恰當或不科學的。所以本發明與所謂混流式水輪機在工作原理方面是有明顯差別的。

本發明采用了真正的混流式轉輪原理，因此，它的汽蝕系數小于軸流式轉輪，這就避免了現代貫流式水輪機的這一缺點，因而擴大了水頭范圍，可用于600米以下水頭范圍。

本發明人原研究的貫流混流軸伸式水輪機已成功地投入了運轉，且效果良好，已為本發明的實施提供了理論依據和技術數據，對發明只需完成模型水力試驗即可大量生產推廣。

空心水管斷面采用梅花型，乃是為了降低外殼的水張力，以達到省工省料的目的，對小型機組則無此必要。

將電源反向輸入發電機使機組反方向旋轉，則此發電機就變成了電動機；水輪機就變成了混流式水泵。因此本高水頭貫流式水輪機發電機組為可逆式機組。可以獨立應用于泵站作電動水泵用，也可以安裝在抽水蓄能電站作為可逆式水泵－水輪機使用。

圖Ⅰ是發明的一個方案的剖面示意圖，進水分流管（12）與前方進水壓力管（14）相連接；后方與空心引水管（10）相連接。此空心引水管實即為電機的外殼。發電機的定子（5）即固定在它的內沿。空心引水管的后端與水輪機半球形空心外殼（13）相連接。此外殼進口部分沿園周均勻分布著若干強烈扭曲的固定導葉（1），水流通過此固定導葉后產生需要的予旋轉。在固定導葉的后方園錐面上，均勻裝置著若干活動導葉（2），它是由導葉臂、連桿、球節及控制環等組成的操作機構，與一般貫流式水輪機的操作機構相同，在圖Ⅰ中就沒有示出。水流通過導水機構后，斜方向進入轉輪。轉輪（3）的外形與所謂混流式轉輪基本相同，所不同的乃是進水的方向有很大的差別，約相差40°～60°。轉輪的另一方案（4），沒有下環，而加設中間環。這就減小了園環旋轉時的能量消耗，還提高了轉輪葉片的強度。所以這一措施不但提高水輪機機效率，還可以提高比轉速的應用范圍，水輪機外殼可為整體的。也可分成幾段或分瓣制成。此外殼末端與吸出管（11）相連接。在他們之間當然需要裝置伸縮節，以便機組的裝折，圖中沒有示出，吸出管的形狀與一般貫流式吸出管相同，發電機轉子（7）及水輪機轉輪（3或4）用主軸（6）相聯接，它們借助于前后軸承（9及8）支承在機組的殼體上，軸承（9）包括導軸承及推力軸承，軸承（8）包括導軸承及封水機構，這些都與一般水輪機部件相同。

上述這些機件均由一般水輪機制造材料制成，其大件可為鑄造的，也可為焊接的。其工藝方法包括球面加工均為現代水輪機制造常用的工藝技術。所以實施本發明已不存在設計、制造方面的技術困難。

其操作運轉等與一般貫流式水輪發電機組沒有差別。