專利名稱：燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，特別是一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。
技術(shù)背景從世界水電發(fā)展的趨勢可以看出，低水頭水電站建設(shè)的重要性正在日益壯大，但是常規(guī)低水頭電站的發(fā)電機(jī)設(shè)備，特別是水輪機(jī)的主要部件尺寸日益增大，增加了設(shè)備的制造難度，近年來許多制造廠家都特別加強(qiáng)了對低水頭甚低水頭機(jī)組的開發(fā)與優(yōu)化，對低水頭電站建設(shè)的可行性提供了有力的支持。
從國內(nèi)形勢來看，我國水力資源很豐富，但分布很不均勻，主要集中在西部地區(qū)，尤其是西南地區(qū)，而主要的電力負(fù)荷都在東南沿海及中部地區(qū)，因此水電資源的開發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)生了很大的矛盾，在一定程度上也是以往多年制約水電開發(fā)的因素之一。盡管在大江大河建設(shè)徑流式、低水頭、河床式電站不應(yīng)該是開發(fā)水力資源的首選點(diǎn)，但撼于上述原因，隨著水電開發(fā)率的深度發(fā)展，近年來，在東南部及中部地區(qū)已出現(xiàn)開發(fā)低水頭、大流量水力資源熱，且發(fā)展十分迅速，以長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略眼光去看，這種狀況也應(yīng)該得到支持，因?yàn)檫@總比開發(fā)風(fēng)電、太陽能要經(jīng)濟(jì)實(shí)用的多。且更可喜的是低水頭的開發(fā)利用可減少淹沒損失，對東南沿海地區(qū)可謂因地制宜。所有這些為燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的開發(fā)與利用提供了有利因素。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種流道形式好、尺寸小，能量參數(shù)大、效率高，機(jī)組尺寸小、重量輕、土建工程量少、投資小，運(yùn)行性能好，適用范圍廣的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的。
一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，包括水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)兩部分組成，共用一主軸，發(fā)電機(jī)、軸承部件設(shè)置在燈泡形密封殼體內(nèi)，整個(gè)機(jī)組依管形座及輔助支撐水平置于流道中；其水輪機(jī)由埋入、導(dǎo)水、轉(zhuǎn)動(dòng)及輔助布置機(jī)構(gòu)組成，水輪機(jī)埋入機(jī)構(gòu)由管形座、轉(zhuǎn)輪室、伸縮帶及尾水管組成；導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由內(nèi)外配環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)，接力器、導(dǎo)葉傳動(dòng)件、重錘組成；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)輪、主軸、導(dǎo)軸承、主軸密封、操作油管和受油器組成；發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、組合軸承、燈泡體及輔助件組成，轉(zhuǎn)子為懸臂式結(jié)構(gòu)，定子上游側(cè)與燈泡體把合，下游側(cè)與管形座連接。
管形座由上、下游管形座、管形座內(nèi)外殼和支柱組成。
燈泡體由燈泡頭、中間環(huán)和進(jìn)入豎井組成，相互間均由法蘭連接，合縫面亦采用橡膠密封圈密封；燈泡體下部設(shè)有垂直支撐，兩側(cè)設(shè)有水平支撐。
輔助布置部分由回變機(jī)構(gòu)，油、氣、水管路和地板扶梯組成。
發(fā)電機(jī)軸承集正、反向推力軸承和徑向軸承為一體，稱組合軸承。
臥式布置的燈泡機(jī)組與立式布置的軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組相比，具有如下明顯的技術(shù)優(yōu)勢1.流道形式好、尺寸小。由于燈泡機(jī)組取消了平面上180°拐彎的蝸殼和立面上90°拐彎的肘形尾水管，而采用直軸式引水室，其進(jìn)口斷面為矩形。在接近燈泡體的范圍內(nèi)逐漸過渡為圓環(huán)斷面以及直錐式尾水管，由于流道平直對稱，避免了水流拐彎后形成流道分布不均勻而致使水流流態(tài)變壞的影響，水力損失較小。這種直錐擴(kuò)大型尾水管能量恢復(fù)系數(shù)高達(dá)0.9(常規(guī)肘形尾水管能量恢復(fù)系數(shù)在0.75以內(nèi))。同時(shí)由于取消了蝸殼與彎肘形尾水管，使燈泡機(jī)組流道尺寸減小。在轉(zhuǎn)輪直徑相同時(shí)，機(jī)組段水力尺寸僅相當(dāng)于軸流機(jī)組的2/3左右，因而土建工程量與建設(shè)投資減少較多。
2.能量參數(shù)大、效率高。由于燈泡機(jī)組為臥式布置，水流平順，且因采用直尾擴(kuò)大型尾水管，減少了尾水管水頭損失，提高了水輪機(jī)能量指標(biāo)較多，因此，燈泡機(jī)組比轉(zhuǎn)速ns≥1000m·kw，而比速系數(shù)k(＝ns√H)≥3000左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他類型水輪機(jī)。由于燈泡機(jī)組具有良好的水力特性，故其效率較高，額定點(diǎn)效率在94.5％左右，而最高效率在95.5％左右，分別比軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組高5％與3％左右。
3.機(jī)組尺寸小，重量輕。燈泡機(jī)組能量指標(biāo)高，更兼有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、耗材少等特點(diǎn)。與軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組相比，在相同的直徑和水頭下，出力可提高30％左右。當(dāng)水頭和單機(jī)容量相同時(shí)，燈泡機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑比軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑小15％左右，重量減輕25％左右，每臺(tái)機(jī)組重量相差1.7倍左右。
4.土建工程量少、投資省。燈泡機(jī)組取消了蝸殼和肘形尾水管，其體積減小，結(jié)構(gòu)緊湊，廠房面積??；另外，由于燈泡機(jī)組為水平布置，其開挖深度也小于軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組，因此，與采用軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組方案相比，其廠房工程費(fèi)用可節(jié)省30％～40％。
5.運(yùn)行性能好、適用范圍大。由于燈泡機(jī)組效率高，加權(quán)平均效率比軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組高4％左右，即其年發(fā)電量可增加4％左右，這是燈泡機(jī)組的最大優(yōu)勢。其次由于燈泡機(jī)組轉(zhuǎn)輪漿葉與導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)關(guān)系好，結(jié)構(gòu)剛度大，流道對稱，因此，燈泡機(jī)組具有運(yùn)行穩(wěn)定、機(jī)組振動(dòng)與擺度值小，運(yùn)行噪聲可滿足規(guī)范要求等特點(diǎn)。再者，臥式布置的燈泡機(jī)組空蝕輕微，檢修量很少。燈泡機(jī)組運(yùn)行水頭實(shí)用范圍大，可在4～25m水頭段可靠而又高效地運(yùn)行。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、進(jìn)入豎井；2、封水蓋板；3、管形座；4、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)；5、轉(zhuǎn)輪；6、徑向軸承；7、接力器；8、組合軸承；9、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；10、發(fā)電機(jī)定子；11、輔助支撐；12、發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)；13、受油器；14、燈泡頭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述如圖1所示，一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，包括水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)兩部分組成，共用一主軸，發(fā)電機(jī)、軸承部件設(shè)置在燈泡形密封殼體內(nèi)，整個(gè)機(jī)組依管形座3及輔助支撐11水平置于流道中；其水輪機(jī)由埋入、導(dǎo)水、轉(zhuǎn)動(dòng)及輔助布置機(jī)構(gòu)組成，水輪機(jī)埋入機(jī)構(gòu)由管形座3、轉(zhuǎn)輪室、伸縮帶及尾水管組成；導(dǎo)水機(jī)構(gòu)4由內(nèi)外配環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)，接力器7、導(dǎo)葉傳動(dòng)件、重錘組成；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)輪5、主軸、導(dǎo)軸承、主軸密封、操作油管和受油器13組成；發(fā)電機(jī)由定子10、轉(zhuǎn)子9、組合軸承8、燈泡體及輔助件組成，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子9為懸臂式結(jié)構(gòu)，定子上游側(cè)與燈泡體把合，下游側(cè)與管形座連接。
管形座3由上、下游管形座、管形座3內(nèi)外殼和支柱，固定導(dǎo)葉組成。
燈泡體3由燈泡頭14、中間環(huán)和進(jìn)入豎井1組成，相互間均由法蘭連接，合縫面亦采用橡膠密封圈密封；燈泡體下部設(shè)有垂直支撐，兩側(cè)設(shè)有水平支撐，承受水流引起的振動(dòng)力矩。
輔助布置部分由回變機(jī)構(gòu)，油、氣、水管路和地板扶梯組成，回變機(jī)構(gòu)采用電回變，信號取自接力器和受油器。
發(fā)電機(jī)軸承集正、反向推力軸承和徑向軸承6為一體，稱組合軸承8管形座是燈泡貫流式機(jī)組最重要的埋入件，它作為機(jī)組的主要支撐，整個(gè)機(jī)組的重量、正反水推力、水壓、發(fā)電機(jī)扭矩、熱變形產(chǎn)生的應(yīng)力，廠房部分荷重及其他載荷主要靠管形座和支柱(固定導(dǎo)葉)來承受再傳至混凝土基礎(chǔ)；管形座是機(jī)組各部件安裝的基準(zhǔn)，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、軸承、發(fā)電機(jī)定子都直接把合固定在管形座上，因此管形座必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度。
發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)12采用常壓密閉循環(huán)強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)采用機(jī)械制動(dòng)方式，封水蓋板2是機(jī)組不可缺少的蓋板。
權(quán)利要求1.一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于包括水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)兩部分組成，共用一主軸，發(fā)電機(jī)、軸承部件設(shè)置在燈泡形密封殼體內(nèi)，整個(gè)機(jī)組依管形座(3)及輔助支撐(11)水平置于流道中；其水輪機(jī)由埋入、導(dǎo)水、轉(zhuǎn)動(dòng)及輔助布置機(jī)構(gòu)組成，水輪機(jī)埋入機(jī)構(gòu)由管形座(3)、轉(zhuǎn)輪室、伸縮帶及尾水管組成；導(dǎo)水機(jī)構(gòu)(4)由內(nèi)外配環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)，接力器(7)、導(dǎo)葉傳動(dòng)件、重錘組成；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)輪(5)、主軸、導(dǎo)軸承、主軸密封、操作油管和受油器(13)組成；發(fā)電機(jī)由定子(10)、轉(zhuǎn)子(9)、組合軸承(8)、燈泡體及輔助件組成，轉(zhuǎn)子(9)為懸臂式結(jié)構(gòu)，定子上游側(cè)與燈泡體把合，下游側(cè)與管形座連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征是管形座(3)由上、下游管形座、管形座(3)內(nèi)外殼和支柱組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征是燈泡體(3)由燈泡頭(14)、中間環(huán)和進(jìn)入豎井(1)組成，相互間均由法蘭連接，合縫面亦采用橡膠密封圈密封；燈泡體下部設(shè)有垂直支撐，兩側(cè)設(shè)有水平支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征是輔助布置部分由回變機(jī)構(gòu)，油、氣、水管路和地板扶梯組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征是發(fā)電機(jī)軸承集正、反向推力軸承和徑向軸承(6)為一體，稱組合軸承(8)。
專利摘要一種燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，包括水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)兩部分組成，共用一主軸，發(fā)電機(jī)、軸承部件設(shè)置在燈泡形密封殼體內(nèi)，整個(gè)機(jī)組依管形座及輔助支撐水平置于流道中；其水輪機(jī)由埋入、導(dǎo)水、轉(zhuǎn)動(dòng)及輔助布置機(jī)構(gòu)組成，水輪機(jī)埋入機(jī)構(gòu)由管形座、轉(zhuǎn)輪室、伸縮帶及尾水管組成；導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由內(nèi)外配環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)，接力器、導(dǎo)葉傳動(dòng)件、重錘組成；發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、組合軸承、燈泡體及輔助件組成，轉(zhuǎn)子為懸臂式結(jié)構(gòu)，定子上游側(cè)與燈泡體、集電支架把合，下游側(cè)與管形座連接。流道形式好、尺寸小，能量參數(shù)大、效率高，機(jī)組尺寸小、重量輕、土建工程量少、投資小，運(yùn)行性能好，適用范圍廣的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。
文檔編號F03B13/00GK2809250SQ20052003499
公開日2006年8月23日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者何成剛, 林長宏 申請人:四川東風(fēng)電機(jī)廠有限公司