專利名稱：大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于低水頭電站的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，屬于流體機(jī)械及水電工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到水輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)水電資源經(jīng)過(guò)大規(guī)?？焖匍_(kāi)發(fā)，中、高水頭經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好的站點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越少。 低水頭徑流式電站的開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。這些電站水頭在2 5m之間，庫(kù)區(qū)淹沒(méi)面積小，移民數(shù)量少。但由于機(jī)電設(shè)備投資占整個(gè)電站建設(shè)投資的比重大，電站單位千瓦投資成本較高，項(xiàng)目不容易實(shí)施。目前應(yīng)用于低水頭電站最為常見(jiàn)的機(jī)組是燈泡貫流式機(jī)組。但當(dāng)電站水頭變低時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速變低，若仍采用燈泡貫流式機(jī)組，水輪發(fā)電機(jī)組尺寸巨大，制造成本很高，電站單位千瓦投資高，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)極差。因此，開(kāi)發(fā)大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于低水頭徑流式電站，有效縮減機(jī)電設(shè)備成本、降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的水輪發(fā)電機(jī)組尺寸巨大，制造成本高，開(kāi)發(fā)費(fèi)用高的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種能夠有效縮減機(jī)組成本，提高機(jī)組發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性能的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)和連接所述的發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)的增速器、組合軸承，所述的發(fā)電機(jī)、增速器和組合軸承置于所述的水輪機(jī)上游的混凝土豎井中；
其特征在于所述的混凝土豎井的兩側(cè)分別設(shè)有繞過(guò)豎井的水流流道，所述的豎井的橫截面呈流線型，水流在水輪機(jī)的活動(dòng)導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、帶動(dòng)水輪機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)；
所述的活動(dòng)導(dǎo)葉通過(guò)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)固定于固定座所在的混凝土廠房上，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)對(duì)導(dǎo)葉進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制水流流量和方向。進(jìn)一步，所述的水輪機(jī)的單機(jī)容量為1. 5MW-5MW、轉(zhuǎn)輪直徑為F2. 5m_F5. 0m。進(jìn)一步，所述的固定座呈管型，所述的固定座的軸向方向正交于所述的水輪機(jī)的軸向方向。進(jìn)一步，所述的水輪機(jī)的輸出軸通過(guò)組合軸承與增速器的輸入軸連接，所述的增速器的輸出軸與發(fā)電機(jī)的輸入軸連接，所述的發(fā)電機(jī)、增速器和組合軸承均固定于豎井的混凝土廠房上。進(jìn)一步，所述的增速器為齒輪增速器。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是將發(fā)電機(jī)布置在水輪機(jī)的上游的混凝土豎井中，豎井的斷面呈流線型，水流從豎井兩側(cè)的水流流道內(nèi)流入，在水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室，活動(dòng)導(dǎo)葉將水流導(dǎo)入水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室內(nèi)，水流沖擊轉(zhuǎn)輪槳葉，通過(guò)轉(zhuǎn)輪槳葉轉(zhuǎn)換能量帶動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)水輪機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，水流產(chǎn)生的 對(duì)水輪機(jī)的軸向推力通過(guò)組合軸承傳遞至混凝土中，轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)能量經(jīng)組合軸承和齒輪增速器傳遞至發(fā)電機(jī)的輸入軸， 從而產(chǎn)生電能。通過(guò)管型固定座將導(dǎo)水機(jī)構(gòu)固定于混凝土上，能夠?qū)⑺鲗?duì)導(dǎo)葉的水推力傳遞到混凝土廠房上，管型固定座正交于水輪機(jī)軸向方向，有利于將水流的水推力朝四周均勻分散。通過(guò)設(shè)置增速器可以將由水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪形成的轉(zhuǎn)速提高4-6倍，從而減小發(fā)電機(jī)的尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，使豎井能具有足夠的空間容納發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)布置在開(kāi)敞的豎井內(nèi)，通風(fēng)、防潮條件良好，有效地解決了封閉式發(fā)電機(jī)普遍存在的通風(fēng)散熱難題，機(jī)組運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)槳式操作機(jī)構(gòu)，運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)輪槳葉和導(dǎo)葉保持協(xié)聯(lián)關(guān)系，提高了發(fā)電效率，在水頭變幅及流量變化大的情況下均能平穩(wěn)發(fā)電且保持較高的效率。隨著增速器技術(shù)的不斷進(jìn)步，大型豎井貫流機(jī)型在容量上也大幅提升，最大出力可達(dá)到5MW以上。本發(fā)明能夠?qū)螜C(jī)容量1. 5MW-5麗、轉(zhuǎn)輪直徑F2. 5m_F5. Om的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于2 5m超低水頭電站。本發(fā)明具有能夠有效縮減機(jī)組成本，提高機(jī)組發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性能的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的示意圖。圖2是本發(fā)明的俯視圖?；炷翉S房1，混凝土豎井2，轉(zhuǎn)輪3，活動(dòng)導(dǎo)葉4，管型座5，主軸6，組合軸承7，增速器8，發(fā)電機(jī)9，機(jī)組流道10。
具體實(shí)施例方式參照附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明
大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，包括將旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)9、水輪機(jī)部分、連接所述的發(fā)電機(jī)9與將水流的動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪3的主軸6、將轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速增速到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以減小發(fā)電機(jī)尺寸的增速器8、和支撐轉(zhuǎn)動(dòng)部件并將水的推力傳遞到混凝土廠房的組合軸承7，所述的發(fā)電機(jī)9、增速器8和組合軸承7置于所述的水輪機(jī)上游的混凝土豎井2中；
所述的混凝土豎井2的兩側(cè)分別設(shè)有繞過(guò)豎井且與轉(zhuǎn)輪匹配的水流流道10，所述的豎井2的橫截面呈流線型，水流在水輪機(jī)的活動(dòng)導(dǎo)葉4處匯合、并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪3、帶動(dòng)水輪機(jī)輸出軸6旋轉(zhuǎn)；
所述的活動(dòng)導(dǎo)葉4通過(guò)固定座5固定于豎井2的混凝土廠房上。活動(dòng)導(dǎo)葉4起到調(diào)節(jié)水流的流量和方向的作用。所述的水輪機(jī)的單機(jī)容量為1. 5MW-5MW、轉(zhuǎn)輪直徑為F2. 5m_F5. 0m。所述的固定座5呈管型，所述的固定座5的軸向方向正交于所述的水輪機(jī)的軸向方向。管型的固定座是水輪發(fā)電機(jī)組的主要受力部件，機(jī)組所受的外力通過(guò)管型的固定座傳遞到混凝土廠房上。所述的水輪 機(jī)的輸出軸6通過(guò)組合軸承7與增速器8的輸入軸連接，所述的增速器8的輸出軸與發(fā)電機(jī)9的輸入軸連接，所述的發(fā)電機(jī)9、增速器8和組合軸承7均固定于豎井2的混凝土廠房1上。所述的增速器8為齒輪增速器。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是將發(fā)電機(jī)布置在水輪機(jī)的上游的混凝土豎井中，豎井的斷面呈流線型，水流從豎井兩側(cè)的水流流道內(nèi)流入，在水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室，活動(dòng)導(dǎo)葉將水流導(dǎo)入水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室內(nèi)，水流沖擊轉(zhuǎn)輪槳葉，通過(guò)轉(zhuǎn)輪槳葉轉(zhuǎn)換能量帶動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)水輪機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，水流產(chǎn)生的對(duì)水輪機(jī)的軸向推力通過(guò)組合軸承傳遞至混凝土中，轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)能量經(jīng)組合軸承和齒輪增速器傳遞至發(fā)電機(jī)的輸入軸， 從而產(chǎn)生電能。通過(guò)管型固定座將導(dǎo)水機(jī)構(gòu)固定于混凝土上，能夠?qū)⑺鲗?duì)導(dǎo)葉的水推力傳遞到混凝土廠房1的混凝土基礎(chǔ)上，管型固定座正交于水輪機(jī)軸向方向，有利于將水流的水推力朝四周均勻分散。通過(guò)設(shè)置增速器可以將由水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪形成的轉(zhuǎn)速提高4-6倍，從而減小發(fā)電機(jī)的尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，使豎井能具有足夠的空間容納發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)布置在開(kāi)敞的豎井內(nèi)，通風(fēng)、防潮條件良好，有效地解決了封閉式發(fā)電機(jī)普遍存在的通風(fēng)散熱難題，機(jī)組運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。本發(fā)明能夠?qū)螜C(jī)容量1. 5MW-5麗、轉(zhuǎn)輪直徑F2. 5m_F5. Om的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于2 5m超低水頭電站。本發(fā)明具有能夠有效縮減機(jī)組成本，提高機(jī)組發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性能的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)槳式操作機(jī)構(gòu)，運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)輪槳葉和導(dǎo)葉保持協(xié)聯(lián)關(guān)系， 提高了發(fā)電效率，在水頭變幅及流量變化大的情況下均能平穩(wěn)發(fā)電且保持較高的效率。本發(fā)明的豎井貫流軸承及冷卻系統(tǒng)采用稀油潤(rùn)滑強(qiáng)迫循環(huán)方式。所述的豎井中設(shè)有稀油站。本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)和連接所述的發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)的增速器、組合軸承，所述的發(fā)電機(jī)、增速器和組合軸承置于所述的水輪機(jī)上游的混凝土豎井中；其特征在于所述的混凝土豎井的兩側(cè)分別設(shè)有繞過(guò)豎井的水流流道，所述的豎井的橫截面呈流線型，水流在水輪機(jī)的活動(dòng)導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、帶動(dòng)水輪機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)；所述的活動(dòng)導(dǎo)葉通過(guò)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)固定于固定座所在的混凝土廠房上，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)對(duì)導(dǎo)葉進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制水流流量和方向。
2.如權(quán)利要求1所述的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的水輪機(jī)的單機(jī)容量為1. 5MW-5MW、轉(zhuǎn)輪直徑為F2. 5m_F5. Om。
3.如權(quán)利要求1或2所述的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的固定座呈管型，所述的固定座的軸向方向正交于所述的水輪機(jī)的軸向方向。
4.如權(quán)利要求3所述的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的水輪機(jī)的輸出軸通過(guò)組合軸承與增速器的輸入軸連接，所述的增速器的輸出軸與發(fā)電機(jī)的輸入軸連接，所述的發(fā)電機(jī)、增速器和組合軸承均固定于豎井的混凝土基礎(chǔ)上。
5.如權(quán)利要求4所述的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述的增速器為齒輪增速器，所述的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪采用定槳形式。
全文摘要
大型豎井貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)和連接發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)的增速器，發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)置于水輪機(jī)上游的混凝土豎井中；混凝土豎井的兩側(cè)分別設(shè)有繞過(guò)豎井的水流流道，豎井的橫截面呈流線型，水流在水輪機(jī)的活動(dòng)導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、帶動(dòng)水輪機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)；活動(dòng)導(dǎo)葉通過(guò)固定座固定于豎井的混凝土基礎(chǔ)上。本發(fā)明具有能夠有效縮減機(jī)組成本，提高機(jī)組發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)性能的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03B13/00GK102434360SQ201110363608
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者俞劍鋒, 劉長(zhǎng)陸, 程文韜, 許忠強(qiáng), 謝亞琴, 陳立衛(wèi), 陳金林 申請(qǐng)人:杭州江河水電科技有限公司, 水利部杭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究所