專利名稱：大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組的制作方法
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)電機組，屬于流體機械及水電工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到水輪發(fā)電機組的設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國水電資源經(jīng)過大規(guī)?？焖匍_發(fā)，中、高水頭經(jīng)濟指標(biāo)好的站點已經(jīng)越來越少。 低水頭徑流式電站的開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入實質(zhì)性階段。這些電站水頭在2 5m之間，庫區(qū)淹沒面積小，移民數(shù)量少。但由于機電設(shè)備投資占整個電站建設(shè)投資的比重大，電站單位千瓦投資成本較高，項目不容易實施。目前應(yīng)用于低水頭電站最為常見的機組是燈泡貫流式機組。但當(dāng)電站水頭變低時，機組的轉(zhuǎn)速變低，若仍采用燈泡貫流式機組，水輪發(fā)電機組尺寸巨大，制造成本很高，電站單位千瓦投資高，經(jīng)濟指標(biāo)極差。因此，開發(fā)大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組應(yīng)用于低水頭徑流式電站，有效縮減機電設(shè)備成本、降低開發(fā)費用成為當(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)電機組尺寸巨大，制造成本高，開發(fā)費用高的缺點，本發(fā)明提供了一種能夠有效縮減機組成本，提高機組發(fā)電效率和經(jīng)濟性能的大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組。大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組，包括發(fā)電機、水輪機和連接所述的發(fā)電機與水輪機的增速器、組合軸承，所述的發(fā)電機、增速器和組合軸承置于所述的水輪機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，水流在水輪機的活動導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機轉(zhuǎn)輪、帶動水輪機輸出軸旋轉(zhuǎn)；
所述的活動導(dǎo)葉通過導(dǎo)水機構(gòu)固定于固定座所在的混凝土廠房上，導(dǎo)水機構(gòu)對導(dǎo)葉進(jìn)行調(diào)節(jié)以控制水流流量和方向。進(jìn)一步，所述的水輪機的單機容量為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的軸向方向。進(jìn)一步，所述的水輪機的輸出軸通過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)電機的輸入軸連接，所述的發(fā)電機、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)電機布置在水輪機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，在水輪機活動導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機的轉(zhuǎn)輪室，活動導(dǎo)葉將水流導(dǎo)入水輪機轉(zhuǎn)輪室內(nèi)，水流沖擊轉(zhuǎn)輪槳葉，通過轉(zhuǎn)輪槳葉轉(zhuǎn)換能量帶動機組轉(zhuǎn)動。水輪機轉(zhuǎn)輪帶動水輪機的輸出軸轉(zhuǎn)動，水流產(chǎn)生的 對水輪機的軸向推力通過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)電機的輸入軸， 從而產(chǎn)生電能。通過管型固定座將導(dǎo)水機構(gòu)固定于混凝土上，能夠?qū)⑺鲗?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軸向方向，有利于將水流的水推力朝四周均勻分散。通過設(shè)置增速器可以將由水輪機轉(zhuǎn)輪形成的轉(zhuǎn)速提高4-6倍，從而減小發(fā)電機的尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，使豎井能具有足夠的空間容納發(fā)電機組。發(fā)電機布置在開敞的豎井內(nèi)，通風(fēng)、防潮條件良好，有效地解決了封閉式發(fā)電機普遍存在的通風(fēng)散熱難題，機組運行可靠、維護(hù)方便。本發(fā)明實現(xiàn)了轉(zhuǎn)槳式操作機構(gòu)，運行過程中轉(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組成本，提高機組發(fā)電效率和經(jīng)濟性能的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的示意圖。圖2是本發(fā)明的俯視圖。混凝土廠房1，混凝土豎井2，轉(zhuǎn)輪3，活動導(dǎo)葉4，管型座5，主軸6，組合軸承7，增速器8，發(fā)電機9，機組流道10。
具體實施例方式參照附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明
大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組，包括將旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機9、水輪機部分、連接所述的發(fā)電機9與將水流的動能和勢能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機械能的水輪機轉(zhuǎn)輪3的主軸6、將轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速增速到發(fā)電機的轉(zhuǎn)速以減小發(fā)電機尺寸的增速器8、和支撐轉(zhuǎn)動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9、增速器8和組合軸承7置于所述的水輪機上游的混凝土豎井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，水流在水輪機的活動導(dǎo)葉4處匯合、并進(jìn)入水輪機的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機轉(zhuǎn)輪3、帶動水輪機輸出軸6旋轉(zhuǎn)；
所述的活動導(dǎo)葉4通過固定座5固定于豎井2的混凝土廠房上。活動導(dǎo)葉4起到調(diào)節(jié)水流的流量和方向的作用。所述的水輪機的單機容量為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的軸向方向。管型的固定座是水輪發(fā)電機組的主要受力部件，機組所受的外力通過管型的固定座傳遞到混凝土廠房上。所述的水輪 機的輸出軸6通過組合軸承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9的輸入軸連接，所述的發(fā)電機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)電機布置在水輪機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，在水輪機活動導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機的轉(zhuǎn)輪室，活動導(dǎo)葉將水流導(dǎo)入水輪機轉(zhuǎn)輪室內(nèi)，水流沖擊轉(zhuǎn)輪槳葉，通過轉(zhuǎn)輪槳葉轉(zhuǎn)換能量帶動機組轉(zhuǎn)動。水輪機轉(zhuǎn)輪帶動水輪機的輸出軸轉(zhuǎn)動，水流產(chǎn)生的對水輪機的軸向推力通過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)電機的輸入軸， 從而產(chǎn)生電能。通過管型固定座將導(dǎo)水機構(gòu)固定于混凝土上，能夠?qū)⑺鲗?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軸向方向，有利于將水流的水推力朝四周均勻分散。通過設(shè)置增速器可以將由水輪機轉(zhuǎn)輪形成的轉(zhuǎn)速提高4-6倍，從而減小發(fā)電機的尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，使豎井能具有足夠的空間容納發(fā)電機組。發(fā)電機布置在開敞的豎井內(nèi)，通風(fēng)、防潮條件良好，有效地解決了封閉式發(fā)電機普遍存在的通風(fēng)散熱難題，機組運行可靠、維護(hù)方便。本發(fā)明能夠?qū)螜C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組成本，提高機組發(fā)電效率和經(jīng)濟性能的優(yōu)點。本發(fā)明具有實現(xiàn)了轉(zhuǎn)槳式操作機構(gòu)，運行過程中轉(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)采用稀油潤滑強迫循環(huán)方式。所述的豎井中設(shè)有稀油站。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(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)電機組，包括發(fā)電機、水輪機和連接所述的發(fā)電機與水輪機的增速器、組合軸承，所述的發(fā)電機、增速器和組合軸承置于所述的水輪機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，水流在水輪機的活動導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機轉(zhuǎn)輪、帶動水輪機輸出軸旋轉(zhuǎn)；所述的活動導(dǎo)葉通過導(dǎo)水機構(gòu)固定于固定座所在的混凝土廠房上，導(dǎo)水機構(gòu)對導(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)電機組，其特征在于所述的水輪機的單機容量為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)電機組，其特征在于所述的水輪機的輸出軸通過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)電機的輸入軸連接，所述的發(fā)電機、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)電機組，其特征在于所述的增速器為齒輪增速器，所述的水輪機轉(zhuǎn)輪采用定槳形式。
全文摘要
大型豎井貫流式水輪發(fā)電機組，包括發(fā)電機、水輪機和連接發(fā)電機和水輪機的增速器，發(fā)電機和水輪機置于水輪機上游的混凝土豎井中；混凝土豎井的兩側(cè)分別設(shè)有繞過豎井的水流流道，豎井的橫截面呈流線型，水流在水輪機的活動導(dǎo)葉處匯合、并進(jìn)入水輪機的轉(zhuǎn)輪室，水流沖擊水輪機轉(zhuǎn)輪、帶動水輪機輸出軸旋轉(zhuǎn)；活動導(dǎo)葉通過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組成本，提高機組發(fā)電效率和經(jīng)濟性能的優(yōu)點。
文檔編號F03B13/00GK102434360SQ201110363608
公開日2012年5月2日 申請日期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, 劉長陸, 程文韜, 許忠強, 謝亞琴, 陳立衛(wèi), 陳金林 申請人:杭州江河水電科技有限公司, 水利部杭州機械設(shè)計研究所