一種貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于流體機(jī)械發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種貫流式水輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)能源利用結(jié)構(gòu)中的兩大支柱:一是以燃煤為主的火力發(fā)電；二是大中型水力發(fā)電，而新能源的利用不僅效率較低而且在能源結(jié)構(gòu)中所占的比例很小。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)能源利用的一些矛盾開始凸顯，如能源總量不足、能源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以及能源分布在地域上的極度不平衡等。哥本哈根會(huì)議，對(duì)中國(guó)的能源消費(fèi)提出了更嚴(yán)格的要求，必須減少化石能源的消費(fèi)。為應(yīng)對(duì)全球氣候變暖切實(shí)履行我們做出的莊嚴(yán)承諾，在積極開發(fā)和利用各種可再生能源的同時(shí)，必須保護(hù)生態(tài)環(huán)境、這對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展具有重要意義。
[0003]我國(guó)已經(jīng)利用的可再生能源主要有水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等。其中高水頭電站的開發(fā)處于最成熟的位置，尤其是長(zhǎng)江三峽、龍灘、溪洛渡、向家壩等巨型電站陸續(xù)建成發(fā)電，截至2013年，我國(guó)水電裝機(jī)達(dá)到2.8億千瓦，中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到12.47億千瓦，水電裝機(jī)達(dá)到總裝機(jī)容量的22.5%，大大緩解了我國(guó)能源利用的緊張狀態(tài)。但我國(guó)的低水頭(2?1m)電站資源豐富，低水頭徑流式水電站的裝機(jī)容量約占水電裝機(jī)容量的16%，另外低水頭電站的魚類資源豐富，我國(guó)的主要魚種為四大家魚，其基本上都分布在低水頭流域中。貫流式水輪發(fā)電機(jī)就是一種利用低水頭河流水利資源進(jìn)行發(fā)電的水力機(jī)械，機(jī)組一般采用臥式布置，但是由于常規(guī)貫流式機(jī)組葉片數(shù)較多，機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮能量指標(biāo)導(dǎo)致壓力隨時(shí)間變化劇烈，對(duì)魚類的損傷比較大。因此基于環(huán)境保護(hù)和水力發(fā)電的雙向需求，開發(fā)了這種貫流式螺旋形環(huán)境友好型水輪機(jī)。
[0004]面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和巨大的環(huán)保壓力，開發(fā)適合低水頭電站特點(diǎn)的貫流式環(huán)境友好水輪發(fā)電機(jī)，對(duì)于開發(fā)利用低水頭的水力資源兼具魚類保護(hù)都是大有裨益的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就是提供一種貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，能完全解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，包括引水管、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和擴(kuò)散管，所述引水管的出口端與擴(kuò)散管的進(jìn)口端連接，在引水管出口端沿周向均勻設(shè)置導(dǎo)葉，所述引水管出口端設(shè)有轉(zhuǎn)輪室，在轉(zhuǎn)輪室內(nèi)安裝轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪的輪轂與水輪機(jī)主軸連接，所述引水管內(nèi)出口端還設(shè)有燈泡體，在燈泡體內(nèi)安裝發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)輸入軸與轉(zhuǎn)輪輸出端連接，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪的葉片為2片，且葉片的包角為180°?260°。
[0008]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)輪的葉片進(jìn)口為橢圓弧頭部。
[0009]采用上述結(jié)構(gòu)可以避免魚類的撞擊損害。
[0010]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)輪葉片為螺旋形葉片。
[0011]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)輪的輪轂為紡錘型，且輪轂來流側(cè)的直徑為四分之一轉(zhuǎn)輪的直徑，輪轂出流側(cè)的直徑為五分之一轉(zhuǎn)輪的直徑。
[0012]進(jìn)一步，所述導(dǎo)葉為直葉片，數(shù)量為7?11片。
[0013]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)輪左右兩側(cè)對(duì)應(yīng)的引水管、擴(kuò)散管的管道為變徑管，且管徑沿遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪的方向逐漸變大。
[0014]進(jìn)一步，所述引水管上的變徑管的管徑變化幅度大于擴(kuò)散管上變徑管的管徑變化幅度。
[0015]采用上述結(jié)構(gòu)可以增大轉(zhuǎn)輪進(jìn)口動(dòng)能，擴(kuò)散管能夠減小出口動(dòng)能，最終進(jìn)出口流體可利用能量。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，與常規(guī)貫流式水輪機(jī)相比，本實(shí)用新型的功能主要是從多個(gè)角度保護(hù)魚類免受損傷，同時(shí)能量轉(zhuǎn)換效率較高，特別適用于低水頭電站。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020]參見圖1和圖2，一種貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，包括引水管1、導(dǎo)葉2、轉(zhuǎn)輪3和擴(kuò)散管4，所述引水管I的出口端與擴(kuò)散管4的進(jìn)口端連接，在引水管I出口端沿周向均勻設(shè)置導(dǎo)葉2，所述引水管I出口端設(shè)有轉(zhuǎn)輪室，在轉(zhuǎn)輪室內(nèi)安裝轉(zhuǎn)輪3，轉(zhuǎn)輪3安裝在引水管I出口端的管內(nèi)，轉(zhuǎn)輪3的輪轂與水輪機(jī)主軸連接，所述引水管I內(nèi)出口端還設(shè)有燈泡體5，在燈泡體5內(nèi)安裝發(fā)電機(jī)(圖中未畫出)，發(fā)電機(jī)輸入軸與轉(zhuǎn)輪輸出端連接。
[0021]所述轉(zhuǎn)輪3的葉片301為2片螺旋形葉片，且葉片301的包角為180°?260°，本實(shí)施例優(yōu)選240°，葉片進(jìn)口為為橢圓弧頭部。葉片301安裝在轉(zhuǎn)輪3的輪轂302上，葉片301的寬度尺寸從葉片根部沿徑向逐漸增大至引水管I內(nèi)壁。
[0022]所述轉(zhuǎn)輪3的輪轂302為紡錘型，且輪轂來流側(cè)的直徑為四分之一轉(zhuǎn)輪3的直徑，輪轂出流側(cè)的直徑為五分之一轉(zhuǎn)輪3的直徑。
[0023]所述導(dǎo)葉2為直葉片，數(shù)量為7?11片，本實(shí)施例優(yōu)選9片。這種導(dǎo)葉數(shù)量的選擇使得導(dǎo)葉之間形成的過流斷面面積為常規(guī)水輪機(jī)過流面積的2?4倍。
[0024]所述轉(zhuǎn)輪3左右兩側(cè)對(duì)應(yīng)的引水管1、擴(kuò)散管4的管道為變徑管101，且管徑沿遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪的方向逐漸變大。所述引水管I上的變徑管101的管徑變化幅度大于擴(kuò)散管4上變徑管101的管徑變化幅度。也就是說引水管I上的變徑管101的管徑變化較陡，擴(kuò)散管4上的變徑管101的管徑變化較平緩。
[0025]本實(shí)用新型水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪3僅設(shè)有2片螺旋形葉片，且葉片的包角為240°的大包角，因此可以保證具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率，且不失經(jīng)濟(jì)性。轉(zhuǎn)輪葉片之間形成開闊的流道，其過流斷面面積為常規(guī)電站的2?4倍，方便魚類順利通過轉(zhuǎn)輪流道，避免魚類遭受機(jī)械碰撞。同時(shí)，使得轉(zhuǎn)輪3內(nèi)的流體速度為lOm/s，遠(yuǎn)小于魚類生物學(xué)保護(hù)準(zhǔn)則19m/s;轉(zhuǎn)輪葉片通道內(nèi)形成的壓力隨時(shí)間的變化為488kPa/s，小于魚類生物學(xué)保護(hù)準(zhǔn)則544 kPa/s。
[0026]在工作時(shí)，水流從引水管I進(jìn)口端進(jìn)入，依次經(jīng)過容納發(fā)電機(jī)的燈泡體5、轉(zhuǎn)輪3和擴(kuò)散管4，從擴(kuò)散管4出口端流出。流動(dòng)過程中，水流與轉(zhuǎn)輪葉片301相互作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪輪轂302轉(zhuǎn)動(dòng)，將水流能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，轉(zhuǎn)輪輪轂302通過水輪機(jī)主軸帶動(dòng)燈泡體5內(nèi)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)電。本實(shí)用新型的貫流式發(fā)電水輪機(jī)具有較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，圓弧形的葉型頭部、寬闊的過流通道和平緩的壓力隨時(shí)間變化規(guī)律充分保護(hù)過機(jī)魚類免于受到損傷，同時(shí)提高能量利用率，獲得良好的能量性能。
[0027]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，包括引水管、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和擴(kuò)散管，所述引水管的出口端與擴(kuò)散管的進(jìn)口端連接，在引水管出口端沿周向均勻設(shè)置導(dǎo)葉，所述引水管出口端設(shè)有轉(zhuǎn)輪室，在轉(zhuǎn)輪室內(nèi)安裝轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪的輪轂與水輪機(jī)主軸連接，所述引水管內(nèi)出口端還設(shè)有燈泡體，在燈泡體內(nèi)安裝發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)輸入軸與轉(zhuǎn)輪輸出端連接，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪的葉片為2片，且葉片的包角為180°?260°。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪的葉片進(jìn)口為橢圓弧頭部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪葉片為螺旋形葉片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪的輪轂為紡錘型，且輪轂來流側(cè)的直徑為轉(zhuǎn)輪直徑的四分之一，輪轂出流側(cè)的直徑為轉(zhuǎn)輪直徑的五分之一O5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，其特征在于:所述導(dǎo)葉為直葉片，數(shù)量為7?11片。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪左右兩側(cè)對(duì)應(yīng)的引水管、擴(kuò)散管的管道為變徑管，且管徑沿遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪的方向逐漸變大。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，其特征在于:所述引水管上的變徑管的管徑變化幅度大于擴(kuò)散管上變徑管的管徑變化幅度。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種貫流式環(huán)境友好型水輪機(jī)，包括引水管、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和擴(kuò)散管，所述引水管的出口端與擴(kuò)散管的進(jìn)口端連接，在引水管出口端沿周向均勻設(shè)置導(dǎo)葉，轉(zhuǎn)輪安裝在引水管出口端的管內(nèi)，轉(zhuǎn)輪的輪轂與水輪機(jī)主軸連接，所述引水管內(nèi)出口端還設(shè)有燈泡體，在燈泡體內(nèi)安裝發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)輸入軸與轉(zhuǎn)輪輸出端連接，所述轉(zhuǎn)輪的葉片為2片，且葉片的包角為180°～260°。本實(shí)用新型與常規(guī)貫流式水輪機(jī)相比,本實(shí)用新型的功能主要是從多個(gè)角度保護(hù)魚類免受損傷，同時(shí)能量轉(zhuǎn)換效率較高，特別適用于低水頭電站。
【IPC分類】F03B3/12, F03B3/18, F03B3/04, F03B13/00
【公開號(hào)】CN205225561
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520995873
【發(fā)明人】劉德民, 趙永智
【申請(qǐng)人】東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日