[发明专利]大型竖井贯流式水轮发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及应用于低水头电站的大型竖井贯流式水轮发电机组，属于流体机械及水电工程设备技术领域，特别涉及到水轮发电机组的设计技术领域。

背景技术

我国水电资源经过大规模快速开发，中、高水头经济指标好的站点已经越来越少。低水头径流式电站的开发已经进入实质性阶段。这些电站水头在2～5m之间，库区淹没面积小，移民数量少。但由于机电设备投资占整个电站建设投资的比重大，电站单位千瓦投资成本较高，项目不容易实施。

目前应用于低水头电站最为常见的机组是灯泡贯流式机组。但当电站水头变低时，机组的转速变低，若仍采用灯泡贯流式机组，水轮发电机组尺寸巨大，制造成本很高，电站单位千瓦投资高，经济指标极差。因此，开发大型竖井贯流式水轮发电机组应用于低水头径流式电站，有效缩减机电设备成本、降低开发费用成为当务之急。

发明内容

为克服现有技术的水轮发电机组尺寸巨大，制造成本高，开发费用高的缺点，本发明提供了一种能够有效缩减机组成本，提高机组发电效率和经济性能的大型竖井贯流式水轮发电机组。

大型竖井贯流式水轮发电机组，包括发电机、水轮机和连接所述的发电机与水轮机的增速器、组合轴承，所述的发电机、增速器和组合轴承置于所述的水轮机上游的混凝土竖井中；

其特征在于：所述的混凝土竖井的两侧分别设有绕过竖井的水流流道，所述的竖井的横截面呈流线型，水流在水轮机的活动导叶处汇合、并进入水轮机的转轮室，水流冲击水轮机转轮、带动水轮机输出轴旋转；

所述的活动导叶通过导水机构固定于固定座所在的混凝土厂房上，导水机构对导叶进行调节以控制水流流量和方向。

进一步，所述的水轮机的单机容量为1.5MW-5MW、转轮直径为F2.5m-F5.0m。

进一步，所述的固定座呈管型，所述的固定座的轴向方向正交于所述的水轮机的轴向方向。

进一步，所述的水轮机的输出轴通过组合轴承与增速器的输入轴连接，所述的增速器的输出轴与发电机的输入轴连接，所述的发电机、增速器和组合轴承均固定于竖井的混凝土厂房上。

进一步，所述的增速器为齿轮增速器。

本发明的技术构思是：将发电机布置在水轮机的上游的混凝土竖井中，竖井的断面呈流线型，水流从竖井两侧的水流流道内流入，在水轮机活动导叶处汇合、并进入水轮机的转轮室，活动导叶将水流导入水轮机转轮室内，水流冲击转轮桨叶，通过转轮桨叶转换能量带动机组转动。

水轮机转轮带动水轮机的输出轴转动，水流产生的对水轮机的轴向推力通过组合轴承传递至混凝土中，转轮的旋转能量经组合轴承和齿轮增速器传递至发电机的输入轴，从而产生电能。

通过管型固定座将导水机构固定于混凝土上，能够将水流对导叶的水推力传递到混凝土厂房上，管型固定座正交于水轮机轴向方向，有利于将水流的水推力朝四周均匀分散。

通过设置增速器可以将由水轮机转轮形成的转速提高4-6倍，从而减小发电机的尺寸，结构紧凑，使竖井能具有足够的空间容纳发电机组。

发电机布置在开敞的竖井内，通风、防潮条件良好，有效地解决了封闭式发电机普遍存在的通风散热难题，机组运行可靠、维护方便。

本发明实现了转桨式操作机构，运行过程中转轮桨叶和导叶保持协联关系，提高了发电效率，在水头变幅及流量变化大的情况下均能平稳发电且保持较高的效率。

随着增速器技术的不断进步，大型竖井贯流机型在容量上也大幅提升，最大出力可达到5MW以上。

本发明能够将单机容量1.5MW-5MW、转轮直径F2.5m-F5.0m的大型竖井贯流式水轮发电机组应用于2～5m超低水头电站。

本发明具有能够有效缩减机组成本，提高机组发电效率和经济性能的优点。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的俯视图。

混凝土厂房1，混凝土竖井2，转轮3，活动导叶4，管型座5，主轴6，组合轴承7，增速器8，发电机9，机组流道10。

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明：

大型竖井贯流式水轮发电机组，包括将旋转的机械能转换为电能的发电机9、水轮机部分、连接所述的发电机9与将水流的动能和势能转换为旋转的机械能的水轮机转轮3的主轴6、将转轮的转速增速到发电机的转速以减小发电机尺寸的增速器8、和支撑转动部件并将水的推力传递到混凝土厂房的组合轴承7，所述的发电机9、增速器8和组合轴承7置于所述的水轮机上游的混凝土竖井2中；