[发明专利]一种双涵道水轮机发电系统

说明书

本发明公开了一种双涵道水轮机发电系统，包括内涵道，所述内涵道中设有水轮机发电单元，所述内涵道的外侧套设有外涵道，内涵道和外涵道的出水侧设有共用的扩散器。本发明首创了由内涵道和外涵道构成的双涵道系统，外涵道对水流起到加速作用，加速后的水流排入扩散器，在扩散器内部形成多束高速射流，高速射流将减小扩散器内部的压力，对内涵道的水流起到加速作用，提高整个发电系统的效率；同时，本发明包括可变襟翼式水轮机及双级水轮机发电系统，可以改善低流速下水轮机的自启动系能，提高水能利用率。本发明具有水能利用率高、结构简单、使用寿命长、适应水域广、灵活度高的优点。

技术领域

本发明涉及无坝式水轮机发电系统的结构改进，具体涉及一种双涵道水轮机发电系统。

背景技术

全球化石燃料储备的枯竭与日益严重的环境问题，使得人们不得不重点发展适宜生态环境的可再生替代能源。水能的清洁性、可再生性及其大规模应用技术的成熟，使水力发电成为技术最成熟、最具开发条件和最有发展前景的清洁发电方式。目前我国传统的水电开发方式主要是筑坝蓄水，增加水的势能，提高水轮机的转速。但是，这种水电开发方式对环境有一定的破坏，而且需要移民，前期投资大。因此，无坝式水轮机发电技术由于不需要筑坝蓄水、对环境影响小、不需要移民、投资小，具有广泛的应用前景。

申请号为CN201710395877.9的中国专利文献公开了一种浮管式水力发电系统，该系统虽然无需筑坝，但是，该发电站还存在一些问题：其导流增速壳体的增速效果通过传统的逐渐减小壳体截面积以及扩散器来实现，对水流的增速效果并不明显，水能利用率不高；采用浮管的固定方式，只能利用河流上层的水流；提高单机容量只能通过提高入口截面积和水轮机叶片长度，而此方案将显著增大整个系统的质量，需要更大的浮管来支持整个系统，提高了生产和部署的复杂程度，同时更长的水轮机叶片使水轮机有更大的转动惯量，难以启动。申请号为CN 201511014030.9的中国专利文献公开了一种阻力型水轮机及水力发电系统，该系统虽然也无需筑坝，自启动性能好，稳定性高，但是阻力型水轮机的效率偏低。

此外，公开号为CN105697224B、CN105736213B、CN105736227B、CN105736230B和CN105736231B的螺旋形叶片水平轴潮流能水轮机系列，具有易于维护、可靠性高和对水生物保护好等优点，但是由于结构过于简单，没有水流加速装置，难以提高水轮机的单机容量，且随着容量提高，启动更加困难。

总体而言，不论是应用于河流的无坝式发电还是海洋潮流能发电的水轮机发电系统，都存在自启动困难或者发电效率低的问题，因此使其应用受到了限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种双涵道水轮机发电系统，本发明具有水能利用率高、结构简单、使用寿命长、适应水域广、灵活度高的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种双涵道水轮机发电系统，包括内涵道，所述内涵道中设有水轮机发电单元，所述内涵道的外侧套设有外涵道，所述内涵道和外涵道的出水侧设有共用的扩散器；所述水轮机发电单元包括相互连接的水轮机和发电机，所述水轮机的前侧设有前离心式自洁泵叶、后侧设有后离心式自洁泵叶；所述扩散器为由导流板形成的多节环状结构或者螺旋状结构，且相邻的导流板之间的间隙形成喷嘴，所述扩散器通过喷嘴与内涵道的后侧连通；所述喷嘴在流向上排列呈阶梯状，并且喷嘴在周向上环绕的尺寸沿流向逐渐增加。

优选地，所述水轮机包括一级水轮机和二级水轮机，所述发电机包括一级发电机和二级发电机，所述一级水轮机、一级发电机之间连接有一级主轴，所述二级水轮机、二级发电机之间连接有二级主轴，所述一级水轮机和二级水轮机的转动方向相反，所述前离心式自洁泵叶设于一级水轮机的前侧、后离心式自洁泵叶设于二级水轮机的后侧。