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一种增压式多转轮轮机组

阅读:1040发布:2020-05-27

专利汇可以提供一种增压式多转轮轮机组专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 增压 式多 转轮 水 轮机 组,包括机壳、 主轴 和排水通道,所述主轴上设有至少两个转轮,所述转轮包括至少一个高于排水通道尾水位的上转轮以及至少一个低于排水通道尾水位的下转轮,所述转轮外部设有独立对应的机壳以及向转轮供水的进水管,所述进水管上朝向转轮喷射水流带动转轮和主轴转动的若干 喷嘴 ,还包括与机壳内连通的补气管路,所述补气管路向转轮补气以使转轮位于水面以上。本发明旨在提供一种保证转轮的可利用 水头 、降低效率损失、提高发电经济效益的增压式多转轮水轮机组。,下面是一种增压式多转轮轮机组专利的具体信息内容。

1.一种增压式多转轮轮机组,包括机壳(9)、主轴(7)和排水通道(1),其特征是,所述主轴(7)上设有至少两个转轮,所述转轮包括至少一个高于排水通道尾水位的上转轮(5)以及至少一个低于排水通道尾水位的下转轮(13),所述转轮外部设有独立对应的机壳(9)以及向转轮供水的进水管(11),所述进水管(11)上朝向转轮喷射水流带动转轮和主轴(7)转动的若干喷嘴(8),还包括与机壳(9)内连通的补气管路,所述补气管路向转轮补气以使转轮位于水面以上。
2.根据权利要求1所述的一种增压式多转轮水轮机组,其特征是,所述进水管(11)的尾端连接有围绕机壳(9)外周的环水管(11a),所述环水管(11a)上设有通入至机壳(9)内部的进水分管(11b),所述进水分管(11b)与喷嘴(8)连通。
3.根据权利要求1所述的一种增压式多转轮水轮机组,其特征是,所述机壳(9)外部设有多个所述进水管(11),所述进水管(11)的尾端连接有沿机壳(9)外周布置的环水管(11a),所述环水管(11a)上设有与部分喷嘴(8)对应连接的进水分管(11b)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种增压式多转轮水轮机组,其特征是,所述的进水管(11)上设有球(12)。
5.根据权利要求1所述的一种增压式多转轮水轮机组,其特征是,所述补气管路包括与大气压连通的上补气管(4)以及通入压缩空气的下补气管(2),所述上补气管(4)与所述上转轮(5)对应设置,所述下补气管(2)与所述下转轮(13)对应设置。
6.根据权利要求1所述的一种增压式多转轮水轮机组,其特征是,所述排水通道(1)包括位于上转轮(5)下方的上排水通道(1a)以及位于下转轮(13)下方的下排水通道(1b),所述下排水通道(1b)的尾端向上与上排水通道(1a)连通。
7.根据权利要求6所述的一种增压式多转轮水轮机组,其特征是,所述下排水通道(1b)上部设有充入压缩空气的尾水渠(101),尾水渠(101)沿下排水通道(1b)长度方向布置。
8.根据权利要求1所述的一种增压式多转轮水轮机组,其特征是,所述上转轮(5)下方和下转轮(13)的下方分别设有检修平台(10),所述检修平台(10)上设有连通机壳(9)的水流通孔。

说明书全文

一种增压式多转轮轮机组

技术领域

[0001] 本发明属于水轮机领域,尤其涉及一种增压式多转轮水轮机组。

背景技术

[0002] 传统的冲击式水轮机结构,受到设备制造能,运输条件的限制。单机容量难以做到大的突破,现今世界上,最大冲击机组都没有能够突破450MW。为了开发大容量、高效率的冲击式机组,满足国内水电发展的需求,目前提出了多转轮冲击式水轮机方案,如在先申请的中国专利CN109296491A,公开了一种水轮机的多层转轮结构,包括主轴和进水管,立式设置的主轴上安装有转轮,进水管下游端设有球球阀的下游端连接配水管,配水管下游端安装有喷嘴,喷嘴的位置与转轮的位置适配,转轮的数量至少为2个,在主轴上上下排列;进水管的数量至少为2个;喷嘴与转轮在位置上适配对应。然而,IEC规范水轮机的效率是依据河流上下游水位计算输入能量的,因此每层转轮高程差导致了额外的0.5% 1.5%效率损失,~由于多转轮冲击式水轮机将单机出力提高至百万千瓦,0.5% 1.5%依然是较大的发电功率~
损失,不能最大的利用电站有效水头,造成了资源的浪费。

发明内容

[0003] 本发明是为了克服现有技术中的不足,提供了一种保证转轮的可利用水头、降低效率损失、提高发电经济效益的增压式多转轮水轮机组。
[0004] 为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种增压式多转轮水轮机组,包括机壳、主轴和排水通道,所述主轴上设有至少两个转轮,所述转轮包括至少一个高于排水通道尾水位的上转轮以及至少一个低于排水通道尾水位的下转轮,所述转轮外部设有独立对应的机壳以及向转轮供水的进水管,所述进水管上朝向转轮喷射水流带动转轮和主轴转动的若干喷嘴,还包括与机壳内连通的补气管路,所述补气管路向转轮补气以使转轮位于水面以上。这样,压缩空气注入至下转轮的机壳中,降低了下转轮的水位,使下转轮在尾水位以下运行,同时上转轮可以设置在距尾水位以上的最优位置,充分利用了上游水位至转轮中心的高程差,两个转轮都在电站最优水头下运行,消除了现有技术中每层转轮高程差导致额外的0.5% 1.5%效率损失,提高了水轮机组运行~
效率和电站经济效益。
[0005] 作为优选,所述进水管的尾端连接有围绕机壳外周的环水管,所述环水管上设有通入至机壳内部的进水分管,所述进水分管与喷嘴连通。
[0006] 作为优选,所述机壳外部设有多个所述进水管,所述进水管的尾端连接有沿机壳外周布置的环水管,所述环水管上设有与部分喷嘴对应连接的进水分管。每个转轮同时配备多个进水管,有效缩减了进水阀和配水管尺寸,也降低了设计与运输难度。
[0007] 作为优选,所述的进水管上设有球阀。
[0008] 作为优选,所述补气管路包括与大气压力连通的上补气管以及通入压缩空气的下补气管,所述上补气管与所述上转轮对应设置,所述下补气管与所述下转轮对应设置。上转轮位于尾水位以上,上补气管采用自然补气方式,节约能量消耗。下转轮位于尾水位以下,采用压缩空气补气,使得下转轮完全暴露在空气中,降低下转轮的运行阻力。
[0009] 作为优选,所述排水通道包括位于上转轮下方的上排水通道以及位于下转轮下方的下排水通道,所述下排水通道的尾端向上与上排水通道连通。这样,流经上转轮的水流进入到上排水通道中,流经下转轮的水流进入到下排水通道中,上转轮的水流不会影响到下转轮运行,可有效保证发电效率。
[0010] 作为优选,所述下排水通道上部设有充入压缩空气的尾水渠,尾水渠沿下排水通道长度方向布置。当水通过机壳时,空气溶解在水中,通过尾水渠可使得水流中的空气释放到尾水渠,有利于保证下转轮的机壳中空气压力稳定。
[0011] 作为优选,所述上转轮下方和下转轮的下方分别设有检修平台,所述检修平台上设有连通机壳的水流通孔。
[0012] 本发明的有益效果是:(1)上转轮位于尾水位以上的最优位置,下转轮位于尾水位以下,充分利用了水位的高程差,减小了水头损失,提高了能量利用率;(2)通过大气自然补气方式和压缩空气补气方式结合,使得上转轮和下转轮均暴露在空气中,提高整个机组的利用水头,提高电站经济效益。附图说明
[0013] 图1是本发明的一种结构示意图;图2是本发明进水管的一种结构布置示意图;
图3是本发明进水管的另一种结构布置示意图。
[0014] 图中:排水通道1,上排水通道1a,下排水通道1b,尾水渠101,下补气管2,系统管路3,上补气管4,上转轮5,轴承6,主轴7,喷嘴8,机壳9,检修平台10,进水管11,环水管11a,进水分管11b,球阀12,下转轮13,排水通道尾水位14。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
[0016] 如图1所示的实施例中,一种增压式多转轮水轮机组,包括机壳9、主轴7和排水通道1,主轴7上设有至少两个转轮,本实施例中共有两个转轮,包括一个上转轮5和一个下转轮13。上转轮5和下转轮13固定在主轴7上,主轴7上设有与机壳9定位的轴承6,轴承采用固定轴瓦或者可调分瓦结构,轴承的位置可以布置在转轮下方,也可布置在转轮上方,也可以布置在多个转轮之间。甚至可以取消水轮机轴承,共用发电机轴承。轴承位置及数量根据轴系计算结果,选择合理位置,方便检修及维护。
[0017] 转轮外部设有独立对应的机壳9以及向转轮供水的进水管11,机壳9和进水管11设置在隔离混凝土中,机壳9保持密封,进水管11上朝向转轮喷射水流带动转轮和主轴7转动的若干喷嘴8。此外,还设有系统管路3,通过传递液压介质,开启或关闭喷嘴8。如图2所示,进水管11的尾端连接有围绕机壳9外周的环水管11a,环水管11a上设有通入至机壳9内部的进水分管11b,进水分管11b与喷嘴8连通。除了上述方案之外,也可以在机壳9外部设有多个进水管11,如图3所示,机壳9外部设有两个进水管,进水管11的尾端连接有沿机壳9外周布置的环水管11a,其中一个进水管的环水管11a上设有与一半喷嘴对应连接的进水分管11b,另一个进水管的环水管11a上设有与其余一半喷嘴对应连接的进水分管11b。进水管11上设有球阀12,机组检修或者紧急情况下通过球阀12切断水流,根据进水管布置情况可以分层布置多个球阀,也可同一层布置多个球阀。
[0018] 排水通道1包括位于上转轮5下方的上排水通道1a以及位于下转轮13下方的下排水通道1b,下排水通道1b的尾端向上与上排水通道1a连通。上排水通道1a内的水位为尾水位,上转轮5的位置高于排水通道尾水位14,而下转轮13的位置低于排水通道尾水位14。下排水通道1b上部设有充入压缩空气的尾水渠101,尾水渠101位于隔离混凝土结构中,尾水渠101沿下排水通道1b长度方向布置。
[0019] 为了保证转轮暴露在空气中,还设置了补气管路与机壳9内连通,补气管路向转轮补气以使转轮位于水面以上。补气管路包括与大气压力连通的上补气管4以及通入压缩空气的下补气管2,上补气管4与上转轮5对应设置,上补气管4通入到上转轮5的机壳9内。下补气管2与下转轮13对应设置,并且下补气管2与空压机等空气压缩设备连接,下补气管2通入到下转轮13的机壳9内。
[0020] 上转轮5下方和下转轮13的下方分别设有检修平台10,提供转轮喷嘴8检修维护的操作平台,检修平台10上设有连通机壳9的水流通孔,引导通过转轮后的水流平稳进入排水通道1。
[0021] 在实际运行过程中,在机组运转前需要对转轮进行补气,其中上转轮5补气位置可以通过机壳9转轮进行补气,也可以开启上补气管4对转轮进行补气,使得上转轮5在距尾水位以上的最优位置,充分利用了上游水位至转轮中心的高程差。同时压缩空气通过下补气管2注入至下转轮13的机壳9中,降低了下转轮13的水位,使下转轮13在尾水位以下。水流从进水管11通过各个喷嘴8作用于转轮外缘的水斗上,推动转轮连同主轴7一起转动。流经上转轮5的水流向下从上排水通道1a排出机壳9。流经下转轮13的水流向下进入到下排水通道1b中,下排水通道1b设有尾水渠101,水流经过尾水渠101时水中的空气释放到尾水渠101,水最终从下排水通道1b排出机壳9并与上排水通道1a汇合。
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