专利名称：大型竖井贯流式水轮发电机组的制作方法
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勻分散。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-5丽、转轮直径F2. 5m_F5. Om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。
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。
具体实施例方式参照附图，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；
所述的混凝土竖井2的两侧分别设有绕过竖井且与转轮匹配的水流流道10，所述的竖井2的横截面呈流线型，水流在水轮机的活动导叶4处汇合、并进入水轮机的转轮室，水流冲击水轮机转轮3、带动水轮机输出轴6旋转；
所述的活动导叶4通过固定座5固定于竖井2的混凝土厂房上。活动导叶4起到调节水流的流量和方向的作用。所述的水轮机的单机容量为1. 5MW-5MW、转轮直径为F2. 5m_F5. 0m。所述的固定座5呈管型，所述的固定座5的轴向方向正交于所述的水轮机的轴向方向。管型的固定座是水轮发电机组的主要受力部件，机组所受的外力通过管型的固定座传递到混凝土厂房上。所述的水轮 机的输出轴6通过组合轴承7与增速器8的输入轴连接，所述的增速器8的输出轴与发电机9的输入轴连接，所述的发电机9、增速器8和组合轴承7均固定于竖井2的混凝土厂房1上。所述的增速器8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1的混凝土基础上，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勻分散。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。本发明能够将单机容量1. 5MW-5丽、转轮直径F2. 5m_F5. Om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。本发明具有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。本发明的竖井贯流轴承及冷却系统采用稀油润滑强迫循环方式。所述的竖井中设有稀油站。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
1.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。
2.如权利要求1所述的大型竖井贯流式水轮发电机组，其特征在于所述的水轮机的单机容量为1. 5MW-5MW、转轮直径为F2. 5m_F5. Om。
3.如权利要求1或2所述的大型竖井贯流式水轮发电机组，其特征在于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。
4.如权利要求3所述的大型竖井贯流式水轮发电机组，其特征在于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基础上。
5.如权利要求4所述的大型竖井贯流式水轮发电机组，其特征在于所述的增速器为齿轮增速器，所述的水轮机转轮采用定桨形式。
全文摘要
大型竖井贯流式水轮发电机组，包括发电机、水轮机和连接发电机和水轮机的增速器，发电机和水轮机置于水轮机上游的混凝土竖井中；混凝土竖井的两侧分别设有绕过竖井的水流流道，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；活动导叶通过固定座固定于竖井的混凝土基础上。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。
文档编号F03B13/00GK102434360SQ201110363608
公开日2012年5月2日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者俞剑锋, 刘长陆, 程文韬, 许忠强, 谢亚琴, 陈立卫, 陈金林 申请人:杭州江河水电科技有限公司, 水利部杭州机械设计研究所