一种安全泄压发电水轮机的制作方法

本实用新型涉及发电与储能技术装备领域，具体的说，是一种安全泄压发电水轮机。

背景技术：

水轮机在大型水电站中有大量的应用，但是当水电站附近的河流水质较差时，过机水流中泥沙及硬质颗粒含量高，据实测资料统计，部分流域悬移质输沙量142万吨，悬移质最大粒径1.73mm，中数粒径0.057mm，平均粒径0.254mm，莫氏硬度大于5的矿物有石英、长石、硅质岩屑等；同时在流域中推移质输沙量为5.5万吨，推悬比为10%，中数粒径70mm，平均粒径为105mm。多年平均含沙量0.831kg/m3，汛期平均砂量为1.28kg/m3，因而在利用水力发电时，过机水流泥沙及硬质颗粒含量对过流部件影响最为严重，及其容易对水轮机过流部件造成十分严重的磨损。

过流部件严重磨损后造成转轮与顶盖密封环配合间隙增加，密封效果变差，从而导致水轮机顶盖压力不断增加，这对水轮机顶盖本体、连接螺栓、顶盖排水管等承压部件影响巨大，顶盖压力上升并长期保持在较高压力运行给水轮机安全运行带来的潜在隐患十分巨大，后果也非常严重，甚至可能导致顶盖螺栓疲劳断裂，水淹厂房的极端后果俄罗斯萨扬电站曾发生过顶盖螺栓断裂、水淹厂房事故。

技术实现要素：

本实用新型的内容在于提供一种安全泄压发电水轮机，以解决当水轮机的过流部件发生不可避免的磨损后，造成水轮机顶盖内压力不断增加，容易出现安全事故的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术手段：

一种安全泄压发电水轮机，包括安装底环，所述安装底环的下部连通有尾水管，所述安装底环的上方设置有安装顶盖，所述安装底环与所述安装顶盖之间安装有竖直的导流板，所述安装底环与所述安装顶盖之间的空隙连通有进水弯管的侧壁，所述安装底环的内环设置有带有导片的转轮，所述转轮的顶部转动中心安装有转动轴，所述转动轴竖直穿过所述安装顶盖，所述转动轴与所述安装顶盖之间通过密封轴承连接，所述安装顶盖与所述密封轴承连接的位置设置有向上凸出的加固部，所述安装顶盖上设置有将其内外贯通的泄压通道，所述泄压通道内移动安装有能将其堵住的移动块，所述移动块的一端从所述泄压通道的顶端伸出，并安装有支撑块，所述移动块伸出所述安装顶盖的部分套设有弹簧圈，所述弹簧圈的两端分别与支撑块的底面以及安装顶盖的表面固定。

作为优选的，所述导流板的顶端和底端分别与所述安装顶盖的地面以及安装底环的顶面焊接固定，所述导流板沿所述安装底环的周向均匀设置。

进一步的，所述转轮包括转动顶盖和转动底环，所述转动顶盖与所述转动底环之间安装有用于接收动力的导片，所述导片的承力面朝向水流，且与水流方向呈钝角。

更进一步的，所述导片沿所述转动底环的周向均匀分布。

更进一步的，所述安装顶盖与所述转动顶盖之间安装有顶盖密封圈。

更进一步的，所述移动块的底端设置有限位锥，所述限位锥的锥部朝向所述转轮。

更进一步的，所述导流板的顶端安装有转动杆，所述转动杆竖直穿过所述安装顶盖，所述转动杆上设置有外螺纹，所述转动杆的伸出端安装有锁紧螺母，所述导流板的底端安装有转动镶嵌块，所述转动镶嵌块的定位端转动安装在所述安装底环内，所述转动镶嵌块的连接端与所述导流板的底端固定。

与常见的发电水轮机相比，具有以下有益效果：当水轮机的过流部即带有导片的转轮等部件出现磨碎，使安装顶盖内的压力增加后，当达到会造成安全隐患的压力后，会让移动设置在泄压通道中的移动块向外移动，在移动块向外移动的过程中，会拉升套设在移动块伸出端的弹簧圈，使弹簧圈发生弹性形变，在移动块持续向外移动的过程中，当移动块的底端脱出泄压通道后，能够让安装顶盖内部与外部连通，从而对安装顶盖进行泄压，降低安装顶盖内的压力，从而避免了因为安装顶盖内压力过大，而造成安装顶盖内的连接件断裂等问题，造成严重的安全事故。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图3为本实用新型进水状态的结构示意图。

图4为图1中a处的局部放大结构示意图。

其中，1-安装底环、2-尾水管、3-安装顶盖、4-导流板、5-进水弯管、6-导片、7-转轮、71-转动顶盖、72-转动底环、8-转动轴、9-密封轴承、10-加固部、11-泄压通道、12-移动块、13-安装顶盖、14-弹簧圈、15-顶盖密封圈、16-限位锥、17-转动杆、18-锁紧螺母、19-转动镶嵌块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

首先请参考图1、图2以及图3所示的，一种安全泄压发电水轮机，包括安装底环1，所述安装底环1的下部焊接连通有尾水管2，前述的安装底环1是中空的设计，安装底环1的环形通道与尾水管2连通，尾水管2用于排水；所述安装底环1的上方设置有安装顶盖3，所述安装底环1与所述安装顶盖3之间安装有竖直的用于导流的导流板4，前述导流板4均匀环绕设置在安装底环1的顶面，所述安装底环1与所述安装顶盖3之间的空隙连通有进水弯管5的侧壁，此时请参考图3所示的，进水弯管5中的箭头方向即为水流方向，而相邻两个导流板4之间的空间用于将进水弯管5中的水流导向安装底环的内环，前述导流板4之间形成的空间(通道)朝向进水弯管5中水流方向倾斜(并不与水流方向平行)，也就是说前述的倾斜是指导流板4位于安装底环1内环侧和外环侧的两侧，导流板4的外环侧相对于其内环侧在沿着进水弯管5中的水流方向的上游位置；所述安装底环1的内环设置有带有导片6的转轮7，前述导片6的高度与前述导流板4的高度相同，并且导片6能够在从导流板4形成的通道中水流的带动下，让转轮7转动，所述转轮7的顶部转动中心安装有转动轴8，所述转动轴8竖直穿过所述安装顶盖3，且转动轴8与发电装置传动连接，所述转动轴8与所述安装顶盖3之间通过密封轴承9连接，所述安装顶盖3与所述密封轴承9连接的位置设置有向上凸出的加固部10用于让转轮7的转动更加稳定，让转动7在转动的过程中，使安装顶盖3能够承受更大的外力，所述安装顶盖3上设置有将其内外贯通的泄压通道11，前述的泄压通道11可以是采用竖直设置的方式，在泄压通道11内移动安装有能将其堵住的移动块12，前述的移动块12的直径略小于泄压通道11的内径，同时在移动块12的外表粘结有橡胶垫，让橡胶垫与泄压通道11内壁的接触，从而增加移动块12的密闭性，所述移动块12的一端从所述泄压通道11的顶端伸出，并安装有支撑块13，所述支撑块13的横截面积大于所述移动块12的横截面积，所述移动块12伸出所述安装顶盖3的部分套设有弹簧圈14，所述弹簧圈14的两端分别与支撑块13的底面以及安装顶盖3的表面固定，其中，弹簧圈14根据其实用情况选择，例如请参考图4中所示的l为移动块12的伸入长度，即在实际使用中，弹簧圈14的形变量，当弹簧圈14达到l的形变量后，移动块12脱出泄压通道11，开始泄压。在选择时，在确定了安装顶盖3的内壁核定压力后(即其最大能承受的压力)，根据泄压通道11的横截面积换算出移动块12的底端所受到的推力的大小，再根据胡克定律，设置弹簧圈14形变量为l，而弹簧圈14的弹性系数选择其在形变量为l时，产生的弹力小于前述移动块12的底端受到的推力，这样来达到最佳的保护效果，起到及时泄压的目的，而实际上，当安装顶盖3内开始产生压力后，就会开始推动移动块12向上移动，当弹簧圈14产生l的形变量后，此时安装顶盖3内的压力已经较大，而恰好此时移动块12的底端已经位于泄压通道11的顶端，当安装顶盖3内的压力再次增大后，就会将移动块12退出，让泄压通道11连通外部开始泄压；需要说明的是，将弹簧圈14在形变量为l时产生的弹力设置为小于极端情况下移动块12的底端受到的推力，更为重要的一点是，当移动块12的外部添加橡胶圈后，会在一定程度上增加移动块12与泄压通道11之间的摩擦力，所产生摩擦力也能够阻止移动块12的向上移动，从而并不需要将弹簧圈14设置为恰好满足安装顶盖3内部最大压力的配置。

在本实施例中，当水轮机的过流部即带有导片6的转轮7等部件出现磨碎，使安装顶盖3内的压力增加后，当达到会造成安全隐患的压力后，会让移动设置在泄压通道11中的移动块12向外移动，在移动块12向外移动的过程中，会拉升套设在移动块12伸出端的弹簧圈14，使弹簧圈14发生弹性形变，在移动块12持续向外移动的过程中，当移动块12的底端脱出泄压通道11后，能够让安装顶盖3内部与外部连通，从而对安装顶盖3进行泄压，降低安装顶盖3内的压力，从而避免了因为安装顶盖3内压力过大，而造成安装顶盖3内的连接件断裂等问题，造成严重的安全事故。

实施例2

在实施例1的基础上，所述导流板4的顶端和底端分别与所述安装顶盖3的地面以及安装底环1的顶面焊接固定，所述导流板4沿所述安装底环1的周向均匀设置；从而让导流板4与安装顶盖3以及安装底环1的固定更加的牢固，让导流板4的导流引导效果更好，让水流能够更均匀的作用在转轮7的导片6上。

实施例3

在实施例2的基础上，所述转轮7包括转动顶盖71和转动底环72，所述转动顶盖71与所述转动底环72之间安装有用于接收动力的导片6，所述导片6的承力面朝向水流，且与水流方向呈锐角(如图3中箭头表示的水流方向与导片6的夹角)，所述导片6沿所述转动底环72的周向均匀分布；同时前述的转动顶盖71靠近安装顶盖3，转动顶盖71是原板结构，转动底环72设置在安装底环1的内环部，转动底环72、转动顶盖71以及刀片6三者形成的空腔通过转动底环72的内环通道与尾水管2连通，即在排水的过程中，水流能够顺利流入尾水管中，同时让刀片6能够更好的接收到水流的冲击，从而让其能够更好的转动。

实施例4

在实施例3的基础上，所述安装顶盖3与所述转动顶盖71之间安装有顶盖密封圈15，以提高转动顶盖71与安装底盖3之间的密封性能。

实施例5

在实施例4的基础上，所述移动块12的底端设置有限位锥16，所述限位锥16的锥部朝向所述转轮7，前述的限位锥16的顶端，这里所说的顶端是指限位锥16的圆形面，其顶端的直径与移动块12的直径相同，并与移动块12的底端焊接固定，前述限位锥16的底端，这里的底端是指的限位锥16的锥形面，限位锥16的底端朝向与移动块12相对的一端，这样当移动块12在向上移动到极限距离，即移动块12的底端移出泄压通道11后，限位锥16依旧能够在泄压通道11中进行限位作用，而限位锥16的直径逐渐降低，能够不影响泄压通道11的泄压过程，同时当泄压完成后，限位锥16部分还在泄压通道11内部的锥体能够起到引导的作用，将移动块12引入泄压通道11中。

实施例6

在实施例5的基础上，请再参考图2所示的，为了能够调节导流板4的朝向，让操作人员能够根据需求调节导流板4让导流板4能够起到最佳的导流效果，所述导流板4的顶端安装有转动杆17，所述转动杆17竖直穿过所述安装顶盖3，所述转动杆17上设置有外螺纹，所述转动杆17的伸出端安装有锁紧螺母18，所述导流板4的底端安装有转动镶嵌块19，所述转动镶嵌块19的定位端转动安装在所述安装底环1内，所述转动镶嵌块19的连接端与所述导流板4的底端固定，这样当需要调节时，松开锁紧螺母18，手动转动转动杆17，从而让导流板4开始转动，调节导流方向，当调节至需要位置后，再将锁紧螺母18锁紧，防止导流板4继续转动。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。