水轮机性能测试装置制造方法
【专利摘要】水轮机性能测试装置，属于机械设备领域，包括水轮机、大转轴、固定架、锁紧螺母、连接板、电机轴、步进电机、法兰轴承、皮带、小转轴和固定孔，所述固定架内通过上下法兰轴承安装有多个大转轴，大转轴下安装有水轮机，上下法兰轴承通过锁紧螺母进行固定，连接板安装在固定架中部，连接板上开有多个固定孔，连接板一端安装有电机轴，电机轴上为步进电机，连接板另一端安装有小转轴，小转轴、大转轴和电机轴上套有皮带。所述连接板垂直安装在固定架中部。所述弹电机轴上设有扭矩传感和转速传感器。所述固定架为矩形结构，内设矩形槽体，槽体与法兰轴承为滑动配合，所述固定架中部设有通孔，用于和固定孔配合，所述小转轴安装在连接板的固定孔中。
【专利说明】水轮机性能测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及水轮机性能测试装置，属于机械设备领域。
【背景技术】
[0002]海洋经济已跨入以高新技术引领的新时代，以海洋高新技术为首要特征的战略性海洋新兴产业，将加速海洋经济结构的深度调整和升级换代，成为各国争相抢占的科技制高点。世界各主要海洋国家普遍重视海洋可再生能源的开发利用。美国把促进可再生能源的发展作为国家能源政策的基石，是世界上开发利用可再生能源最多的国家；英国从2 O世纪7 O年代以来制定了强调能源多元化的能源政策，鼓励发展包括海洋能在内的多种可再生能源，目前已具有建造各种规模的潮汐电站技术力量；日本成立了海洋科学技术中心等十多个科研机构。
[0003]潮汐能是海洋能源开发领域较为活跃的一个分支，其发电方式与普通水利发电原理类似，利用高、低潮位之间的落差，推动换能元件——水轮机旋转，带动发电机发电。水轮机的结构形式在这一过程中起到至关重要的作用。根据结构形式的不同，分为水平轴、竖轴和横轴式水轮机。较之于水平轴水轮机和横轴水轮机，竖轴水轮机式潮流能发电装置具有流向适应性强，适合大规模阵列布置等特点，具有很强的应用优势。根据水轮机搭载载体形式的不同分为漂浮式、坐底式和桩柱式3种潮流能发电系统.与坐底式和桩柱式潮流能发电装置相比，漂浮式潮流能发电装置结构简单，制造成本低，安装运输方便，平台甲板宽敞，便于发电机组的布置和人员的操作，基于竖轴水轮机的漂浮式潮流能发电装置融合了竖轴水轮机和漂浮式载体的优点，近年来成为潮流能发电研究和应用的热点.从目前收集到的文献看，针对竖轴水轮机的研究大多是通过分析在给定转速及来流情况下叶片上的转矩特性。有些使用大涡模方法模拟研究了竖轴风力机在非稳态流下的气动性能，有些利用面元法，建立多个叶片非定常运动涡元模型，分析了多叶片共同运动时叶片与尾涡及叶片间的干扰效应。有些为了提高竖轴变攻角潮流能水轮机能量利用率，建立了该类水轮机在不同工况下的数学优化模型，以直叶片摆线式水轮机为原型应用遗传算法结合计算水轮机水动力的流管模型进行优化求解，给出了优化后叶轮能量利用率系数、叶片攻角和偏角随位置角的变化规律，并据此分析了该类轮机流体动力性能改变的规律及其原因。汪鲁兵以潮流发电水轮机的设计为研究背景，分析和总结了基于动量定理方法的四种流管模型(单盘面-单流管模型、双盘面-单流管模型、单盘面-多流管模型和双盘面-多流管模型)在竖轴变攻角水轮机的水动力性能计算中的应用，特别是能量利用率预报方面的应用。张亮从提高潮流水轮机的效率出发，参照风力机扩散器原理设计了一种适用于竖轴直叶片水轮机的导流罩.主要考虑潮流工作流场对称性的特点，提出了二大类型6种导流罩设计模型方案；应用F Iuent软件进行水动力性能计算，确定流速大，阻力小的S3为最优型线，但这些研究通常情况下，目前关于该类型潮流能发电装置的研究多限于对单个水轮机性能的研究，对水轮机组相互干扰的研究较少。在实际运用中一般都是一个载体之上布置多个水轮机，水轮机之间会产生干扰效应，开发一套测试装置研究水轮机之间的相互干扰，目前是一个急需解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供水轮机性能测试装置。
[0005]本发明要解决的是现有研究都是针对单个水轮机的不足。
[0006]水轮机性能测试装置，包括水轮机、大转轴、固定架、锁紧螺母、连接板、电机轴、步进电机、法兰轴承、皮带、小转轴和固定孔，所述固定架内通过上下法兰轴承安装有多个大转轴，大转轴下安装有水轮机，上下法兰轴承通过锁紧螺母进行固定，连接板安装在固定架中部，连接板上开有多个固定孔，连接板一端安装有电机轴，电机轴上为步进电机，连接板另一端安装有小转轴，小转轴、大转轴和电机轴上套有皮带。
[0007]所述连接板垂直安装在固定架中部。
[0008]所述弹电机轴上设有扭矩传感和转速传感器。
[0009]所述固定架为矩形结构，内设矩形槽体，槽体与法兰轴承为滑动配合，以实现对多个大转轴的同时固定并不影响传动结构。
[0010]所述固定架中部设有通孔，用于和固定孔配合，实现固定架与连接板的活动配合与调节。
[0011]所述小转轴安装在连接板的固定孔中。
[0012]本发明的优点:本设备可以对多个水轮机的相互干扰进行测试，更加真实的模拟海上的实际水轮机发电状态，对于后续的水轮机性能提升具有重要意义，应具有广泛的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明水轮机性能测试装置的俯视图；
图2是本发明水轮机性能测试装置的仰视图；
图中:1、水轮机2、大转轴3、固定架4、锁紧螺母5、连接板6、电机轴7、步进电机
8、法兰轴承9、皮带10、小转轴11、固定孔。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
[0015]水轮机性能测试装置，包括水轮机1、大转轴2、固定架3、锁紧螺母4、连接板5、电机轴6、步进电机7、法兰轴承8、皮带9、小转轴10和固定孔11，所述固定架3内通过上下法兰轴承8安装有多个大转轴2，大转轴2下安装有水轮机1，上下法兰轴承8通过锁紧螺母4进行固定，连接板5安装在固定架3中部，连接板5上开有多个固定孔11，连接板5 —端安装有电机轴6，电机轴6上为步进电机7，连接板5另一端安装有小转轴10，小转轴10、大转轴2和电机轴6上套有皮带9。
[0016]所述连接板5垂直安装在固定架3中部。
[0017]所述电机轴6上设有扭矩传感和转速传感器。
[0018]所述固定架3为矩形结构，内设矩形槽体，槽体与法兰轴承8为滑动配合，以实现对多个大转轴2的同时固定并不影响传动结构。[0019]所述固定架3中部设有通孔，用于和固定孔11配合，实现固定架3与连接板5的活动配合与调节，同时还可以方便的调节皮带9与个转轴之间的接触面积，以最大限度的获得传动力。
[0020]所述小转轴10安装在连接板5的固定孔11中，当皮带9松动时，可通过小转轴10位置的变化将皮带9进行拉紧，以实现动力的有效传递。
[0021]本发明的使用方法:根据实际需要将多个水轮机I固定在固定架3上，由步进电机7通过皮带9带动其转动，同时电机轴6上设有扭矩传感和转速传感器与电脑系统相连接，利用CFD方法分析垂直轴水轮机的水动力性能，同时在拖曳水池中进行模型试验验证，同时考虑到水轮机在浮式载体上的布置，研究两个或多个水轮机之间的水动力干扰特性。能够分析水轮机间距、来流速度大小以及来流速度方向对水轮机组干扰特性的影响，可以为潮流能的开发提供技术支持。
【权利要求】
1.水轮机性能测试装置，包括水轮机(1)、大转轴(2)、固定架(3)、锁紧螺母(4)、连接板(5)、电机轴(6)、步进电机(7)、法兰轴承(8)、皮带(9)、小转轴(10)和固定孔(11)，其特征是:所述固定架(3)内通过上下法兰轴承(8)安装有多个大转轴(2)，大转轴(2)下安装有水轮机(1)，上下法兰轴承(8)通过锁紧螺母(4)进行固定，连接板(5)安装在固定架(3)中部，连接板(5 )上开有多个固定孔(11)，连接板(5 ) —端安装有电机轴(6 )，电机轴(6 )上为步进电机(7 )，连接板(5 )另一端安装有小转轴(10 )，小转轴(10 )、大转轴(2 )和电机轴(6 )上套有皮带(9)。
2.根据权利要求1所述的水轮机性能测试装置，其特征是:所述连接板(5)垂直安装在固定架(3)中部。
3.根据权利要求1所述的水轮机性能测试装置，其特征是:所述电机轴(6)上设有扭矩传感和转速传感器。
4.根据权利要求1所述的水轮机性能测试装置，其特征是:所述固定架(3)为矩形结构，内设矩形槽体，槽体与法兰轴承(8)为滑动配合，以实现对多个大转轴(2)的同时固定并不影响传动结构。
5.根据权利要求1所述的水轮机性能测试装置，其特征是:所述固定架(3)中部设有通孔，用于和固定孔(11)配合，实现固定架(3)与连接板(5)的活动配合与调节。
6.根据权利要求1所述的水轮机性能测试装置，其特征是:所述小转轴(10)安装在连接板(5)的固定孔(11)中。
【文档编号】G01M99/00GK103900841SQ201410053092
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】李广年 申请人:浙江海洋学院