专利名称：一种稳压稳频水力发电机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电机组，尤其是一种微型水力发电机组。
水力发电机组包括水轮机、传动装置、发电机等组成部分。工作时，水轮机在水流的驱使下转动，并通过传动机构带动发电机，从而实现将水的能量转换成电能的能量转换过程。由于发电机的工作负荷将在零至额定负载之间变化，因此独立工作、即在非并网情况下应用的水力发电机组应当配备稳压、稳频装置。否则，当负荷由额定值变小时，水轮机的转速会升高，从而引起发电机升压、升频，结果往往会导致发电机和用电器损坏。
现有水力发电机组的稳压、稳频措施有两种。一种是通过电器控制，在用电负载减小时，自动接通假负载，使实际工作负载基本稳定在额定值，从而保持发电机输出电压、频率基本不变。这种稳压、稳频措施的主要弊端是无法实现负载的无级调整，使用时的安全性较差，一旦出现故障，用户难以维修。另一种如中国专利ZL93202215.4所公开，主要通过由飞球、杠杆、弹簧、针阀等零件组成的离心机构控制。其基本控制过程为当用电负载减小、水轮机升速时，销接在支架上的飞球的离心运动通过杠杆调小针阀，从而减小驱动水轮机的水流流量，达到阻止水轮机升速、稳定输出电压、频率的目的。弹簧的作用是当水轮机转速较低时，使飞球复位，从而调大针阀、加大水轮机的冲击水流。这种稳压、稳频措施存在的主要问题是a．针阀在控水过程中会产生水锤现象，因此不适用1 kw以上的水力发电机，应用范围受到限制；b．推动针阀往复运动的杠杆机构必须采取密封措施，该处密封件使用寿命较短、更换麻烦；c．飞球、弹簧机构内置于水轮机与发电机之间的狭小空间，安装、调整、维修均十分困难，d．调节灵敏度较差，采用异步发电机，达不到国标规定的精度要求。
本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的问题及不足之处，提出一种稳压、稳频结构简单，可以无级调节，性能安全可靠，并且安装、维修方便，调整灵敏的水力发电机组。
本实用新型的水力发电机组由水轮机、传动装置、发电机、稳压稳频机构组成，所述稳压稳频机构含有离心球、杠杆、预紧复位装置，还含有调水斗，所述调水斗位于水轮机进水口附近，一端与杠杆衔接，除调水斗外，所述稳压稳频机构的其他主要构件均安装在水轮机的外侧。
本实用新型由于通过离心作用控制水流，因而可以实现无级稳压、稳频，而稳压稳频机构的外置，无疑给安装、调整、维修提供了极大方便。此外，位于水轮机进水口附近的调水斗可以通过从旁侧逐渐改变进水口截面的方式分流水流量，因此无水锤现象，既安全，又可靠。总之，本实用新型具有结构简单、性能可靠、使用方便等显著优点，作为独立式水力发电机组，尤为适用于广大乡村及边远地区，可以适应各种现代化用电器的需求。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。其中1是发电机，2是水轮机，3是传动装置，4是转轴，5是转轴轴承，6是进水口，7是调水斗支座，8是调水斗，9是拉杆，10是杠杆，11是杠杆支座，12是离心球，14是重锤杠杆，15是重锤，16是滑环，17是转杯，18是水轮。
图1中的稳压、稳频水力发电机组包括水轮机2、皮带传动装置3、发电机1，绝大部分零部件安装在水轮机外侧。稳压稳频机构主要由调水斗8、拉杆9、杠杆10、离心球12、滑环16、转杯17、预紧复位装置组成，其中的预紧复位装置由重锤杠杆14和重锤15构成。其中，调水斗的支点位于水轮机进水口的上方。转杯17固定在水轮18的转轴4上。滑环16空套在该轴上。重锤杠杆14的一端与调水斗固连，另一端装有重锤15，由于重锤作用力与离心球产生的离心力方向相反，因此改变重锤15的重量可以粗调滑环16的预紧力，而调整重锤15在重锤杠杆14上的位置可以细调预紧力。转杯17和滑环16相对处均呈锥碗状，该锥碗的锥角以40-50°为宜，离心球12的数量为2-4个，置放于两相对锥碗形成的空腔内，相互之间用隔板隔开。杠杆10的一端通过滚动轴承13卡在滑环16的滑槽中，另一端通过拉杆9与调水斗7铰接。该水力发电机工作时，水流通过进水口6冲击水轮18，使发电机1发电。当发电机负载减小时，水轮18转速加快，离心球12的离心运动将向右推挤滑环16，结果杠杆10经拉杆9使调水斗8摆动，将进水口6调小，从而起到抑制转速加快的作用，保证发电机输出的电压、频率稳定在国标要求的额定值范围内。
该水力发电机性能安全可靠，安装、调整、维修均十分方便，密封问题容易解决，并且锥碗内置放离心球的结构使得稳压、稳频机构对转速的变化敏感，而带滚动轴承的杠杆通过拉杆驱动调水斗结构又使得该机构动作灵敏，因此可以达到较高的稳压、稳频精度，切实满足独立式工作水力发电机的使用要求。
权利要求1．一种稳压、稳频水力发电机组，由水轮机、传动装置、发电机、稳压稳频机构组成，所述稳压稳频机构含有离心球、杠杆、复位预紧装置，其特征在于该机构还含有调水斗，所述调水斗位于水轮机进水口附近，一端与杠杆衔接，除调水斗外，所述稳压稳频机构的其他主要构件均安装在水轮机的外侧。
2．根据权利要求1所述的稳压、稳频水力发电机组，其特征在于所述稳压稳频机构还包括拉杆、滑环、转杯，所述转杯固定在水轮机的转轴上，滑环空套在该轴上，转杯和滑环相对处均呈锥碗状，离心球置放于两相对锥碗形成的空腔内。
3．根据权利要求1所述的稳压、稳频水力发电机组，其特征在于所述预紧复位装置由重锤杠杆和重锤构成，重锤杠杆的一端与调水斗固连，另一端装有重锤。
4．根据权利要求1所述的稳压、稳频水力发电机组，其特征在于所述调水斗的支点位于水轮机进水口的上方。
5．根据权利要求2所述的稳压、稳频水力发电机组，其特征在于杠杆的一端通过滚动轴承卡在所述滑环的滑槽中，另一端通过所述拉杆与调水斗铰接。
6．根据权利要求2所述的稳压、稳频水力发电机组，其特征在于所述锥碗的锥角为40-50°。
专利摘要本实用新型公开了一种稳压、稳频水力发电机组由水轮机、传动装置、发电机、稳压稳频机构组成,该稳压稳频机构含有离心球、杠杆、复位预紧装置、调水斗、除调水斗外,该稳压稳频机构的其他主要构件均安装在水轮机的外侧。本实用新型具有结构简单、性能可靠、使用方便等显著优点,可以达到较高的稳压、稳频精度,作为独立式水力发电机组,尤为适用于广大乡村及边远地区,可以适应各种现代化用电器的需求。
文档编号F03B15/10GK2314118SQ9724305
公开日1999年4月14日 申请日期1997年12月11日 优先权日1997年12月11日
发明者钟挺, 施可造, 胡桧, 刘燕, 姚道生 申请人:农业部南京农业机械化研究所