CN109281790A - 一种双向灯泡贯流式水轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双向灯泡贯流式水轮机，包括进口管、进口管法兰、进口伸缩管、进口伸缩管压板、联轴器、齿轮箱、灯泡体、扭矩仪、轴承体、控制环、导叶室、转轮室、出口锥管、出口伸缩管、出口管法兰、支架、转轮螺母压盖、轴、叶片、转轮体、导叶、机械密封箱、轴承、灯泡体密封盖、灯泡体外盖。本发明采用连杆机构，取代传统导水机构；可通过人为调整连杆机构，控制导叶的开度；结构简单，维修方便，便于拆卸。本发明可应用于潮汐式发电站或其他低水头电站将潮汐能转化为电能。

Description

一种双向灯泡贯流式水轮机
技术领域
灯泡贯流式水轮机组可以利用潮汐资源进行正反向发电，该机组属于单库双向型，涨潮和落潮时均可发电。
背景技术
“机组运行工况为正向发电→正向泄水→正向抽水→停机→反向发电→反向泄水→反向抽水→停机”---参考文献 《潮汐能发电站水轮机调速设备若干问题的探讨》(王丽娟，周国斌，郑娇娥，王浩平，潘熙和，吴应文，水力发电，第35卷第1期，2009年1月)。
“机组在不改变原水轮发电机机组的外壳尺寸的同时，又要使水轮发电机的设计效率不低于94.9%，但原发电机的设计效率为93%。”---参考文献 《江厦潮汐试验电站6#机双向灯泡贯流式水泵水轮发电/电动机设计》(朱春英，电机与控制应用，2009.36(3))。
“导水机构由导叶、内配水环、导叶操作机构、控制环和压板等组成。导叶连杆的活动轨迹为一空间曲线，则导叶连杆的两端活动关节应为球面轴承。当关闭导水机构时，为保护导水机构不致因有异物卡住而受到损坏，通常可采用剪断销、液压连杆或弹簧连杆的方式。传统的剪断销形式为剪断销受力后断裂，修复时更换装备品。”---参考文献《大中型灯泡贯流式水轮机结构简介》(陶红，姜剑锋，电站系统工程，第19卷第6期，2003年11月)。
“传统机组采用剪断销作为导叶保护方式，一旦剪断销被破坏后，导叶失控会碰撞相邻导叶，可能发生连锁破坏，特别是采用关闭重锤作为机组的最后一道防飞逸措施时，机组甩负荷突然停电时重锤对导叶的冲击力很大，常规方法计算的剪断销截面不能承受如此大的力，会发生剪断销剪断甚至16只剪断销全部剪断的事故。”---参考文献《新型潮汐发电6工况水轮机的研制》(陈康明，陈金林，水电站机电技术，第31卷，第4期，2008年8月)。
综上所述，现有技术存在的问题是：传统灯泡贯流式水轮机的导水机构含有接力器、导叶轴、转臂、导叶、底环、转轮。原理：接力器的油压会产生推或拉的作用力，通过转臂和导叶轴，传递到导叶，控制导叶的开度。一旦接力器无法工作，需要关闭导叶时，就必须依靠重锤的重力，形成强大的扭矩关闭导叶，再打开导叶，需要提前维修接力器，影响导叶及时打开，造成不必要的麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向灯泡贯流式水轮机，以解决现有技术存在的剪断销的破裂问题，从而达到节约成本，提高水轮机使用寿命的目的。
为了解决以上技术问题，本发明专利所采用的技术方案如下：一种双向灯泡贯流式水轮机，其特征在于包括：进口管(1)、进口管法兰(2)、进口伸缩管(3)、进口伸缩管压板(4)、联轴器(5)、齿轮箱(6)、灯泡体(7)、扭矩仪(8)、轴承体(9)、控制环(10)、导叶室(11)、转轮室(12)、出口锥管(13)、出口伸缩管(14)、出口管法兰(15)、支架(16)、转轮螺母压盖(17)、轴(18)、叶片(19)、转轮体(20)、含导叶轴的导叶(21)、机械密封箱(22)、轴承(23)、灯泡体密封盖(24)、灯泡体外盖(25)、密封板(26)、螺栓(27)、第一球头接杆(28-1)、第二球头接杆(28-2)、摇杆(29)和连杆(30)；
顶端的进口管(1)通过螺栓与进口伸缩管(3)相连接，再通过螺栓连接进口伸缩管压板(4)；联轴器(5)与齿轮箱(6)通过轴相连，齿轮箱(6)与灯泡体密封盖(24)相连，再通过螺栓连接灯泡体外盖(25)；齿轮箱(6)通过轴与联轴器(5)相连；在竖直方向的联轴器上固定扭矩仪(8)，用来测量扭矩；扭矩仪(8)上下两个方向都装有联轴器(5)；外部由灯泡体(7)连接进口伸缩管压板(4)，再利用螺栓连接轴承体(9)；在控制环(10)的外侧圆周上连接连杆机构；控制环(10)通过螺栓连接轴承体(9)上，导叶室(11)与轴承体(9)为一体，导叶室(11)通过螺栓连接转轮室(12)，转轮室(12)通过螺栓连接出口锥管(13)，出口锥管(13)通过螺栓连接出口伸缩管(14)；在水轮机内部，联轴器通过轴连接着轴承(23)，轴承(23)的下端连接着机械密封箱(22)；机械密封箱(22)外部环绕着含导叶轴的导叶(21)，机械密封箱(22)下面通过轴连接安装有转轮体(20)。
所述的导叶室(11)外部的连杆机构共有两个球头接杆即第一球头接杆(28-1) 和第二球头接杆(28-2)；第一球头接杆（28-1）用电焊的方法固定在控制环(10)上，固定的第一球头接杆(28-1)用螺栓连接连杆(30)的一端，连杆(30)的另外一端用螺栓连接第二球头接杆(28-2)，第二球头接杆(28-2)的球头位置与摇杆(29)接触连接，摇杆(29)通过螺栓连接固定在导叶室(11)外壁上，通过摆动摇杆(29)，使第二球头接杆(28-2)圆周运动，控制导叶室(11)里的导叶张开或闭合。
第一球头接杆(28-1) 和第二球头接杆(28-2)、摇杆(29)和连杆(30)组成的连杆机构能够更方便控制导叶片的开合度，比传统的剪断销形式更安全，便捷。
本发明具有有益效果。本申请与现有技术相比具有以下优点：1、采用连杆机构，取代传统导水机构；2、可通过人为调整连杆机构，控制导叶的开度；3、结构简单，维修方便，便于拆卸。具体为：连杆机构为低副机构，运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击，零件便于加工，且拆装方便，避免了传统导水机构中的一些弊端：如导水机构装配不同心，接力器不工作时由水锤重力产生的扭矩关闭导叶，再打开导叶费时费力。
附图说明
图1为本发明的装配图。
图2为本发明从灯泡体切开朝出口方向剖视图。
图3为本发明从转轮室切开朝进口方向剖视图。
图中：1进口管、2进口管法兰、3进口伸缩管、4进口伸缩管压板、5联轴器、6齿轮箱、7灯泡体、8扭矩仪、9轴承体、10控制环、11导叶室、12转轮室、13出口锥管、14出口伸缩管、15出口管法兰、16支架、17转轮螺母压盖、18轴、19叶片、20转轮体、21含导叶轴的导叶、22机械密封箱、23轴承、24灯泡体密封盖、25灯泡体外盖、26密封板、27螺栓、28-1第一球头接杆、28-2第二球头接杆、29摇杆、30连杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1所示，本发明装置包括进口管1、进口管法兰2、进口伸缩管3、进口伸缩管压板4、联轴器5、齿轮箱6、灯泡体7、扭矩仪8、轴承体9、控制环10、导叶室11、转轮室12、出口锥管13、出口伸缩管14、出口管法兰15、支架16、转轮螺母压盖17、轴18、叶片19、转轮体20、含导叶轴的导叶21、机械密封箱22、轴承23、灯泡体密封盖24、灯泡体外盖25。如图2所示，包括密封板26、螺栓27。如图3所示，包括第一球头接杆28-1 和第二球头接杆28-2、摇杆29、连杆30。
如图1所示为灯泡式贯流水轮机结构示意图，从上到下连接，依次为：顶端的进口管1通过螺栓与进口伸缩管3相连接，再通过螺栓连接进口伸缩管压板4，联轴器5与齿轮箱6通过轴相连，齿轮箱6与灯泡体密封盖24相连，再通过螺栓连接灯泡体外盖25，如图所示竖直方向，齿轮箱6通过轴与联轴器5相连，在竖直方向的联轴器上固定扭矩仪8，用来测量扭矩，扭矩仪8上下两个方向都装有联轴器5，外部由灯泡体7连接进口伸缩管压板4，再利用螺栓连接轴承体9，在控制环10的外侧圆周上连接连杆机构(连杆机构的具体位置见图3)，控制环10通过螺栓连接轴承体9上，导叶室11与轴承体9为一体，导叶室11通过螺栓连接转轮室12，转轮室12通过螺栓连接出口锥管13，出口锥管13通过螺栓连接出口伸缩管14，在水轮机内部，联轴器通过轴连接着轴承23，下端连接着机械密封箱22，机械密封箱22外部环绕着含导叶轴的导叶21，机械密封箱22下面通过轴连接安装有转轮体20。
本发明的工作过程如下：本发明水流冲击转轮体20，带动转轮体20旋转工作，摇杆29的一端与导叶轴21相连，通过螺栓27固定，摇杆29的另外一端与第二球头接杆28-2相连，第二球头接杆28-2通过螺栓连接连杆30，第一球头接杆28-1固定在控制环10上。松开摇杆29与导叶轴21之间的螺栓27，摆动第二球头接杆28-2，使摇杆29绕导叶轴21在一定角度的范围内摆动，开关含导叶轴的导叶21，转变水流方向。
松开摇杆29与导叶轴21之间的螺栓27，第二摆动球头接杆28-2，使摇杆29绕导叶轴在一定角度的范围内摆动，从而达到开关含导叶轴的导叶21的目的。根据潮汐水的流量不同来控制导叶片的开合。当涨潮时，进水流量较大，出口流量相应增大，手动调节连杆机构，使与连杆机构连接的导叶片开合度加大，这样会提高发电量，提高发电效率，导叶的开合度与进口水流的流量成正比；相反，当落潮时，进水流量减少，出水量相应减少，适当调节连杆机构，减少导叶开合度。

Claims (2)

1.一种双向灯泡贯流式水轮机，其特征在于包括：进口管(1)、进口管法兰(2)、进口伸缩管(3)、进口伸缩管压板(4)、联轴器(5)、齿轮箱(6)、灯泡体(7)、扭矩仪(8)、轴承体(9)、控制环(10)、导叶室(11)、转轮室(12)、出口锥管(13)、出口伸缩管(14)、出口管法兰(15)、支架(16)、转轮螺母压盖(17)、轴(18)、叶片(19)、转轮体(20)、含导叶轴的导叶(21)、机械密封箱(22)、轴承(23)、灯泡体密封盖(24)、灯泡体外盖(25)、密封板(26)、螺栓(27)、第一球头接杆(28-1)、第二球头接杆(28-2)、摇杆(29)和连杆(30)；
顶端的进口管(1)通过螺栓与进口伸缩管(3)相连接，再通过螺栓连接进口伸缩管压板(4)；联轴器(5)与齿轮箱(6)通过轴相连，齿轮箱(6)与灯泡体密封盖(24)相连，再通过螺栓连接灯泡体外盖(25)；齿轮箱(6)通过轴与联轴器(5)相连；在竖直方向的联轴器上固定扭矩仪(8)，用来测量扭矩；扭矩仪(8)上下两个方向都装有联轴器(5)；外部由灯泡体(7)连接进口伸缩管压板(4)，再利用螺栓连接轴承体(9)；在控制环(10)的外侧圆周上连接连杆机构；控制环(10)通过螺栓连接轴承体(9)上，导叶室(11)与轴承体(9)为一体，导叶室(11)通过螺栓连接转轮室(12)，转轮室(12)通过螺栓连接出口锥管(13)，出口锥管(13)通过螺栓连接出口伸缩管(14)；在水轮机内部，联轴器通过轴连接着轴承(23)，轴承(23)的下端连接着机械密封箱(22)；机械密封箱(22)外部环绕着含导叶轴的导叶(21)，机械密封箱(22)下面通过轴连接安装有转轮体(20)。
2. 根据权利要求1所述的一种双向灯泡贯流式水轮机，其特征在于：所述的导叶室(11)外部的连杆机构共有两个球头接杆即第一球头接杆(28-1) 和第二球头接杆(28-2)；第一球头接杆（28-1）用电焊的方法固定在控制环(10)上，固定的第一球头接杆(28-1)用螺栓连接连杆(30)的一端，连杆(30)的另外一端用螺栓连接第二球头接杆(28-2)；第二球头接杆(28-2)的球头位置与摇杆(29)接触连接，摇杆(29)通过螺栓连接固定在导叶室(11)外壁上，通过摆动摇杆(29)，使第二球头接杆(28-2)圆周运动，控制导叶室(11)里的导叶张开或闭合。
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