CN112360756A - 一种双电机式液力透平 - Google Patents

一种双电机式液力透平 Download PDF

Info

Publication number
CN112360756A
CN112360756A CN202011155519.9A CN202011155519A CN112360756A CN 112360756 A CN112360756 A CN 112360756A CN 202011155519 A CN202011155519 A CN 202011155519A CN 112360756 A CN112360756 A CN 112360756A
Authority
CN
China
Prior art keywords
impeller
axial
guide vane
rear guide
centrifugal impeller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011155519.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112360756B (zh
Inventor
朱荣生
安策
王秀礼
夏爱萍
夏巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202011155519.9A priority Critical patent/CN112360756B/zh
Publication of CN112360756A publication Critical patent/CN112360756A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112360756B publication Critical patent/CN112360756B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/181—Axial flow rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/548—Specially adapted for liquid pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

本发明提供了一种双电机式液力透平，包括蜗壳、后置导叶、首级发电机、次级发电机、轴流叶轮和离心叶轮；所述蜗壳与后置导叶之间按流向依次安装离心叶轮和轴流叶轮，且轴流叶轮与离心叶轮异步转动；所述离心叶轮输出端与首级发电机连接；所述轴流叶轮外部设有次级发电机，通过离心叶轮和轴流叶轮异步转动，使首级发电机和次级发电机发电。所述离心叶轮和轴流叶轮转动方向相反。本发明可以通过安装在离心叶轮下游的轴流叶轮来消减原有的叶轮出口形成的涡带，同时还可以通过轴流叶轮来进一步回收液体的余压能量，提高了装置的稳定性与运行效率。

Description

一种双电机式液力透平
技术领域
本发明涉及液力透平领域，特别涉及一种双电机式液力透平。
背景技术
液力透平可回收生产生活中的液体余压能量，将液体压力能转换为旋转机械能加以利用，在石油化工、煤化工、海水淡化、钢铁冶金等工艺流程中有广泛应用。但工业应用发现，液力透平经常会存在效率低、运行不稳定等问题。经研究表明，液力透平运行的不稳定常常由多种复杂水力因素造成的，其中以叶轮出口形成的涡带以及涡运动是造成机组振动的主要原因。叶轮出口产生的带气泡尾水涡流，涡流与水流共同作用形成的涡带而引发产生的压力脉动是液力透平面临的一个普遍性问题，轻者会引起液力透平转轮叶片裂纹、出水流道壁裂破坏等，重者则会危及到整个工厂的安全运行。同时，叶轮出口形成的涡带以及涡运动也会造成较大的水力损失。另一方面，市面上常见的透平机械多采用了单级离心叶轮或者多级离心叶轮，利用工业中的高压废水来余能回收。当高压废水流经离心叶轮后，大部分的压力能被回收，虽然还有部分能量，但是又不足以支撑高压差透平机械的正常运行，往往只能将这部分能量白白浪费掉。实际上，市面上的轴流式水轮机以及贯流式水轮机都是利用大流量、低水头来发电的装置。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双电机式液力透平，一方面可以通过安装在离心叶轮下游的轴流叶轮来消减原有的叶轮出口形成的涡带，同时还可以通过轴流叶轮来进一步回收液体的余压能量，提高了装置的稳定性与运行效率。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种双电机式液力透平，包括蜗壳和后置导叶，还包括首级发电机、次级发电机、轴流叶轮和离心叶轮；所述蜗壳与后置导叶之间按流向依次安装离心叶轮和轴流叶轮，且轴流叶轮与离心叶轮异步转动；所述离心叶轮输出端与首级发电机连接；所述轴流叶轮外部设有次级发电机，通过离心叶轮和轴流叶轮异步转动，使首级发电机和次级发电机发电。
进一步，所述离心叶轮和轴流叶轮转动方向相反。
进一步，所述离心叶轮位于蜗壳内，所述离心叶轮安装在离心叶轮轴上，所述离心叶轮轴的一端与首级发电机连接；所述轴流叶轮包括轴流叶轮外圈、轴流叶轮叶片和轴流叶轮轮毂，所述轴流叶轮叶片安装在轴流叶轮轮毂上，所述轴流叶轮外圈安装在轴流叶轮叶片边缘上；所述离心叶轮轴的另一端支撑在轴流叶轮轮毂内；所述轴流叶轮轮毂内通过轴流轴支撑在后置导叶内，且所述轴流轴与离心叶轮轴的另一端传动连接；所述蜗壳与后置导叶之间设有次级发电机，且所述次级发电机安装在所述轴流叶轮外圈外部。
进一步，所述次级发电机包括次级电机壳、次级发电机定子和次级发电机转子；所述次级发电机转子与轴流叶轮同步转动，所述次级电机壳的一端与蜗壳固定，所述次级电机壳的另一端与后置导叶固定，所述次级发电机定子固定在次级电机壳的内部，且次级发电机定子和次级发电机转子之间设有周向均匀的间隙。
进一步，所述后置导叶包括后置导叶壳体、后置导叶叶片和后置导叶导流锥，所述后置导叶壳体与次级发电机连接，所述后置导叶导流锥位于后置导叶壳体内，所述后置导叶导流锥与后置导叶壳体之间安装后置导叶叶片，所述后置导叶导流锥内部支撑轴流轴。
进一步，所述蜗壳与首级发电机之间设有电机座，所述电机座内部设有轴承座，所述轴承座支撑离心叶轮轴的一端，轴承座处安装第二密封。
进一步，所述轴流叶轮轮毂与轴流轴之间的间隙填密封胶。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的双电机式液力透平，通过在离心叶轮的出口串联轴流叶轮来消减离心叶轮出口形成的涡带，同时通过与轴流叶轮相连的电机继续回收液体的余压能量，提高了装置的稳定性与运行效率。本发明具有结构紧凑，制造工艺简单、安装方便、安全可靠、应用范围广等优点。
2.本发明的离心叶轮与轴流叶轮分别连接两台电机，可以实现不同转速以及不同旋向的运行。
3.本发明通过离心叶轮回收高压差的余压能量，同时通过与轴流叶轮继续回收液体的余压能量，提高了装置的整体运行效率。
附图说明
图1为本发明所述的双电机式液力透平结构图。
图2是本发明所述的轴流叶轮结构图。
图中：
1-后置导叶；2-次级电机壳；3-次级发电机定子；4-次级发电机转子；5-蜗壳；6-无轴泵泵体；7-导轴承；8-轴流叶轮；9-轴流轴；10-第一轴承；11-第一密封件；12-离心叶轮；13-离心叶轮轴；14-第二密封；15-第二轴承；16-首级发电机；801-轴流叶轮外圈；802-轴流叶轮叶片；803-轴流叶轮轮毂；101-后置导叶叶片；102-后置导叶导流锥。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1，2为本发明所述的双电机式液力透平结构原理图，主要包括后置导叶1、次级电机壳2、次级发电机定子3、次级发电机转子4、蜗壳5、导轴承7、轴流叶轮8、轴流轴9、第一轴承10、第一密封11、离心叶轮12、离心叶轮轴13、第二密封14、第二轴承15和首级发电机16；所述蜗壳5与后置导叶1之间按流向依次安装离心叶轮12和轴流叶轮8，且轴流叶轮8与离心叶轮12异步转动；所述离心叶轮12输出端与首级发电机16连接；所述轴流叶轮8外部设有次级发电机，通过离心叶轮12和轴流叶轮8异步转动，使首级发电机16和次级发电机发电。
所述离心叶轮12位于蜗壳5内，所述离心叶轮12安装在离心叶轮轴13上，所述离心叶轮轴13的一端与首级发电机15连接；所述轴流叶轮8包括轴流叶轮外圈801、轴流叶轮叶片802和轴流叶轮轮毂803，所述轴流叶轮叶片802安装在轴流叶轮轮毂803上，所述轴流叶轮外圈801安装在轴流叶轮叶片802边缘上；所述离心叶轮轴13的另一端通过第一轴承10支撑在轴流叶轮轮毂803内；所述轴流叶轮轮毂803内传动连接轴流轴9，轴流轴9的一端与离心叶轮轴13的另一端传动连接，轴流轴9的另一端与通过导轴承7安装在后置导叶导流锥102内部；所述蜗壳5与后置导叶1之间设有次级发电机，且所述次级发电机安装在所述轴流叶轮外圈801外部。
所述后置导叶1包括后置导叶壳体、后置导叶叶片101和后置导叶导流锥102，所述后置导叶壳体与次级发电机连接，所述后置导叶导流锥102位于后置导叶壳体内，所述后置导叶导流锥102与后置导叶壳体之间安装后置导叶叶片101，所述后置导叶导流锥102内部支撑轴流轴9。
所述蜗壳5与首级发电机16之间设有电机座6，所述电机座6内部设有轴承座，所述轴承座内通过第二轴承15支撑离心叶轮轴13的一端，轴承座处安装第二密封14。所述离心叶轮轴13穿过第二密封14与第二轴承15。所述次级发电机定子3固定在次级电机壳2的内部，内部放置次级发电机转子4并保留周向均匀的间隙；所述次级电机壳2的一端与蜗壳5固定，另一端与后置导叶1固定。
所述轴流轴9与离心叶轮12的旋转轴为同一直线。所述轴流轴9与离心叶轮12的旋转方向推荐为相反方向；当轴流轴9为顺时针旋转式，离心叶轮12为逆时针旋转；当轴流轴9为逆时针旋转式，离心叶轮12为顺时针旋转；所述轴流轴9与离心叶轮12的旋转方向相反，可以保证轴流轴9更好的利用离心叶轮12出口的尾流涡。所述轴流轴9与离心叶轮12的旋转速度分别受到次级发电机转子4与首级发电机16的控制。所述轴流叶轮轮毂803与轴流轴9固定后，需要通过填密封胶来防止流体介质通过轴流叶轮轮毂803与轴流轴9之间的间隙；所述轴流叶轮轮毂803安装第一轴承10的一端外侧还安装有第一密封11。
本发明的组装步骤如下：
先将离心叶轮轴13穿过离心叶轮12的中心孔，并通过键约束离心叶轮轴13与离心叶轮12之间的圆周向滑动。将叶轮安装在蜗壳5内，并在蜗壳5的一端安装电机座6。在电机座6中部的轴承座内安装第二密封14与第二轴承15，离心叶轮轴13依次穿过电机座6中部的轴承座、第二密封14与第二轴承15后与首级发电机16连接。
将轴流叶轮8的轴流叶轮外圈801与次级发电机转子4固定安装，在轴流叶轮轮毂803靠近出口的一端安装入轴流轴9，使用密封胶添补轴流叶轮轮毂803与轴流轴9之间的间隙。在轴流叶轮轮毂803靠近离心叶轮12的一端依次安装轴承I10与密封I11。将次级发电机定子3固定在次级电机壳2的内部，将次级电机壳2与蜗壳5固定安装。之后将次级发电机转子4安装入次级发电机定子3的内部，同时确保离心叶轮轴13穿过第一轴承10与第一密封11的中心孔。轴流轴9与离心叶轮轴13不接触。将导轴承7安装入后置导叶导流锥102内部，将后置导叶1与次级电机壳2，同时确保轴流轴9的一端穿入导轴承7内。
工作原理为：
如图1所示，液体从蜗壳5进入装置后，依次流经离心叶轮12、轴流叶轮8与后置导叶1后流出，并带动离心叶轮12与轴流叶轮8转动。当液体从离心叶轮12流出时，在离心叶轮12的出口处产生较强的涡带。此涡带对位于离心叶轮12下游的轴流叶轮8来说，相当于进口预旋，因此，为了提高轴流叶轮8的效率，建议离心叶轮12与轴流叶轮8采用相反的旋向。离心叶轮12的水头较高，采用较高的转速；而轴流叶轮8的水头较低，采用较低的转速。
旋转的离心叶轮12通过离心叶轮轴13将机械能传递至首级发电机16并进行发电。轴流叶轮8直接带动安装在轴流叶轮外圈801的次级发电机转子4旋转，通过次级发电机定子3、次级发电机转子4共同作用进行发电。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双电机式液力透平，包括蜗壳(5)和后置导叶(1)，其特征在于，还包括首级发电机(16)、次级发电机、轴流叶轮(8)和离心叶轮(12)；所述蜗壳(5)与后置导叶(1)之间按流向依次安装离心叶轮(12)和轴流叶轮(8)，且轴流叶轮(8)与离心叶轮(12)异步转动；所述离心叶轮(12)输出端与首级发电机(16)连接；所述轴流叶轮(8)外部设有次级发电机，通过离心叶轮(12)和轴流叶轮(8)异步转动，使首级发电机(16)和次级发电机发电。
2.根据权利要求1所述的双电机式液力透平，其特征在于，所述离心叶轮(12)和轴流叶轮(8)转动方向相反。
3.根据权利要求1所述的双电机式液力透平，其特征在于，所述离心叶轮(12)位于蜗壳(5)内，所述离心叶轮(12)安装在离心叶轮轴(13)上，所述离心叶轮轴(13)的一端与首级发电机(15)连接；所述轴流叶轮(8)包括轴流叶轮外圈(801)、轴流叶轮叶片(802)和轴流叶轮轮毂(803)，所述轴流叶轮叶片(802)安装在轴流叶轮轮毂(803)上，所述轴流叶轮外圈(801)安装在轴流叶轮叶片(802)边缘上；所述离心叶轮轴(13)的另一端支撑在轴流叶轮轮毂(803)内；所述轴流叶轮轮毂(803)内通过轴流轴(9)支撑在后置导叶(1)内，且所述轴流轴(9)与离心叶轮轴(13)的另一端传动连接；所述蜗壳(5)与后置导叶(1)之间设有次级发电机，且所述次级发电机安装在所述轴流叶轮外圈(801)外部。
4.根据权利要求1所述的双电机式液力透平，其特征在于，所述次级发电机包括次级电机壳(2)、次级发电机定子(3)和次级发电机转子(4)；所述次级发电机转子(4)与轴流叶轮(8)同步转动，所述次级电机壳(2)的一端与蜗壳(5)固定，所述次级电机壳(2)的另一端与后置导叶(1)固定，所述次级发电机定子(3)固定在次级电机壳(2)的内部，且次级发电机定子(3)和次级发电机转子(4)之间设有周向均匀的间隙。
5.根据权利要求3所述的双电机式液力透平，其特征在于，所述后置导叶(1)包括后置导叶壳体、后置导叶叶片(101)和后置导叶导流锥(102)，所述后置导叶壳体与次级发电机连接，所述后置导叶导流锥(102)位于后置导叶壳体内，所述后置导叶导流锥(102)与后置导叶壳体之间安装后置导叶叶片(101)，所述后置导叶导流锥(102)内部支撑轴流轴(9)。
6.根据权利要求3所述的双电机式液力透平，其特征在于，所述蜗壳(5)与首级发电机(16)之间设有电机座(6)，所述电机座(6)内部设有轴承座，所述轴承座支撑离心叶轮轴(13)的一端，轴承座处安装第二密封(14)。
7.根据权利要求3所述的双电机式液力透平，其特征在于，所述轴流叶轮轮毂(803)与轴流轴(9)之间的间隙填密封胶。
CN202011155519.9A 2020-10-26 2020-10-26 一种双电机式液力透平 Active CN112360756B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011155519.9A CN112360756B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种双电机式液力透平

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011155519.9A CN112360756B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种双电机式液力透平

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112360756A true CN112360756A (zh) 2021-02-12
CN112360756B CN112360756B (zh) 2022-05-20

Family

ID=74510389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011155519.9A Active CN112360756B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种双电机式液力透平

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112360756B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014202A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd 水力発電装置
CN101614137A (zh) * 2009-08-06 2009-12-30 合肥华升泵阀有限责任公司 液力透平装置
JP2011094487A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Mitsubishi Electric Plant Engineering Corp 流体エネルギ回収装置
CN103277254A (zh) * 2013-05-22 2013-09-04 江苏中蕴风电科技有限公司 管流直驱式发电装置
CN103291651A (zh) * 2013-06-08 2013-09-11 江苏科技大学 一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件
CN203394802U (zh) * 2013-08-19 2014-01-15 平安电气股份有限公司 电机侧向外置式一拖二对旋轴流通风机
CN103541865A (zh) * 2012-07-17 2014-01-29 诺迈士科技有限公司 双转子风力或水力涡轮机
CN203655514U (zh) * 2013-12-24 2014-06-18 郑小兵 一种双级对冲式水轮机
CN106870243A (zh) * 2017-02-27 2017-06-20 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种多工况多级透平

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008014202A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd 水力発電装置
CN101614137A (zh) * 2009-08-06 2009-12-30 合肥华升泵阀有限责任公司 液力透平装置
JP2011094487A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Mitsubishi Electric Plant Engineering Corp 流体エネルギ回収装置
CN103541865A (zh) * 2012-07-17 2014-01-29 诺迈士科技有限公司 双转子风力或水力涡轮机
CN103277254A (zh) * 2013-05-22 2013-09-04 江苏中蕴风电科技有限公司 管流直驱式发电装置
CN103291651A (zh) * 2013-06-08 2013-09-11 江苏科技大学 一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件
CN203394802U (zh) * 2013-08-19 2014-01-15 平安电气股份有限公司 电机侧向外置式一拖二对旋轴流通风机
CN203655514U (zh) * 2013-12-24 2014-06-18 郑小兵 一种双级对冲式水轮机
CN106870243A (zh) * 2017-02-27 2017-06-20 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种多工况多级透平

Also Published As

Publication number Publication date
CN112360756B (zh) 2022-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7235894B2 (en) Integrated fluid power conversion system
CN105102823B (zh) 流体机械和用于流体机械的导流元件
CN110486217B (zh) 一种对旋式双向轴流水泵水轮机
CN109538309B (zh) 一种高转速高压差的轴端自密封结构
CN106870243A (zh) 一种多工况多级透平
CN205231941U (zh) 一种无轴式水轮发电机
CN110953160A (zh) 一种叶轮内置式高速离心泵
CN103382856A (zh) 壳动叶轮机构
CN106968963B (zh) 一种对旋混流泵结构
CN108730199A (zh) 一种单电机驱动的对旋轴流泵
CN112360756B (zh) 一种双电机式液力透平
CN108691717B (zh) 双转轮的混流式水轮机
CN201339532Y (zh) 一种小型混流式水轮机
WO2006137696A1 (en) Impulse turbine with rotor blade for prevention clearance flow loss
CN102434215A (zh) 一种外转子流体动力机
CN202325699U (zh) 活动叶片式蒸汽轮机
CN209875479U (zh) 同轴式对称布置多级液力透平直驱泵
CN113404550A (zh) 一种涡轮机
CN219975343U (zh) 高转速独立主轴的防水结构
CN202628537U (zh) 水力涡轮驱动的水平式增压注水泵
CN202326273U (zh) 一种带固定反弯曲叶轮的立式自吸泵
CN206592308U (zh) 一种带能量回收透平的高速透平真空泵
RU2306452C2 (ru) Гидротурбина
CN216841826U (zh) 一种涡轮机
CN217713045U (zh) 一种新型同轴式多级背靠背布置无密封液能回收机组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant