CN117081319B - 一种应用于水轮的发电机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于水轮的发电机及方法，属于水轮发电机技术领域，针对了发电机内部温度无法快速下降，造成发电机内部的降温效果变差，影响发电机的正常发电的问题，包括电机外壳，电机外壳内部固定有机座，机座内固定有发电机定子，电机外壳顶部设置有延伸至发电机定子上方的聚风壳，电机外壳外部设置有鼓风机，鼓风机输出端与聚风壳顶面连通，机座内部设置有若干发电机转子，发电机转子外部设置有三个均匀分布的环形管；本发明通过温度传感器、PLC控制器、制冷机、鼓风机、第一螺旋管、第二螺旋管，从而能够分别对发电机内部进行第二和第三次降温处理，使得发电机内部的温度能够快速下降，提高了发电机内部的降温效果。

Description

一种应用于水轮的发电机及方法

技术领域

本发明属于水轮发电机技术领域，具体涉及一种应用于水轮的发电机及方法。

背景技术

水轮发电机通常会利用不同形式的水轮机与不同形式的发电机组成水轮发电机组，而水轮发电机的发电原理是透过水轮机内的动轮连结轴承到发电机的转子上，再利用水自高处向低处水轮机冲下的位能转换成动能来带动动轮与发电机轴承上的转子旋转，转子上的线圈在磁铁的两极间转动，当线圈转动时，转子上的线圈与定子上的磁铁发生磁场改变，以切线互相做功，因此产生感应电流，是运用“电磁感应”原理将动力所作的功利用切线方向的磁场转换成电能的电力生产装置，通常水轮发电机组会由水轮机、轴承、飞轮、调速机、空气冷却系统、发电机所组成，发电机所制造出的电力，会通过集电环搜集，经过主变压器的变压后，进入到开关厂，最后便进入到供电系统中的输电线路。

如授权公告号为CN111749833B的中国专利公开了一种能够自动清除水中杂质与降温的水轮发电机，包括进水口，所述进水口的下侧固定连接有左右位置对称的侧水管，所述侧水管内设有管腔，所述管腔相背的一侧设有用于封闭所述管腔并挡住杂质的堵板，所述管腔相对的一侧的前后壁内转动连接有左右位置对称的第一转轴，所述第一转轴的下侧固定连接有过滤管，所述过滤管的内部设有过滤腔，所述过滤腔的上侧固设有用于隔留水中杂质的隔网，能够实现水中的杂质的自动的隔留与定时的排出，以避免水轮叶被水中的杂质影响而造成损坏，同时通过水轮机的动力输出轴的动力与水的导热作用对发电机进行双重降温，避免发电机过热造成发电机损坏。

但是上述专利的降温结构是设置于发电机外部的，只能对发电机外部进行降温，通过传导的方式使得温度传入发电机内部，但这种降温方式使得发电机内部的温度无法快速下降，对发电机内部温度的降低效果差，影响发电机的正常发电，为此我们提出了一种应用于水轮的发电机。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于水轮的发电机，解决了现有技术中技术方案中提出了发电机内部温度无法快速下降，造成发电机内部的降温效果变差，影响发电机的正常发电的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：第一方面，本发明提出一种应用于水轮的发电机，包括电机外壳，所述电机外壳内部固定有机座，所述机座内固定有发电机定子，所述电机外壳顶部设置有延伸至发电机定子上方的聚风壳，所述电机外壳外部设置有鼓风机，所述鼓风机输出端与聚风壳顶面连通，所述机座内部设置有若干发电机转子，所述发电机转子外部设置有三个均匀分布的环形管，所述电机外壳下方设置有涡轮驱动组件，三个所述环形管外部设置有连通组件。

优选的，所述电机外壳内部转动连接有主轴，所述主轴外侧壁固定有转轮，所述发电机转子固定于转轮20外侧壁。

优选的，所述涡轮驱动组件包括涡轮管，所述涡轮管设置于电机外壳下方，所述涡轮管外侧壁嵌合有涡壳，所述主轴底端延伸至涡轮管内部，所述主轴底面固定有轴流水轮，所述主轴外侧壁底端固定有控制环，所述控制环固定于涡轮管顶面中心处。

优选的，所述连通组件包括框架，所述框架设置于电机外壳底部，所述框架内部两端分别固定有嵌套杆，所述涡轮管和涡壳与嵌套杆固定，三个所述环形管外侧壁一侧分别贯通连接有第一进水管、第二进水管和第三进水管，所述第一进水管、第二进水管和第三进水管一端连通有三通管，所述三通管贯穿嵌套杆并与涡壳连通。

优选的，所述电机外壳外侧壁固定有四个呈圆周分布的弧形板，所述弧形板外侧壁固定有支撑杆，所述支撑杆底面与框架顶面固定，所述框架顶面一侧固定有安装侧板，所述鼓风机与安装侧板一侧面固定，所述安装侧板远离鼓风机一侧面固定有制冷机，所述制冷机顶面输出端连接有第一连接管，所述第一连接管一端固定有第一螺旋管，所述第一螺旋管套设于鼓风机输出端外侧壁上。

优选的，所述制冷机侧面输出端连接有第二连接管，所述第二连接管一端固定有第二螺旋管，所述第二螺旋管套设于第一进水管、第二进水管和第三进水管外侧壁上。

优选的，所述电机外壳内部底端开设有限位槽，所述主轴外侧壁中部固定有与限位槽相卡合的下机架。

优选的，所述电机外壳外侧壁底部贯通连接有呈圆周分布的若干出风弯管，若干所述出风弯管上套设有固定环，所述固定环与电机外壳外侧壁底部固定，所述出风弯管内部固定有防尘网。

优选的，所述发电机定子外侧壁开设有三个与环形管相嵌合的环形槽，三个所述环形管外侧壁另一侧分别贯通连接有第一出水管、第二出水管和第三出水管。

优选的，所述框架底面固定有底板，所述底板底面固定有四个均匀分布的支撑柱。

优选的，所述安装侧板一侧面固定有PLC控制器，所述PLC控制器与制冷机和鼓风机电性连接，所述机座内部底面固定有温度传感器，所述温度传感器与PLC控制器电性连接。

第二方面，本发明提出一种应用于水轮的发电机的冷却方法，该方法包括如下步骤：

S1、将该电机放置于水流较大的位置处，使得涡壳的输入端与水流口相对应，涡轮管的底端与排水口相对应，并将发电机与集电设备进行连接，水流进入涡壳内部时，水流通过三个进水口进入环形管内部，对发电机定子进行第一次降温；

S2、当温度传感器监测到发电机内部的温度超过第一次预设的温度时，此时水冷无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器向PLC控制器发送第一次信号，PLC控制器控制制冷机启动，制冷机对第二螺旋管进行低温处理，冷水对发电机定子进行第二次降温；

S3、当温度传感器监测到发电机内部的温度超过第二次预设的温度时，此时冷水无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器向PLC控制器发送第二次信号，PLC控制器控制鼓风机启动，向发电机内部输送风力，制冷机同时对第一螺旋管低温处理，冷风和冷水同时对发电机内部进行第三次降温，第三次降温。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过涡壳、第一进水管、第二进水管、第三进水管和环形管，从而能够对发电机内部进行第一次降温。

2、通过温度传感器、PLC控制器、制冷机、鼓风机、第一螺旋管、第二螺旋管，从而能够分别对发电机内部进行第二和第三次降温处理，使得发电机内部的温度能够快速下降，提高了发电机内部的降温效果。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明蜗壳结构示意图；

图3为本发明聚风壳结构示意图；

图4为本发明限位槽结构示意图；

图5为本发明转轮结构示意图；

图6为本发明固定环结构示意图；

图7为本发明图4中A的局部放大结构示意图；

图8为本发明图5中B的局部放大结构示意图；

图9为本发明图4中C的局部放大结构示意图。

图中：1、底板；2、支撑柱；3、框架；4、安装侧板；5、鼓风机；6、电机外壳；7、支撑杆；8、嵌套杆；9、涡壳；10、第一螺旋管；11、聚风壳；12、第一进水管；13、三通管；14、涡轮管；15、第一出水管；16、主轴；17、机座；18、发电机定子；19、下机架；20、转轮；21、发电机转子；22、出风弯管；23、第二螺旋管；24、制冷机；25、固定环；26、第二进水管；27、第三进水管；28、第二出水管；29、第三出水管；30、防尘网；31、控制环；32、轴流水轮；33、弧形板；34、第一连接管；35、第二连接管；36、环形槽；37、环形管；38、限位槽；39、PLC控制器；40、温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

申请人研究发现，现有技术存在发电机内部的温度无法快速下降，使得发电机内部温度的降温效果差的问题。为此，实施例一提出一种应用于水轮的发电机，如图1、图2、图3、图4、图5和图9所示，该水轮发电机，包括电机外壳6，电机外壳6内部固定有机座17，机座17内固定有发电机定子18，电机外壳6顶部设置有延伸至发电机定子18上方的聚风壳11，电机外壳6外部设置有鼓风机5，鼓风机5输出端与聚风壳11顶面连通，所述机座17内部设置有若干发电机转子21，发电机转子21外部设置有三个均匀分布的环形管37，电机外壳6下方设置有涡轮驱动组件，三个环形管37外部设置有连通组件。

作为本发明的进一步方案，电机外壳6内部转动连接有主轴16，主轴16外侧壁固定有转轮20，所述发电机转子21固定于转轮20外侧壁，从而能够实现电机的转动，使得主轴16转动时能够带动整个发电机进行发电。

作为本发明的进一步方案，涡轮驱动组件包括涡轮管14，涡轮管14设置于电机外壳6下方，涡轮管14外侧壁嵌合有涡壳9，主轴16底端延伸至涡轮管14内部，主轴16底面固定有轴流水轮32，主轴16外侧壁底端固定有控制环31，控制环31固定于涡轮管14顶面中心处，从而能够使得水从涡壳9进入涡轮管14内部，并带动轴流水轮32转动，进而带动主轴16转动，使得发电机定子18和发电机转子21之间能够进行相互作用，进而使得发电机能够进行发电。

本方案具备以下工作过程：将该电机放置于水流较大的位置处，使得涡壳9的输入端与水流口相对应，涡轮管14的底端与排水口相对应，并将发电机与集电设备进行连接，当水流从涡壳9进入涡轮管14内部时，水流顺着涡壳9推动轴流水轮32转动，轴流水轮32转动带动主轴16转动，主轴16转动使得转轮20进行转动，转轮20转动带动发电机转子21进行转动，发电机转子21转动与固定的发电机定子18相配合，使得发电机能够进行发电，发电机发出的电进入集电设备内，并通过高压线输送到用户家中，对发电机内部进行第一次降温时，通过水流进入涡壳9内，内部的水具有高动能，使得涡壳9内的水被推入三通管13内，进而分别进入第一进水管12、第二进水管26和第三进水管27，最终进入三个环形管37内部，对发电机定子18进行第一次降温；当启动鼓风机5时，鼓风机5将风带入电机外壳6内部，电机外壳6内部的的风从出风弯管22排出到外部，在发电机不进行使用时，出风弯管22的弯曲结构，使得灰尘不易通过出风弯管22进入电机外壳6内部，同时少量的灰尘进入出风弯管22内部时，会被防尘网30进行阻挡，并附着在防尘网30上，当发电机开始工作时，排出的风可将防尘网30上的灰尘进行吹动处理，使得灰尘被排出到外部。

作为本发明的进一步方案，连通组件包括框架3，框架3设置于电机外壳6底部，框架3内部两端分别固定有嵌套杆8，涡轮管14和涡壳9与嵌套杆8固定，三个环形管37外侧壁一侧分别贯通连接有第一进水管12、第二进水管26和第三进水管27，第一进水管12、第二进水管26和第三进水管27一端连通有三通管13，三通管13贯穿嵌套杆8并与涡壳9连通，从而能够使得进入涡壳9内部的水能够从三通管13分别进入第一进水管12、第二进水管26和第三进水管27内部，并从第一进水管12、第二进水管26和第三进水管27内部分别进入三个环形管37内部，对发电机定子18外侧壁进行降温处理，进而对发电机定子18进行降温处理。

作为本发明的进一步方案，电机外壳6外侧壁固定有四个呈圆周分布的弧形板33，弧形板33外侧壁固定有支撑杆7，支撑杆7底面与框架3顶面固定，框架3顶面一侧固定有安装侧板4，鼓风机5与安装侧板4一侧面固定，安装侧板4远离鼓风机5一侧面固定有制冷机24，制冷机24顶面输出端连接有第一连接管34，第一连接管34一端固定有第一螺旋管10，第一螺旋管10套设于鼓风机5输出端外侧壁上，从而能够对进入聚风壳11内部的风进行降温处理，使得从鼓风机5进入风能够被降温，进而能够加强发电机定子18和发电机转子21的降温效果。

作为本发明的进一步方案，电机外壳6内部底端开设有限位槽38，主轴16外侧壁中部固定有与限位槽38相卡合的下机架19，从而能够使得主轴16更加稳固地固定于电机外壳6内部，保障了电机外壳6内部的稳定运行，进而提高了整个发电机的稳定性。

作为本发明的进一步方案，电机外壳6外侧壁底部贯通连接有呈圆周分布的若干出风弯管22，若干出风弯管22上套设有固定环25，固定环25与电机外壳6外侧壁底部固定，出风弯管22内部固定有防尘网30，从而能够使得从聚风壳11内部流出的风在进入电机外壳6内部后能够从出风弯管22流出，通过防尘网30，能够对进入出风弯管22内部的灰尘进行阻挡，使得电机外壳6内部处于干净的状态。

作为本发明的进一步方案，发电机定子18外侧壁开设有三个与环形管37相嵌合的环形槽36，三个环形管37外侧壁另一侧分别贯通连接有第一出水管15、第二出水管28和第三出水管29，从而能够将进入环形管37内部的水进行排出，使得环形管37内部的水始终为温度降低的水，便于对发电机定子18进行降温处理。

作为本发明的进一步方案，框架3底面固定有底板1，底板1底面固定有四个均匀分布的支撑柱2，从而能够对整个发电机进行放置支撑。

通过上述技术方案，可以对发电机内部进行第一次降温处理。

实施例二：

在实施例一的基础之上，申请人进一步研究发现，如果单纯采用水冷和风冷的方式进行降温的话，可能会在运行过程中遇到无法根据发电机的运行时长不同，分别控制不同的降温组件完成降温的问题，为此，实施例二提出一种发电机降温组件，包括PLC控制器39，所述PLC控制器39固定于安装侧板4一侧面，所述PLC控制器39与制冷机24和鼓风机5电性连接，所述机座17内部底面固定有温度传感器40，所述温度传感器40与PLC控制器39电性连接，从而能够对发电机的降温进行控制。

当温度传感器40监测到发电机内部的温度超过第一次预设的温度时，此时水冷无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器40向PLC控制器39发送第一次信号，PLC控制器39控制制冷机24启动，制冷机24对第二螺旋管23进行低温处理，冷水对发电机定子进行第二次降温；

当温度传感器40监测到发电机内部的温度超过第二次预设的温度时，此时冷水无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器40向PLC控制器39发送第二次信号，PLC控制器39控制鼓风机5启动，向发电机内部输送风力，制冷机24同时对第一螺旋管10低温处理，冷风和冷水同时对发电机内部进行第三次降温处理。

作为本发明的进一步方案，制冷机24侧面输出端连接有第二连接管35，第二连接管35一端固定有第二螺旋管23，第二螺旋管23套设于第一进水管12、第二进水管26和第三进水管27外侧壁上，从而能够进一步对发电机定子18进行降温，使得环形管37内部的水为低温状态的水，进而使得发电机定子18外侧壁能够被充分降温，提高了发电机内部的降温效果。

实施例三：

在实施例二的基础之上，申请人进一步研究发现，如果没有方法进一步说明的话，可能使得其步骤不够清楚，为此，实施例三提出一种应用于水轮的发电机的冷却方法，该方法包括以下步骤：

S1、将该电机放置于水流较大的位置处，使得涡壳9的输入端与水流口相对应，涡轮管14的底端与排水口相对应，并将发电机与集电设备进行连接，水流进入涡壳9内部时，水流通过三个进水口进入环形管37内部，对发电机定子进行第一次降温；

S2、当温度传感器40监测到发电机内部的温度第一次预设的温度时，此时水冷无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器40向PLC控制器39发送第一次信号，PLC控制器39控制制冷机24启动，制冷机24对第二螺旋管23进行低温处理，冷水对发电机定子18进行第二次降温；

S3、当温度传感器40监测到发电机内部的温度第二次预设的温度时，此时冷水无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器40向PLC控制器39发送第二次信号，PLC控制器39控制鼓风机5启动，向发电机内部输送风力，制冷机同时对第一螺旋管10低温处理，冷风和冷水同时对发电机内部进行第三次降温。

综上该设备的具体使用原理：将该电机放置于水流较大的位置处，使得涡壳9的输入端与水流口相对应，涡轮管14的底端与排水口相对应，并将发电机与集电设备进行连接，当水流从涡壳9进入涡轮管14内部时，水流顺着涡壳9推动轴流水轮32转动，轴流水轮32转动带动主轴16转动，主轴16转动使得转轮20进行转动，转轮20转动带动发电机转子21进行转动，发电机转子21转动与固定的发电机定子18相配合，使得发电机能够进行发电，发电机发出的电进入集电设备内，并通过高压线输送到用户家中，对发电机内部进行第一次降温时，通过水流进入涡壳9内，内部的水具有高动能，使得涡壳9内的水被推入三通管13内，进而分别进入第一进水管12、第二进水管26和第三进水管27，最终进入三个环形管37内部，对发电机定子18进行第一次降温，当温度传感器40监测到发电机内部的温度超过第一次预设的温度时，此时水冷无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器40向PLC控制器39发送第一次信号，PLC控制器39控制制冷机24启动，制冷机24对第二螺旋管23进行低温处理，冷水对发电机定子进行第二次降温；当温度传感器40监测到发电机内部的温度超过第二次预设的温度时，此时冷水无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器40向PLC控制器39发送第二次信号，PLC控制器39控制鼓风机5启动，向发电机内部输送风力，制冷机24同时对第一螺旋管10低温处理，冷风和冷水同时对发电机内部进行第三次降温处理，当启动鼓风机5时，鼓风机5将风带入电机外壳6内部，电机外壳6内部的的风从出风弯管22排出到外部，在发电机不进行使用时，出风弯管22的弯曲结构，使得灰尘不易通过出风弯管22进入电机外壳6内部，同时少量的灰尘进入出风弯管22内部时，会被防尘网30进行阻挡，并附着在防尘网30上，当发电机开始工作时，排出的风可将防尘网30上的灰尘进行吹动处理，使得灰尘被排出到外部。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种应用于水轮的发电机，包括电机外壳，其特征在于，所述电机外壳内部固定有机座，所述机座内固定有发电机定子，所述电机外壳顶部设置有延伸至发电机定子上方的聚风壳，所述电机外壳外部设置有鼓风机，所述鼓风机输出端与聚风壳顶面连通，所述机座内部设置有若干发电机转子，所述发电机转子外部设置有三个均匀分布的环形管，所述电机外壳下方设置有涡轮驱动组件，三个所述环形管外部设置有连通组件，所述电机外壳内部转动连接有主轴，所述主轴外侧壁固定有转轮，所述发电机转子固定于转轮外侧壁，所述涡轮驱动组件包括涡轮管，所述涡轮管设置于电机外壳下方，所述涡轮管外侧壁嵌合有涡壳，所述主轴底端延伸至涡轮管内部，所述主轴底面固定有轴流水轮，所述主轴外侧壁底端固定有控制环，所述控制环固定于涡轮管顶面中心处，所述连通组件包括框架，所述框架设置于电机外壳底部，所述框架内部两端分别固定有嵌套杆，所述涡轮管和涡壳与嵌套杆固定，三个所述环形管外侧壁一侧分别贯通连接有第一进水管、第二进水管和第三进水管，所述第一进水管、第二进水管和第三进水管一端连通有三通管，所述三通管贯穿嵌套杆并与涡壳连通，所述电机外壳外侧壁固定有四个呈圆周分布的弧形板，所述弧形板外侧壁固定有支撑杆，所述支撑杆底面与框架顶面固定，所述框架顶面一侧固定有安装侧板，所述鼓风机与安装侧板一侧面固定，所述安装侧板远离鼓风机一侧面固定有制冷机，所述制冷机顶面输出端连接有第一连接管，所述第一连接管一端固定有第一螺旋管，所述第一螺旋管套设于鼓风机输出端外侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种应用于水轮的发电机，其特征在于：所述制冷机侧面输出端连接有第二连接管，所述第二连接管一端固定有第二螺旋管，所述第二螺旋管套设于第一进水管、第二进水管和第三进水管外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种应用于水轮的发电机，其特征在于：所述电机外壳内部底端开设有限位槽，所述主轴外侧壁中部固定有与限位槽相卡合的下机架。

4.根据权利要求3所述的一种应用于水轮的发电机，其特征在于：所述电机外壳外侧壁底部贯通连接有呈圆周分布的若干出风弯管，若干所述出风弯管上套设有固定环，所述固定环与电机外壳外侧壁底部固定，所述出风弯管内部固定有防尘网。

5.根据权利要求4所述的一种应用于水轮的发电机，其特征在于：所述发电机定子外侧壁开设有三个与环形管相嵌合的环形槽，三个所述环形管外侧壁另一侧分别贯通连接有第一出水管、第二出水管和第三出水管。

6.根据权利要求5所述的一种应用于水轮的发电机，其特征在于：所述框架底面固定有底板，所述底板底面固定有四个均匀分布的支撑柱。

7.根据权利要求6所述的一种应用于水轮的发电机，其特征在于：所述安装侧板一侧面固定有PLC控制器，所述PLC控制器与制冷机和鼓风机电性连接，所述机座内部底面固定有温度传感器，所述温度传感器与PLC控制器电性连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种应用于水轮的发电机的冷却方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、将该发电机放置于水流较大的位置处，使得涡壳的输入端与水流口相对应，涡轮管的底端与排水口相对应，并将发电机与集电设备进行连接，水流进入涡壳内部时，水流通过三个进水口进入环形管内部，对发电机定子进行第一次降温；

S2、当温度传感器监测到发电机内部的温度超过第一次预设的温度时，此时水冷无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器向PLC控制器发送第一次信号，PLC控制器控制制冷机启动，制冷机对第二螺旋管进行低温处理，冷水对发电机定子进行第二次降温；

S3、当温度传感器监测到发电机内部的温度超过第二次预设的温度时，此时冷水无法对发电机内部的温度进行有效降温，温度传感器向PLC控制器发送第二次信号，PLC控制器控制鼓风机启动，向发电机内部输送风力，制冷机同时对第一螺旋管低温处理，冷风和冷水同时对发电机内部进行第三次降温。