CN1563700A - 一种轴流式转轮水力发电动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴流式转轮水力发电动力装置，包括泄水压力通道，泄水压力管通内沿纵向一侧直线排列复数个水轮机，水轮机由水轮机蜗壳和安装在水轮机蜗壳内的轴流式转轮组成，转轮型式不论，以轴流式转轮为佳。轴流式转轮一部分安装在泄水压力通道内一侧，另一部分则在水轮机蜗壳内，轴流式转轮动力输出轴从水轮机蜗壳中穿出，经连接件与发电机的主轴相连，在泄水压力通道出水口处上方另设置一个悬装的水轮机。本发明具有势能利用率高，能量转换量大等特点，除可应用在一般拦河建库筑坝型水电站外，还可广泛应用在抽水蓄能电站，自来水厂压力输送管道内势能转换发电、污水处理厂污水排放管道内势能转换发电。

Description

一种轴流式转轮水力发电动力装置

技术领域

本发明涉及一种发电动力装置，尤其是一种水力发电动力装置，特别是一种采用轴流式转轮的水力发电动力装置。

背景技术

目前，国内外在建或已建成使用的拦江河筑坝建库型水力发电站，其发电的原理基本是从水的势能中得到动力，大多采用在坝体中建引水压力通道(管道)，将水从水库中经引水压力管道引至螺旋形水轮机蜗壳内，冲击推动水轮机转轮转动后，水再经水轮机蜗壳中部下泄至尾水管排出坝外。然而，在整个过程中，水经引水压力管道至水轮机蜗壳推动水轮机转动发电后，就经尾水管排出坝外，整个过程仅推动了一个水轮机转动发电，其水力巨大势能的利用率是相当低的。以在建三峡水电站为例：引水压力管道由进水口渐变段末端至水轮机蜗壳进口，水平直线距离是118m，管道实际距离全长约170m(见湖北科学技术出版社“三峡工程大坝及电站厂房研究”一书第159页)，而在这一势能巨大的水流流经段，没有作势能的充分利用。其次，在现行的普遍采用的设计中，水经引水压力管道进入水轮机蜗壳后，水在巨大势能的作用下，在螺旋蜗壳内推动水轮机转动后经尾水管排出坝外，其余势在冲出近100-200m后才落入下游江中。由此可见，现行的设计不尽合理，其势能的利用率太低，浪费严重，况且，水在进入水轮机蜗壳后，其阻力大大增加，尤其在水轮机蜗壳的顶盖和外圈圈壁上，势能损失巨大。当然，巨大的阻力迫使水流向内旋转，使水流形成冲力巨大的内旋流来转动水轮机水轮，其设计意图相当明显，但如此设计以付出巨大势能的损失为代价，未免代价太大。因此，为了要设计装机容量大的电站就必须加大它的压力引水通道(管道)直径，通过增大秒流量来达到增大势能推力的目的，最终造成预算大增，工程量大增的局面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统水电站的动力部份的设计不尽合理，存在的问题是：巨大的势能没有充分地转换成动力，利用不充分；水轮机螺旋蜗壳设计不合理，阻力太大；水流冲出坝体后的势能没有利用。

本发明为解决已有技术存在的上述问题所采用的技术方案是：一种轴流式转轮水力发电动力装置，包括泄水压力通道，其特征在于：所述泄水压力通道内沿纵向一侧直线排列复数个水轮机，所述水轮机由水轮机蜗壳和安装在水轮机蜗壳内的轴流式转轮组成，轴流式转轮一部份安装在泄水压力通道内一侧，另一部份则在水轮机蜗壳内，轴流式转轮的动力输出轴从水轮机蜗壳中穿出，经连接件与发电机输出轴相连。

进一步的，所述水轮机蜗壳设计成一部分是泄水压力管段，一部分是半圆形水轮机蜗壳。

进一步的，所述水轮机的轴流式转轮在泄水压力通道内沿纵向一侧直线排列，水平安装或垂直安装，一部分安装在泄水压力管段内一侧，另一部分则在水轮机蜗壳内。

进一步的，所述泄水压力通道出水口处上方另设置一个悬装的水轮机。

本发明与已有技术相比具有显而易见优点在于：将水轮机蜗壳设计成一部分是泄水压力管段，一部分是半圆形水轮机蜗壳，将水轮机轴流式转轮一部份安装在泄水压力管段内，使巨大水流在泄水压力管道内直接冲击那部份安装在泄水压力管段中的水轮机轴流式转轮叶片，来产生动力推动发电机发电；由于采用了直通式泄水压力通道(管道)，所以，当巨大的水流冲进泄水压力通道(管道)后，它的冲击力是巨大的，更由于发电机水轮的转轮是沿直线纵向排列在通道(管道)内一侧的，所以当水流通过时，水轮机转轮就可以同步转动起来，而阻力要远比传统设计小很多；在泄水压力通道(管道)内用巨大水力势能直接冲击转动沿泄水压力管道纵向排列的复数个轴流式转轮，因轴流式水轮叶片的力臂比混流式水轮的叶片力臂长数倍，故能用较小的力就能冲击推动水轮机水轮转动；在巨大的水流推动压力管道内水轮转动后冲出压力引水管道后，它的冲击力还是巨大的，为了使这股巨大的势能最后得以利用，且在短距离内使其下泄至设计要求位置，在出水口水柱的上方，另悬装一个水轮发电机水轮，在最后利用这一势能发电外，还起到了一个消能的作用。当然也可以采用其它型式的水轮机转轮也能达到这目的，但相比之下选用轴流式转轮势能利用率更佳一点。

附图说明

图1是本发明水轮机立体结构示意图；

图2是本发明水轮机分解立体结构示意图；

图3是本发明水轮机剖面结构示意图；

图4是本发明水轮机内部结构平面示意图；

图5是本发明一个较佳实施例采用水平安装水轮机转轮垂直剖面结构示意图；

图6是本发明一个较佳实施例采用水平安装水轮机转轮水平剖面结构示意图；

图7是本发明另一个较佳实施例采用垂直安装水轮机转轮垂直剖面结构示意图；

图8是本发明另一个较佳实施例采用垂直安装水轮机转轮水平剖面结构示意图；

图9是本发明另二个较佳实施例蓄能型发电机组装置垂直剖面结构示意图；

图10是本发明另三个较佳实施例利用自来水压力管道内势能发电装置剖面结构示意图；

图11是本发明另四个较佳实施例利用自来水污水压力管道内势能发电装置立体结构示意图。

具体实施方式

如图1至图11所示。本发明是一种轴流式转轮的水力发电动力装置，由发电机40、水轮机20及泄水压力通道(管道)10组成。泄水压力通道10内沿纵向一侧直线排列复数个水轮机20，水轮机由水轮机蜗壳21、22、31、32和安装在水轮机蜗壳内的轴流式转轮23组成，水轮机蜗壳由上下二个部分21、22、31、32组成，组合后的水轮机蜗壳一部分构成泄水压力通道10，安装好的水轮机轴流式转轮23一部份在泄水压力通道10内一侧，另一部份则在水轮机蜗壳21、22、31、32内，水平安装的水轮机轴流式转轮动力输出轴24一端从水轮机蜗壳21或盖板25中穿出，垂直安装的水轮机转轮动力输出轴24从小轮机蜗壳一端或两端32穿出，经连接件与发电机40的主轴相连接。本发明水轮机蜗壳设计成一半是泄水压力管段10、11、12，一部分是半圆形水轮机蜗壳21、22、31、32。水轮机的轴流式转轮23在泄水压力通道(管道)10内沿纵向一侧直线排列、水平安装或垂直安装，一部分安装在泄水压力管段11、12内一侧，另一部分则在水轮机蜗壳21、22、31、32内。在巨大的水流推动压力通道内水轮转动后冲出压力引水管道后，它的冲击力还是巨大的，为了使这股巨大的势能最后得以利用，且在短距离内使其下泄至设计要求位置，在出水口水柱的上方，另悬装一个水轮发电机水轮30，在最后利用这一势能发电外，还起到了一个消能的作用。本发明具有势能利用率高，能量转换量大等特点，可应用在一般拦河建库筑坝型水电站外，还可广泛应用在抽水蓄能电站，城市自来水厂压力输送管道内势能转换发电、城市污水处理厂污水处理后排放压力输出管道内势能转换发电。本发明发电机组并网供电采用已有技术的公知技术，故在此不再赘述。

Claims (4)

1.一种轴流式转轮水力发电动力装置，包括泄水压力通道，其特征在于：所述泄水压力通道(10)内沿纵向一侧直线排列复数个水轮机(20)，所述水轮机由水轮机蜗壳(21、22、31、32)和安装在水轮机蜗壳内的轴流式转轮(23)组成，轴流式转轮(23)一部份安装在泄水压力通道(10)内一侧，另一部份则在水轮机蜗壳(21、22、31、32)内，轴流式转轮的动力输出轴(24)从水轮机蜗壳(21、25、32)中穿出，经连接件与发电机(40)的输出轴相连。

2.根据权利要求1所述的一种轴流式转轮的水力发电动力装置，其特征在于：所述水轮机蜗壳设计成一部分是泄水压力管段(11、12)，一部分是半圆形水轮机蜗壳(21、22、31、32)。

3.根据权利要求1或2所述的一种轴流式转轮的水力发电动力装置，其特征在于：所述水轮机的轴流式转轮(23)在泄水压力通道(10)内沿纵向一侧直线排列，水平安装或垂直安装，一部分安装在泄水压力管段(11、12)内一侧，另一部分则在水轮机蜗壳(21、22、31、32)内。

4.根据权利要求1所述的一种轴流式转轮的水力发电机组装置，其特征在于：所述泄水压力通道(10)出水口处上方另设置一个悬装的水轮机转轮(30)。

Images