CN202165207U

CN202165207U - 整装式自保护增速水轮发电机组

Info

Publication number: CN202165207U
Application number: CN2011202948509U
Authority: CN
Inventors: 江卫; 王平
Original assignee: BEIJING TIANCHENG SHANQUAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING TIANCHENG SHANQUAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-23

Abstract

本实用新型公开了一种整装式自保护增速水轮发电机组，包括引水流道、发电机和水轮机，其中，在发电机与水轮机之间还连接有增速器和可调节离合器，所述发电机、增速器和可调节离合器放置于机壳内，机壳与引水流道之间利用支撑架一体连接；增速器与水轮机通过主轴连接，且所述增速器与可调节离合器通过连接轴连接，发电机与可调节离合器通过转轴连接，水轮机通过连接增速器的主轴与机壳相连，主轴作为增速器的输入轴，连接轴作为可调节离合器的输入轴。本实用新型能够实现发电机和水轮机之间的一体连接，同时避免发电机飞逸现象，通过本实用新型提供一种体积小、节省材料、发电效率高的整装式自保护增速水轮发电机组。

Description

整装式自保护增速水轮发电机组

技术领域

本实用新型涉及一种水力发电机组，尤指一种引水流道、水轮机和发电机整装结构的低水头水力发电装置，属于水力发电技术领域。

背景技术

现有技术中的水力发电站，大都采用积蓄水头的方式发电，一般需要建立拦河坝，利用大坝积蓄水位落差驱动发电站的水轮机叶片转动，带动发电机产生电能。这种水电站比较适合于泥沙少、泄水量大的河流，耗资大，且受地形限制，只能修建在落差极大的山区，投资大，修建周期长。为了充分利用各种水力资源，如：潮汐、落差很低的平原河流甚至波浪等，低水头水力发电机组迅速发展。

现有的低水头水力发电机组通常采用水轮机、发电机分置结构，其中，水轮机与发电机一般通过轴或法兰盘连接，不但安装工艺复杂，对防渗漏的要求较高，而且，由于连接部件和连接结构复杂，当出现设备故障时，增加了维修的难度。

此外，现有的水力发电机组通常采用低转速发电机，导致发电机的尺寸很大，费材费料，重量重，效率低。

水力发电机在运行中，如果机组故障等突然甩去负荷，发电机输出功率为零，此时如水轮机调速机构失灵或其他原因使导水机构不能关闭，则水轮机转速迅速升高，如果此时水轮机产生的动力继续传送给发电机，则会造成发电机转子、水轮机、主轴等机组转动部件损坏，并且使机组轴承烧坏，即“飞逸”现象。现有的水力发电机组通常是通过快速关闭导水机构或水阀，及时切断水流，防止“飞逸”的发生，但是导水机构或水阀的结构复杂，制造和安装困难。

因此，需要一种新的整装式自保护增速水轮发电机组以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种整装式自保护增速水轮发电机组，能够实现发电机和水轮机之间的一体连接，同时避免发电机飞逸现象。

本实用新型的又一目的在于，提供一种体积小、节省材料、发电效率高的整装式自保护增速水轮发电机组。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术手段：

根据本实用新型，提供一种整装式自保护增速水轮发电机组，包括引水流道、发电机和水轮机，在发电机与水轮机之间还连接有增速器和可调节离合器，所述发电机、增速器和可调节离合器放置于机壳内，机壳与引水流道之间利用支撑架一体连接；

增速器与水轮机通过主轴连接，且所述增速器与可调节离合器通过连接轴连接，发电机与可调节离合器通过转轴连接，水轮机通过连接增速器的主轴与机壳相连，主轴作为增速器的输入轴，连接轴作为可调节离合器的输入轴。

优选地，所述整装式自保护增速水轮发电机组还包括用于控制可调节离合器工作的控制器，所述控制器分别连接发电机和可调节离合器。

优选地，所述整装式自保护增速水轮发电机组还包括用于控制可调节离合器工作的控制器，所述控制器设置于可调节离合器上。

优选地，所述可调节离合器为液力层流式耦合离合器。

优选地，所述液力层流式耦合离合器包括主动液力盘片单元和从动液力盘片单元，所述主动液力盘片单元通过转轴与增速器连接，所述从动液力盘片单元通过连接轴与发电机转子连接。

优选地，所述主动液力盘片单元和从动液力盘片单元之间设有间隙，所述间隙中充有传动液。

优选地，通过控制器控制所述主动液力盘片单元和从动液力盘片单元之间直接接触或保持间隙。

优选地，所述增速器为同轴行星齿轮变速器。

优选地，所述支撑架的截面呈流线型。

优选地，所述支撑架由金属材料制成。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型采用水轮机转轮与发电机转子两段式同轴结构，来自转轮的原动力通过可调节离合器结合到增速器，增速器将转速提高到发电机额定转速3000rpm，提高发电机转子的转速，从而提高了发电机的工作效率，在同等励磁容量的要求下，可以减小发电机的体积和尺寸，进而减低设备造价，节约成本，同时，由于减少了发电机的体积，也相应的增加了水流通道的宽度，有利于流道内流场分布。

2、本实用新型通过控制器控制可调节离合器调节发电机的输出功率，并在发电机突然失去负载时分离转轮与发电机转子之间的动力传递，防止发电机飞逸，可调节离合器不但可以实现发电机和水轮机之间的一体连接，取消了导水机构，精简了结构，减少故障的发生。

附图说明

图1为本实用新型整装式自保护增速水轮发电机组整体结构示意图。

图2为本实用新型整装式自保护增速水轮发电机组各部件具体连接关系示意图。

图3为本实用新型的整装式自保护增速水轮发电机组的可调节离合器13的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的实用新型内容作进一步的描述。

图1和图2分别为本实用新型整装式自保护增速水轮发电机组整体结构示意图和本实用新型整装式自保护增速水轮发电机组各部件具体连接关系示意图。参见图1和图2所示，整装式自保护增速水轮发电机组10包括发电机11、增速器12、可调节离合器13、水轮机14和控制器15，其中增速器12与水轮机14通过主轴16连接，且所述增速器12与可调节离合器13通过连接轴17连接，发电机11与可调节离合器13通过转轴18连接，控制器15分别连接发电机11和可调节离合器13，所述控制器15可设置于可调节离合器上。发电机11、增速器12、可调节离合器13放置于机壳19内，水轮机14通过连接增速器12的主轴16与机壳19相连。

本实用新型发电机11采用现有的发电机，优选为异步发电机，其磁极优选为一对，额定转速为3000rpm。

机壳19置于引水流道20内，支撑架21将机壳固定于引水流道20中间，使周边流道对称均匀，水流可以均匀通过机壳19周边的引水流道，保证水流产生的动力能够均匀传递到水轮机14上。支撑架21采用金属材料制成，优选的，采用钢铁材料，支撑架21的截面呈流线型，以利于水流畅通。机壳19采用金属材料，优选的采用钢铁材料。

水轮机14包括转轮141，水流充满整个引水流道，转轮141受到水流的作用，水流推动转轮141旋转，从而将水流的动能转化为机械能传递给发电机。水流流经水轮机14后，进入直锥形尾水管22，用于回收转轮14出口处水流的动能，把水流排向下游，当转轮14的安装位置高于下游水位时，将此位能能够转化为压力能予以回收。

以下以图2进一步说明，本实用新型整装式自保护增速水轮发电机组各部件具体连接关系示意图。

增速器12用于增加发电机转子转速，进而提高发电机效率，优选的选用同轴行星齿轮增速器，增速器12包括一个太阳齿轮121、多个行星齿轮122，以及一个内齿轮123。多个行星齿轮122分别与太阳齿轮121啮合，内齿轮123与所述行星轮122啮合。多个行星齿轮122可均匀分布于太阳齿轮的周围，为了使齿廓间反作用力的径向分力互相平衡，优选用三个行星齿轮122。行星齿轮122是主动轮，通过行星轮架124连接主轴16的动力输入，通过啮合太阳齿轮121与连接轴17连接，另一端作为增速器12的输入端。增速器12通过连接转轴18与发电机11相连。由此，增速器12的输入端连接轴16与输出端转轴17在一条直线上，实现了同轴增速。本实用新型发电机11的额定转速为3000rpm，相应的，为实现发电机11的额定转速，增速器12的齿轮传动比需根据转轮141的额定工作转速范围设计，一般在10～50变比范围。

图3示出根据本实用新型的整装式自保护增速水轮发电机组的可调节离合器13的结构示意图。可调节离合器13通过转轴17与增速器的太阳齿轮连接，另一端通过连接轴18与发电机11连接。可调节离合器13优选地为液力层流式耦合离合器13，该液力层流式耦合离合器13包括主动液力盘片单元131和从动液力盘片单元132，主动液力盘片单元131通过转轴17与增速器12连接，从动液力盘片单元132通过连接轴18与发电机转子113连接，主动液力盘片单元131和从动液力盘片单元132之间设有间隙，间隙中充有传动液130，通过控制器15控制连接线圈的电流，从而控制传动单元131和从动单元132之间直接接触或保持间隙，间隙的大小使传动单元131和从动单元132之间的传动液130处于层流状态，依靠直接接触或者传动液130的粘滞摩擦力来传递动力，从而实现调速或离合。

当发电机11正常工作时，控制器15输出电流给可调节离合器13的线圈通电，主动液力盘片单元131与从动液力盘片单元132直接接触或保持传动液130在层流间距内，通过直接摩擦或层流粘滞摩擦，使连接轴18与主轴17一起旋转，将增速器12的扭矩传递给发电机11。当发电机11失去负载时，控制器15切断向可调节离合器13的线圈电流，液力层流式耦合离合器13失去电力控制，主动液力盘片单元131与从动液力盘片单元132间距分离，或至传动液130脱离层流摩擦，摩擦力骤减，连接轴17与发电机转轴18传递动力也随之骤减，从而切断了从增速器12传递过来的扭矩，防止发电机11飞逸。

本实用新型整装式自保护增速水轮发电机组采用水轮机转轮与发电机转子三段式同轴结构，来自转轮的原动力通过增速器传递到可调节离合器，增速器将转速提高到发电机额定转速3000rpm，提高发电机转子的转速，从而提高了发电机的工作效率，在同等励磁容量的要求下，可以减小发电机的体积和尺寸，进而减低设备造价，节约成本，同时，由于减少了发电机的体积，也相应的增加了水流通道的宽度，有利于流道内流场分布。

本实用新型整装式自保护增速水轮发电机组通过控制器控制可调节离合器调节发电机的输出功率，并在发电机突然失去负载时分离转轮与发电机转子之间的动力传递，防止发电机飞逸，可调节离合器不但可以实现发电机和水轮机之间的一体连接，取消了导水机构，精简了结构，减少故障的发生。

上述实施例是对本实用新型的进一步说明，但不作为对本实用新型的限定，只是本实用新型的一种较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种整装式自保护增速水轮发电机组，包括引水流道（20）、发电机（11）和水轮机（14），其特征在于，

在发电机（11）与水轮机（14）之间还连接有增速器（12）和可调节离合器（13），所述发电机（11）、增速器（12）和可调节离合器（13）放置于机壳（19）内，机壳（19）与引水流道（20）之间利用支撑架（21）一体连接；

增速器（12）与水轮机（14）通过主轴（16）连接，且所述增速器（12）与可调节离合器（13）通过连接轴（17）连接，发电机（11）与可调节离合器（13）通过转轴（18）连接，水轮机（14）通过连接增速器（12）的主轴（16）与机壳（19）相连，主轴（16）作为增速器的输入轴，连接轴（17）作为可调节离合器的输入轴。

2.根据权利要求1所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述整装式自保护增速水轮发电机组还包括用于控制可调节离合器（13）工作的控制器（15），所述控制器（15）分别连接发电机（11）和可调节离合器（13）。

3.根据权利要求1所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述整装式自保护增速水轮发电机组还包括用于控制可调节离合器（13）工作的控制器（15），所述控制器（15）设置于可调节离合器（13）上。

4.根据权利要求1、2或3中的任意一项所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述可调节离合器（13）为液力层流式耦合离合器。

5.根据权利要求4所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述液力层流式耦合离合器包括主动液力盘片单元（131）和从动液力盘片单元（132），所述主动液力盘片单元（131）通过转轴（17）与增速器（12）连接，所述从动液力盘片单元（132）通过连接轴（18）与发电机转子（113）连接。

6.根据权利要求5所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述主动液力盘片单元（131）和从动液力盘片单元（132）之间设有间隙，所述间隙中充有传动液（130）。

7.根据权利要求6所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，通过控制器（15）控制所述主动液力盘片单元（131）和从动液力盘片单元（132）之间直接接触或保持间隙。

8.根据权利要求1、2或3中的任意一项所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述增速器（12）为同轴行星齿轮变速器。

9.根据权利要求1、2或3中的任意一项所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述支撑架（21）的截面呈流线型。

10.根据权利要求1、2或3中的任意一项所述的整装式自保护增速水轮发电机组，其特征在于，所述支撑架（21）由金属材料制成。