CN203441673U - 一种潮流能发电水轮机 - Google Patents

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程宦
袁玲丽
赵永智
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Abstract

本实用新型涉及流体机械发电技术领域,具体涉及一种潮流能发电水轮机,包括引水管,所述引水管内设置有叶轮,所述叶轮包括有轮毂和均布在所述轮毂上的叶片,所述轮毂沿其中心轴线布置有传动轴,所述引水管包括有叶轮配合部和收缩管,所述叶轮配合部与所述叶轮间隙配合,所述收缩管朝所述叶轮配合部逐渐收缩,并与所述叶轮配合部的一端部连接。本实用新型的潮流能发电水轮机,在引水管内设置叶轮,在叶轮的轮毂上设置传动轴,在传动轴的另一端布置发电机,将发电机布置在水轮机的外部,设备工作时,发电机外围的水流较为平稳,降低了发电机的密封性要求,同时也使得水轮机内部的结构简单,便于安装和维修。

Description

一种潮流能发电水轮机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及流体机械发电技术领域,具体涉及一种潮流能发电水轮机。
背景技术
[0002] 我国能源利用结构中的两大支柱:一是以燃煤为主的火力发电;二是大中型水力发电。而新能源的利用不仅效率较低而且在能源结构中所占的比例很小。随着社会经济的飞速发展,我国能源利用的一些矛盾开始凸显,如能源总量不足、能源结构简单,以及能源分布在地域上的极度不平衡等。哥本哈根会议,对中国的能源消费提出了更严格的要求,必须减少化石能源的消费。为应对全球气候变暖切实履行我们做出的庄严承诺,积极开发和利用各种可再生能源,逐步改善我国能源结构和能源的地域分布、促进国民经济发展具有重要意义。
[0003] 我国已经利用的可再生能源主要有水能、风能、太阳能、地热能和生物质能等。其中水能的开发处于最成熟的位置,尤其是长江三峡、龙滩、溪洛渡、向家坝等巨型电站陆续的建成发电,截至2010年,我国水电装机达到2亿千瓦,中国发电装机容量达到9.6亿千瓦,水电装机达到总装机容量的20.8%,大大缓解了我国能源利用的紧张状态。但我国极大部分的水电资源分布在欠发达的西部地区,而在经济发达的东部地区和东南沿海,水能资源蕴藏量很少。而且,常规的水能开发会带来大规模的土建工程、淹没大量农田、造成大量移民、破坏生态环境等综合问题,使得水能综合利用的成本较高。同时,东南沿海等经济发达地区又是主要的能源消耗地。因此,如何充分利用东南沿海地区丰富的海洋资源优势,开发综合利用成本较低的可再生能源,是我国工程技术界面临的重要课题。所以《国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020》,将开发海洋能源作为重大战略规划。
[0004] 面对日益严重的能源危机,世界各国都开展了潮流能发电的研究和建设工作。因此开发适合潮流能特点的潮流水轮发电机,对于开发利用海洋资源提高我国的能源总量,丰富我国的能源结构都是大有裨益的。
[0005] 潮流能发电水轮机能够将由海洋或河流水面的自然升降造成的水流动能,或者因为太阳能输入不均而形成海水流动所致的海水流动动能转化为电能。因此,潮流发电水轮机作为一种利用海洋资源的装置,具有重要的研究开发意义。然而,由于发展的历史很短,潮流发电在基础研究和工业运行等方面尤其在能量转换装置的研究上,国际上尚未有大规模开发的技术。
[0006] 但是,目前的潮流能发电水轮机能量转换效率低,单机发电功率也很低,所以还没有大规模的被运用。
[0007] 另外,目前潮流能发电水轮机的发电机位于水轮机的轮毂内,在水轮机工作时,需要对发电机进行良好的密封,否则发电机容易被海水侵蚀即导致设备损坏,无法正常工作。并且由于发电机放置在轮毂内,导致轮毂内部结构异常复杂。同时桨叶的调节装置如果也安装在轮毂内,必然导致轮毂内部结构更加复杂,很难安装;如果不安装调节装置,机组对变工况运行适应性很差。所以这种发电机内置的结构,使得发电机的安装和维修都非常困难,而且水轮机内部的清理也非常麻烦。
[0008] 所以,目前亟需一种能量转换率高、单机发电功率高、发电机的密封容易,并且结构简单,方便安装和维修的潮流能发电水轮机。
实用新型内容
[0009] 本实用新型的目的在于:针对现有水轮机存在的上述不足,提供一种能量转换率高、结构简单、发电机的密封容易,并且结构简单,方便安装和维修的潮流能发电水轮机。
[0010] 为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
[0011] 一种潮流能发电水轮机,包括引水管,所述引水管内设置有叶轮,所述叶轮包括有轮毂和均布在所述轮毂上的叶片,所述轮毂沿其中心轴线布置有传动轴。在引水管内设置叶轮,在叶轮的轮毂上设置传动轴,在传动轴的另一端布置发电机,将发电机布置在水轮机的外部,降低了发电机的密封性要求,同时也使得水轮机内部的结构简单,便于安装和维修。
[0012] 作为本实用新型的优选方案,所述引水管包括有叶轮配合部和收缩管,所述叶轮配合部与所述叶轮间隙配合,所述收缩管朝所述叶轮配合部逐渐收缩,并与所述叶轮配合部的一端部连接。水流从收缩管较大的一端进入,流动过程中与叶轮的叶片相互作用,将水流能量装换为机械能,传动轴带动外置的发电机转动而发电,而收缩管呈一端大一端小的形状,水流从收缩管的大端进入,从收缩管的小端流出,增大了叶轮进口动能,最终增大了引水管内流体可利用能量,从而提高了水轮机的能量利用率。
[0013] 作为本实用新型的优选方案,所述引水管还包括有扩散管,所述扩散管与所述叶轮配合部的另一端部连接,并背离所述叶轮配合部逐渐扩大。由于扩散管背离叶轮配合部逐渐扩大,从而减小了水流流出引水管时的动能,从而进一步增大引水管内流体的可利用能量,并且在设置了扩散管后,引水管呈两端向中部逐渐缩小收拢的形状,所以无论是水流从收缩管流进还是从扩散管流进,都能够带动叶轮转动进而带动发电机发电,实现了双向来流发电,并且都能够具有良好的能量利用率。
[0014] 作为本实用新型的优选方案,所述轮毂为沿着轴向两端细,中间粗的纺锤形轮毂。将轮毂设置为两端细,中间粗的纺锤形,减小了轮毂对水流的阻力,进一步提高了水轮机的能量利用率。
[0015] 作为本实用新型的优选方案,所述叶片为十个叶片。通过实验得到,当十个叶片布置在轮毂上时,能够具有良好的能量利用率。
[0016] 作为本实用新型的优选方案,所述叶片截面为NACA0015标准翼型。通过实验得至IJ,当叶片选择截面为NACA0015标准翼型叶片时,能够具有良好的能量利用率。
[0017] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:
[0018] 1、将发电机布置在水轮机的外部,降低了发电机的密封性要求,同时也使得水轮机内部的结构简单,便于安装和维修;
[0019] 2、可以实现双向来流发电;
[0020] 3、引水管由收缩管、叶轮安装部和扩散管组成,提高了水轮机的能量利用率。
附图说明[0021] 图1为本实用新型的结构示意图;
[0022] 图2为本实用新型的剖视图;
[0023] 图3为本实用新型的引水管和传动轴的结构示意图;
[0024] 图中标记:1-引水管,2-叶轮,3-轮毂,4-叶片,5-传动轴,11 -叶轮配合部,12_收缩管,13-扩散管。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图,对本实用新型作详细的说明。
[0026] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0027] 如图1-3所示的一种潮流能发电水轮机,包括引水管1,所述引水管I内设置有叶轮2,所述叶轮2包括有轮毂3和均布在所述轮毂3上的叶片4,所述轮毂3沿其中心轴线布置有传动轴5。在引水管I内设置叶轮2,在叶轮2的轮毂3上设置传动轴5,在传动轴5的另一端布置发电机,将发电机布置在水轮机的外部,降低了发电机的密封性要求,同时也使得水轮机内部的结构简单,便于安装和维修。
[0028] 作为本实用新型的优选方案,所述引水管I包括有叶轮配合部11和收缩管12,所述叶轮配合部11与所述叶轮2间隙配合,所述收缩管12朝所述叶轮配合部11逐渐收缩,并与所述叶轮配合部11的一端部连接。水流从收缩管12较大的一端进入,流动过程中与叶轮2的叶片4相互作用,叶片4带动的轮毂3转动,将水流能量装换为机械能,传动轴5带动外置的发电机转动而发电,而收缩管12呈一端大一端小的形状,水流从收缩管12的大端进入,从收缩管12的小端流出,增大了叶轮2进口动能,最终增大了引水管I内流体可利用能量,从而提高了水轮机的能量利用率。
[0029] 作为本实用新型的优选方案,所述引水管I还包括有扩散管13,所述扩散管13与所述叶轮配合部11的另一端部连接,所述扩散管13背离所述叶轮配合部11逐渐扩大。由于扩散管13背离叶轮配合部11逐渐扩大,从而减小了水流流出引水管I时的动能,从而进一步的增大引水管I内流体的可利用能量,并且在设置了扩散管13后,引水管I呈两端向中部逐渐缩小收拢的形状,所以无论是水流从收缩管12流进还是从扩散管13流进,都能够带动叶轮2转动进而带动发电机发电,实现了双向来流发电,并且都能够具有良好的能量利用率。
[0030] 作为本实用新型的优选方案,所述轮毂3为沿着轴向两端细,中间粗的纺锤形轮毂3。将轮毂3设置为两端细,中间粗的纺锤形,减小了轮毂3对水流的阻力,进一步提高了水轮机的能量利用率。
[0031] 作为本实用新型的优选方案,所述叶片4为十个叶片4。通过实验得到,当十个叶片4布置在轮毂3上时,能够具有良好的能量利用率。
[0032] 作为本实用新型的优选方案,所述叶片4截面为NACA0015标准翼型。通过实验得至IJ,当叶片4选择截面为NACA0015标准翼型叶片4时,能够具有良好的能量利用率。
[0033] 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种潮流能发电水轮机,包括引水管,所述引水管内设置有叶轮,其特征在于,所述叶轮包括有轮毂和均布在所述轮毂上的叶片,所述轮毂沿其中心轴线布置有传动轴,所述引水管包括有叶轮配合部和收缩管,所述叶轮配合部与所述叶轮间隙配合,所述收缩管朝所述叶轮配合部逐渐收缩,并与所述叶轮配合部的一端部连接。
2.根据权利要求1所述的潮流能发电水轮机,其特征在于,所述引水管还包括有扩散管,所述扩散管与所述叶轮配合部的另一端部连接,并背离所述叶轮配合部逐渐扩大。
3.根据权利要求1或2所述的潮流能发电水轮机,其特征在于,所述轮毂为沿着轴向两端细,中间粗的纺锤形轮毂。
4.根据权利要求3所述的潮流能发电水轮机,所述叶片为十个叶片。
5.根据权利要求4所述的潮流能发电水轮机,其特征在于,所述叶片截面为NACA0015标准翼型。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104895727A (zh) * 2015-04-24 2015-09-09 胡长荣 一种新型发电装置及其制作方法
CN107165769A (zh) * 2017-07-25 2017-09-15 河海大学 一种溪流微型发电装置

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