CN205714559U - 一种卧式水轮发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卧式水轮发电机组，包括水轮机和位于一腔室内的发电机，水轮机包括水轮机主轴，发电机包括发电机主轴，水轮机主轴的一端和发电机主轴的一端通过磁力耦合器连接。通过磁力耦合器可以将水轮机主轴和发电机主轴进行无接触连接，当水轮机的轮叶受到水流的作用力时会进行旋转，进而带动水轮机主轴旋转，水轮机主轴通过磁力耦合器即可带动发电机主轴旋转，从而带动发电机主轴上的转子旋转，转子与发电机的定子发生磁场反应，最终使发电机产生电能。其中通过磁力耦合器的无接触柔性连接可以避免水轮机和发电机产生的振动相互传递，从而使得卧式水轮发电机组可以更加平稳地运行。

Description

一种卧式水轮发电机组

技术领域

本实用新型涉及水力发电领域，特别是涉及一种卧式水轮发电机组。

背景技术

在水力发电领域，通常通过水轮机将水流的能量转化为机械能，然后通过发电机将机械能转化为电能。但是传统的卧式水轮发电机组通常是发电机和水轮机刚性连接在一起，例如将发电机和水轮机分别悬挂在大轴的两端，因此发电机的不平衡磁拉力引起的振动往往通过大轴传递到水轮机，引起水轮机振动，同时水轮机交变的水力振动通过大轴传递给发电机，加剧发电机的振动，从而易使发电机转子和水轮机转轮室产生裂纹，进而影响水轮发电机组的正常运行。而且传统的水轮发电机组中的大轴不够密封，造成漏水量较大，从而使得连接在大轴上的轴承容易进水，易发生油混水的情况，进而破坏水轮发电机组。

因此，如何降低水轮发电机组的发电机和水轮机的振动，以及提高水轮发电机组大轴的密封性，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种卧式水轮发电机组，可以有效降低水轮机和发电机的振动等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种卧式水轮发电机组，包括水轮机和位于一腔室内的发电机，所述水轮机包括水轮机主轴，所述发电机包括发电机主轴，所述水轮机主轴的一端和所述发电机主轴的一端通过磁力耦合器连接。

优选地，所述磁力耦合器包括设置在所述水轮机主轴一端的第一磁极和设置在所述发电机主轴一端的第二磁极，所述水轮机主轴一端设有圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述水轮机主轴同轴，所述第一磁极位于所述圆形凹槽的内侧壁上，所述第二磁极位于所述圆形凹槽内。

优选地，所述水轮机主轴外部套设有一端封闭和另一端敞开的屏蔽套，所述屏蔽套封闭的一端位于所述第一磁极和所述第二磁极之间，所述屏蔽套敞开的一端与所述腔室的内壁密封连接。

优选地，所述水轮机主轴与所述屏蔽套之间设有支撑所述水轮机主轴的滚动轴承。

优选地，所述水轮机上远离与所述发电机连接的一端设有支撑装置，所述支撑装置包括设置在所述水轮机的轮毂上的轮毂轴承，所述轮毂轴承和所述滚动轴承同轴。

优选地，所述发电机主轴上靠近与所述水轮机连接的一端设有发电机主轴支撑装置，所述发电机主轴支撑装置包括与所述发电机主轴连接的发电机导轴承和支撑所述发电机导轴承的发电机导轴承支撑底座。

优选地，所述发电机主轴支撑装置还包括和所述发电机主轴连接的推力轴承，所述推力轴承固定连接于所述发电机导轴承支撑底座上。

优选地，所述发电机主轴上远离与所述水轮机连接的一端设有端部支撑装置，所述端部支撑装置包括固定连接于所述发电机主轴的端部轴承和支撑所述端部轴承的端部轴承支撑座。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的一种卧式水轮发电机组，包括水轮机和位于一腔室内的发电机，水轮机包括水轮机主轴，发电机包括发电机主轴，水轮机主轴的一端和发电机主轴的一端通过磁力耦合器连接。通过磁力耦合器可以将水轮机主轴和发电机主轴进行无接触连接，水轮机主轴旋转时，通过磁力耦合器即可带动发电机主轴旋转，最终使发电机产生电能，因此通过磁力耦合器的无接触柔性连接可以避免水轮机和发电机产生的振动相互传递，从而使得卧式水轮发电机组可以更加平稳地运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的卧式水轮发电机组的结构示意图；

图2为图1中发电机主轴和水轮机主轴连接处的局部放大结构示意图；

图3为图2的断面结构示意图；

图4为图1中水轮机的支撑示意图；

图5为图1中发电机的支撑示意图。

附图标记如下：

1为水流通道，2为发电机的定子，3为转子，4为发电机导轴承，5为推力轴承，6为发电机主轴，7为导叶，8为轮叶，9为轮毂，10为轮毂轴承支撑座，11为尾水管，12为腔室支撑装置，13为端部轴承支撑座，14为端部轴承，15为发电机导轴承支撑底座，16为第二磁极，17为第一磁极，18为屏蔽套，19为水轮机主轴，20为滚动轴承底座，21为滚动轴承，22为轮毂轴承。

具体实施方式

基于上述研究的基础上，本实用新型实施例提供了一种卧式水轮发电机组，包括水轮机和位于一腔室内的发电机，水轮机包括水轮机主轴，发电机包括发电机主轴，水轮机主轴的一端和发电机主轴的一端通过磁力耦合器连接。通过磁力耦合器可以将水轮机主轴和发电机主轴进行无接触连接，水轮机主轴旋转时，通过磁力耦合器即可带动发电机主轴旋转，最终使发电机产生电能，因此通过磁力耦合器的无接触柔性连接可以避免水轮机和发电机产生的振动相互传递，从而使得卧式水轮发电机组可以更加平稳地运行。

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1和图2，图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的卧式水轮发电机组的结构示意图；图2为图1中发电机主轴和水轮机主轴连接处的局部放大结构示意图。

本实用新型的一种具体实施方式提供了一种卧式水轮发电机组，包括水轮机和位于一腔室内的发电机，水轮机包括水轮机主轴19，发电机包括发电机主轴6，水轮机主轴19的一端和发电机主轴6的一端通过磁力耦合器连接。

在本实施例中，通过磁力耦合器可以将水轮机主轴19和发电机主轴6进行无接触连接，当水轮机的轮叶8受到水流的作用力时会进行旋转，进而带动水轮机主轴19旋转，水轮机主轴19通过磁力耦合器即可带动发电机主轴6旋转，从而带动发电机主轴6上的转子3旋转，转子3与发电机的定子2发生磁场反应，最终使发电机产生电能。其中通过磁力耦合器的无接触柔性连接可以避免水轮机和发电机产生的振动相互传递，从而使得卧式水轮发电机组可以平稳地运行。

本实用新型一种具体实施例所提供的一种卧式水轮发电机组，磁力耦合器包括设置在水轮机主轴19一端的第一磁极17和设置在发电机主轴6一端的第二磁极16，水轮机主轴19一端设有圆形凹槽，圆形凹槽与水轮机主轴19同轴，第一磁极17位于圆形凹槽的内侧壁上，第二磁极16位于圆形凹槽内。

在本实施例中，水轮机主轴19的一端设有第一磁极17和发电机主轴6的一端设有第二磁极16，其中第一磁极17位于水轮机主轴19一端的圆形凹槽内的侧壁上，第二磁极16位于发电机主轴6一端的外侧壁上，然后将具有第二磁极16的发电机主轴6的一端置于水轮机主轴19的圆形凹槽内。当水轮机主轴19转动时，通过第一磁极17与第二磁极16之间的相互作用，可以带动发电机主轴6旋转。

请参考图3和图4，图3为图2的断面结构示意图；图4为图1中水轮机的支撑示意图。

为了提高水轮机主轴19的密封性，在本实施例中，所述水轮机主轴19外部套设有一端封闭和另一端敞开的屏蔽套18，所述屏蔽套18封闭的一端位于所述第一磁极17和所述第二磁极16之间，所述屏蔽套18敞开的一端与所述腔室的内壁密封连接。其中腔室通过腔室支撑装置12固定在水流通道1内，腔室和水轮机之间是密封连接的，当水轮机旋转时，由于水轮机相对于腔室来说是转动的，可以理解的是两者之间的密封是动密封，经过长时间的运行后，会有少量的水从动密封处进入到腔室中，因此通过本实用新型提供的屏蔽套18，可以将由腔室和水轮机之间的密封处进入的水留在屏蔽套18内，其中，屏蔽套18和水轮机主轴19之间具有一定距离的间隙，可以理解的是，屏蔽套18和水轮机相互不接触，当水轮机主轴19转动时，屏蔽套18和腔室的内壁是静密封连接。因此当水轮机旋转时可以避免水进一步地进入腔室内，从而干扰发电机的正常运行。

本实用新型一种具体实施例所提供的一种卧式水轮发电机组，水轮机主轴19与屏蔽套18之间设有支撑水轮机主轴19的滚动轴承21。其中滚动轴承21为即使在有水的环境下也可以工作的滚动轴承21，滚动轴承21固定连接于水轮机主轴19上，可以通过固定连接在腔室内壁的滚动轴承底座20来固定滚动轴承21，其中屏蔽套18和滚动轴承底座20处保持密封防止进入屏蔽套18内的水漏出，通过滚动轴承21一方面可以降低水轮机主轴19的摩擦系数从而提高传动效率，另一方面相对于传统的滑动轴承，不仅维护方便而且成本较低。

进一步地，为了使水轮机更加平稳地运行，在本实施例中，水轮机上远离与发电机连接的一端设有支撑装置，支撑装置包括设置在水轮机的轮毂9上的轮毂轴承22，轮毂轴承22和滚动轴承21同轴。其中轮毂轴承22通过轮毂轴承支撑座10固定在尾水管11内，因此水轮机的叶轮受到水力作用旋转时，可以带动水轮机主轴19在轮毂轴承22和滚动轴承21的支撑下旋转，因此可以减弱水轮机在传统的悬臂支撑下因受到水力作用产生的振动，进一步提高水轮机运转的稳定性。其中在腔室的外侧壁和水流通道1的内壁之间设有活动导叶7，通过导叶7可以改变从水流通道1到尾水管11内的水流量，进而改变水轮机的轮叶8的转速，因此当水轮机因为转速产生不稳定情况时，通过导叶7可以调整水轮机在一定的转速内稳定运行。

请参考图5，图5为图1中发电机的支撑示意图。

本实用新型一种具体实施例所提供的一种卧式水轮发电机组，发电机主轴6上靠近与水轮机连接的一端设有发电机主轴支撑装置，发电机主轴支撑装置包括与发电机主轴6连接的发电机导轴承4和支撑发电机导轴承4的发电机导轴承支撑底座15。在本实施例中，可以将发电机导轴承支撑底座15固定连接在腔室的内部，通过发电机导轴承4一方面可以降低发电机主轴6在运转时的摩擦力，减少发电机主轴6的磨损；另一方面可以使发电机主轴6平稳地转动。

为了使上述发电机主轴更加平稳地转动，在本实施例中，发电机主轴支撑装置还包括和发电机主轴6连接的推力轴承5，推力轴承5固定连接于发电机导轴承支撑底座15上。其中在发电机主轴6上设有和推力轴承5相互配合的凸台，通过推力轴承5和发电机主轴6上的凸台可以限制发电机主轴6的轴向位移。将推力轴承5固定连接于发电机导轴承支撑底座15上，便于推力轴承5和发电机导轴承4的润滑和密封。

进一步地，在本实施例中，发电机主轴上远离与水轮机连接的一端设有端部支撑装置，端部支撑装置包括固定连接于发电机主轴6的端部轴承14和支撑端部轴承14的端部轴承支撑座13。其中发电机的转子3位于端部支撑装置和发电机主轴支撑装置之间的发电机主轴6上，发电机的定子2位于腔体的内壁且和发电机的转子3相互对应，当发电机主轴6转动时，端部轴承14和发电机导轴承4承受径向力，推力轴承5承受轴向力，因此可以限制发电机主轴6的径向和轴向位移，使发电机主轴6更加平稳地转动，从而使得转子3也更加稳定地转动。

综上所述，本实用新型实施例所提供的一种卧式水轮发电机组，通过磁力耦合器可以将水轮机主轴19和发电机主轴6进行无接触连接，水轮机主轴19旋转时，通过磁力耦合器即可带动发电机主轴6旋转，最终使发电机产生电能，因此通过磁力耦合器的无接触柔性连接可以避免水轮机和发电机产生的振动相互传递，从而使得卧式水轮发电机组可以更加平稳地运行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或顺序。

以上对本实用新型所提供的一种卧式水轮发电机组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种卧式水轮发电机组，包括水轮机和位于一腔室内的发电机，其特征在于，所述水轮机包括水轮机主轴，所述发电机包括发电机主轴，所述水轮机主轴的一端和所述发电机主轴的一端通过磁力耦合器连接。

2.根据权利要求1所述的卧式水轮发电机组，其特征在于，所述磁力耦合器包括设置在所述水轮机主轴一端的第一磁极和设置在所述发电机主轴一端的第二磁极，所述水轮机主轴一端设有圆形凹槽，所述圆形凹槽与所述水轮机主轴同轴，所述第一磁极位于所述圆形凹槽的内侧壁上，所述第二磁极位于所述圆形凹槽内。

3.根据权利要求2所述的卧式水轮发电机组，其特征在于，所述水轮机主轴外部套设有一端封闭和另一端敞开的屏蔽套，所述屏蔽套封闭的一端位于所述第一磁极和所述第二磁极之间，所述屏蔽套敞开的一端与所述腔室的内壁密封连接。

4.根据权利要求3所述的卧式水轮发电机组，其特征在于，所述水轮机主轴与所述屏蔽套之间设有支撑所述水轮机主轴的滚动轴承。

5.根据权利要求1至4任一项所述的卧式水轮发电机组，其特征在于，所述水轮机上远离与所述发电机连接的一端设有支撑装置，所述支撑装置包括设置在所述水轮机的轮毂上的轮毂轴承，所述轮毂轴承和所述滚动轴承同轴。

6.根据权利要求5所述的卧式水轮发电机组，其特征在于，所述发电机主轴上靠近与所述水轮机连接的一端设有发电机主轴支撑装置，所述发电机主轴支撑装置包括与所述发电机主轴连接的发电机导轴承和支撑所述发电机导轴承的发电机导轴承支撑底座。

7.根据权利要求6所述的卧式水轮发电机组，其特征在于，所述发电机主轴支撑装置还包括和所述发电机主轴连接的推力轴承，所述推力轴承固定连接于所述发电机导轴承支撑底座上。

8.根据权利要求7所述的卧式水轮发电机组，其特征在于，所述发电机主轴上远离与所述水轮机连接的一端设有端部支撑装置，所述端部支撑装置包括固定连接于所述发电机主轴的端部轴承和支撑所述端部轴承的端部轴承支撑座。