CN219472230U - 一种立式余压发电水轮机 - Google Patents

Abstract

一种立式余压发电水轮机，包括壳体、主轴和尾水管，所述的壳体出口处向上与尾水管相连通，壳体出口内均布装有导叶，导叶出口处的壳体内装有转轮，转轮经中心轴孔与主轴一端相连，壳体中心处沿垂向装有内轴承室，主轴经装在内轴承室内的内轴承装在内轴承室内，主轴另一端伸出内轴承室与位于壳体外面的外轴承室相连，主轴与外轴承室经外轴承室内的外轴承相连，外轴承室与外壳托架连接，外壳托架与底座固定连接。本实用新型占地面积小、布置灵活、结构紧凑，水力和机械能性能优良，特别适用于冷却塔上塔立管处余压回收发电，节能环保，具有良好的经济和社会效益。

Description

一种立式余压发电水轮机

技术领域

本实用新型涉及水轮机，特别是一种立式余压发电水轮机。

背景技术

工业循环水系统广泛应用于各类工业装置中，因系统中存在高位换热器和管网水力平衡的需要，系统回水压力除用于克服冷却塔布水需要外，普遍存在一定的富裕水头，这一部分富裕水头在上塔立管的阀门处被白白消耗，若能将富裕能量回收发电，则可以最大化的利用资源，也符合双碳战略，但是工业现场一般用地都比较紧张，特别是改造项目对设备占地面积条件多，传统轴伸贯流式水轮机的轴承室布置在设备外侧，导致主轴具有较大的悬臂段长度、径向跳动幅度偏大、轴承受力条件差，对轴承寿命不利。冷却塔的立管用于将水流向上输送至冷却塔布水高度，因此将水轮机的出水口朝上则有利于简化管道布置，有利于降低管路损失和施工难度，但至今未见公开报道。为了克服现有技术之不足，亟需研发占地面积小、结构紧凑、稳定高效的余压水轮机。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种立式余压发电水轮机，可有效解决工业现场设备布置受限的问题。

为实现上述目的，本实用新型解决的技术方案是，一种立式余压发电水轮机，包括壳体、主轴和尾水管，所述的壳体出口处向上与尾水管相连通，壳体出口内均布装有导叶，导叶出口处的壳体内装有转轮，转轮经中心轴孔与主轴一端相连，壳体中心处沿垂向装有内轴承室，主轴经装在内轴承室内的内轴承装在内轴承室内，主轴另一端伸出内轴承室与位于壳体外面的外轴承室相连，主轴与外轴承室经外轴承室内的外轴承相连，外轴承室与外壳托架连接，外壳托架与底座固定连接。

本实用新型占地面积小、布置灵活、结构紧凑，水力和机械能性能优良，特别适用于冷却塔上塔立管处余压回收发电，节能环保，具有良好的经济和社会效益。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型转轮示意图。

实施方式

以下结合附图和具体情况对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

结合附图给出，一种立式余压发电水轮机，包括壳体、主轴和尾水管，所述的壳体4出口处向上与尾水管5相连通，壳体4出口内均布装有导叶2，导叶2出口处的壳体4内装有转轮1，转轮1经中心轴孔与主轴3一端相连，壳体4中心处沿垂向装有内轴承室4-2，主轴3经装在内轴承室4-2内的内轴承8-1装在内轴承室4-2内，主轴3另一端伸出内轴承室4-2与位于壳体4外面的外轴承室10相连，主轴3与外轴承室10经外轴承室10内的外轴承8-2相连，外轴承室10与外壳托架4-4连接，外壳托架4-4与底座固定连接。

为保证更好的实施效果，所述的转轮1出口朝上，转轮1包括均布的叶片1-2和装在叶片1-2一端的轮毂1-1。所述的叶片1-2一端与轮毂1-1相连，另一端与外环1-3相连。转轮1可以带或不带外环1-3，均不影响工作，外环1-3会增加叶片加工难度，但能增加转轮刚度、减少泄露损失，有利于提升效率。

所述的内轴承室4-2为空心体，内轴承室4-2上端装有轴承密封盖9，另一端与壳体4的壳体壁相连通，主轴3端部伸出轴承密封盖9与转轮1的中心轴孔固定相连，轴承密封盖9外的主轴3上依次装有机封函体7（公知市售产品）和机械密封6，机封函体7与轴承密封盖9之间的腔体与排空管11一端相连通，排空管11另一端穿过壳体4伸出壳体4外。

所述的壳体4为呈倒L型的弯管，壳体4出口朝上，导叶2进口处的壳体4内装有导流板4-3。

所述的水轮机采用立式布置方式，主轴3沿竖直方向布置或者与竖直方向呈一定的倾斜角度。

本实用新型在具体使用时，水流自壳体4进口处进入，在弯管4-1内完成90°转弯，然后经导流板4-3和导叶2后进入转轮1，转轮1将水能转化为旋转机械能，主轴3顺次穿过转轮1、机械密封6、机封函体7、轴承密封盖9、内轴承8-1、内轴承室4-2、外轴承8-2、外轴承室10，主轴3随转轮1共同旋转并输出轴功率用于发电或拖动，做功后水流从转轮1出口经尾水管5排出。转轮1安装在主轴3一端带动主轴3旋转并输出轴功率，一组轴承安装在壳体内部的内轴承室4-2内，另外一组安装壳体外部的外轴承室10内，在壳体内部设置内轴承室4-2可以有效地避免主轴3悬臂段长度过大导致的径向跳动幅度超标的问题，较大的轴承间距有利于改善轴承受力条件、延长轴承寿命，导叶2可独立更换，有利于实现系列化生产，转轮具有较宽的高效区范围，能较好的适应工况变化。

机封函体7和轴承密封盖9之间的腔体通过排空管11与外界大气联通，可将凝结水和机械密封6漏水及时排空，增加使用寿命。

本实用新型结构简单，设计巧妙，经实际工程检验效果较好，相关资料如下：

某循环水系统回水母管压力较高，除满足冷却塔布水所需外，在冷却塔上塔立管处用阀门消能，计算可利用水头约10m，过流量约5000m³/h，因现场用地面积受限，无法满足卧式机组布置的需要，使用本实用新型一种立式余压发电水轮机，将原本浪费的能量回收驱动发电机生产电能，机组为立式布置，占地面积小满足现场条件，机组出水方向朝上，简化了机组的管路布置，将一组滚动轴承布置在水轮机壳体内部，避免主轴悬臂段长度大导致的摆动超标的问题，机组对中精度高、振动小、设备使用寿命长。

本实用新型结构新颖独特，高效率区宽运行范围广，与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型一种立式余压发电水轮机，将轴承布置在壳体内部，明显地缩短了主轴悬臂段长度，减少主轴径向跳动，改善轴承受力条件，增加了机组的可靠性与稳定性；

2、本实用新型一种立式余压发电水轮机，主要用于工业循环水系统中将冷却塔上塔立管中的富裕能量回收发电，克服工业现场设备布置受限的问题，能有效的减小机组的占地面积，结构紧凑，布置灵活，转轮出水方向朝上，与冷却塔立管水流方向一致，有利于简化管路布置，提高能量回收效率，性能稳定、维护方便；

3、使用本实用新型一种立式余压发电水轮机，是积极响应 “双碳”战略在余压回收发电领域的实践，达到了对资源的充分利用，节能环保，具有良好的经济和经济效益。

要指出的是，上述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出变动或者修饰为等同变化的等效实施例，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种立式余压发电水轮机，包括壳体、主轴和尾水管，其特征在于，所述的壳体（4）出口处向上与尾水管（5）相连通，壳体（4）出口内均布装有导叶（2），导叶（2）出口处的壳体（4）内装有转轮（1），转轮（1）经中心轴孔与主轴（3）一端相连，壳体（4）中心处沿垂向装有内轴承室（4-2），主轴（3）经装在内轴承室（4-2）内的内轴承（8-1）装在内轴承室（4-2）内，主轴（3）另一端伸出内轴承室（4-2）与位于壳体（4）外面的外轴承室（10）相连，主轴（3）与外轴承室（10）经外轴承室（10）内的外轴承（8-2）相连，外轴承室（10）与外壳托架（4-4）连接，外壳托架（4-4）与底座固定连接。

2.根据权利要求1所述的立式余压发电水轮机，其特征在于，所述的转轮（1）出口朝上，转轮（1）包括均布的叶片（1-2）和装在叶片（1-2）一端的轮毂（1-1）。

3.根据权利要求2所述的立式余压发电水轮机，其特征在于，所述的叶片（1-2）一端与轮毂（1-1）相连，另一端与外环（1-3）相连。

4.根据权利要求1所述的立式余压发电水轮机，其特征在于，所述的内轴承室（4-2）为空心体，内轴承室（4-2）上端装有轴承密封盖（9），另一端与壳体（4）的壳体壁相连通，主轴（3）端部伸出轴承密封盖（9）与转轮（1）的中心轴孔固定相连，轴承密封盖（9）外的主轴（3）上依次装有机封函体（7）和机械密封（6），机封函体（7）与轴承密封盖（9）之间的腔体与排空管（11）一端相连通，排空管（11）另一端穿过壳体（4）伸出壳体（4）外。

5.根据权利要求1所述的立式余压发电水轮机，其特征在于，所述的壳体（4）为呈倒L型的弯管，壳体（4）出口朝上，导叶（2）进口处的壳体（4）内装有导流板（4-3）。