立轴多级冲击式水轮机的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种立轴多级冲击式水轮机。适用于水利水电工程。
【背景技术】
[0002]500m以上的高水头水电站多选择冲击式水轮发电机组，冲击式水轮机有立轴单转轮、多喷嘴和卧式单转轮或者双转轮、单喷嘴或者双喷嘴两种型式。其中立轴单转轮利用水头可达1800m，喷嘴数最多可达6个，目前最大单机容量达420MW;而卧式冲击式机组的单个转轮一般仅能设置2个喷嘴，因此限制了卧式冲击时机组的单机容量。
[0003]总体看来立轴单级冲击式转轮受制于转轮应力水平、转轮喷嘴数限制，机组容量近年来未有冲破，且与同等容量的同等水头的混流式水轮发电机组相比，单转轮冲击式机组的机组参数水平相对较低。因此，一般情况下，在条件允许时，尽可能选择混流式水轮发电机组，但冲击式机组由于在高水头电站应用有适用水头高、稳定运行范围广其特有的优势特点，亟需找到一种可以提高冲击式机组参数水平和单机容量的冲击式机型，以适应我国西部地区高落差(落差达到800m)、布置区域狭窄的水力发电电站的建设。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种结构简单、制造方便的立轴多级冲击式水轮机，以获得较大的单机容量，提高机组的机组参数水平，同时减少平面开挖尺寸，降低对环境的破坏。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种立轴多级冲击式水轮机，包括进水管、发电机以及接于发电机上的水轮机主轴，其特征在于:具有上下布置在同一直线上的若干个转轮腔室，转轮腔室连通尾水渠，所述水轮机主轴至上而下依次穿过各个转轮腔室，对应每个转轮腔室在水轮机主轴上设置立轴水斗式转轮，对应每个转轮腔室设置环绕该腔室的配水环管，所述配水环管均与进水管连通，配水环管上均匀接有若干喷管及喷针，所述喷管及喷针的出水口位于转轮腔室内，对准腔室内的立轴水斗式转轮布置。
[0006]所述水轮机主轴经主轴导轴承连接转轮腔室支撑板。
[0007]所述主轴导轴承与水轮机主轴之间设置主轴密封。
[0008]所述主轴导轴承经排水管连通集水井，集水井经导管连通尾水渠。
[0009]所述进水管末端管径逐级减小，每级对应连通一个所述配水环管。
[0010]本发明的有益效果是:本发明采用立轴的多冲击式转轮串联，设置多个配水环管与之相匹配，能够获得较大的单机容量，设置了多级冲击式转轮可以显著提高机组的整体参数水平。通过多个转轮、多个配水环管和多个喷管及喷针机构解决水轮机和发电机的参数相匹配问题，使二者同时达到最优。较高的机组参数水平可以显著降低电站的平面布置尺寸，减小平面开挖尺寸，减少对环境的破坏。同时由于设置有多个转轮和喷管及喷针，可实现机组负荷的任意调节。本发明设置了多个转轮，单个转轮的外形尺寸可有所减少，降低了转轮的制造难度，降低了转轮运行的动应力，更容易保证机组的安全。
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例1的结构示意图。
[0012]图2为本发明实施例1中配水环管的示意图。
[0013]图3为本发明实施例1的工作流程图。
[0014]图4为本发明实施例2的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:如图1、图2所示，本实施例为一种立轴三级冲击式水轮机，包括进水管6、发电机1、水轮机主轴2、转轮腔室4、配水环管7和喷管及喷针8。其中转轮腔室4具有三个，三个转轮腔室4上下布置的同一直线上，转轮腔室4连通尾水渠5。发电机I安装于三个转轮腔室4的上方，水轮机主轴2与发电机I相连，主轴下端至上而下依次穿过3个转轮腔室4，在每个转轮腔室4内的水轮机主轴2上均设置一个立轴水斗式转轮3。本例中对应每个转轮腔室4在腔室外设置一个配水环管7，该环管与围绕所对应的腔室，并与进水管6连通。环管上均匀设置若干喷管及喷针8，喷管及喷针8的出水口位于转轮腔室4内，出水口对准腔室内的立轴水斗式转轮3布置。本实施例中进水管6末端分三段，管径逐段减小，每段与一个配水环管7连通，且管径最小段连通最上方的配水环管7，中间段连通中间的配水环管7，依次类推。
[0016]本实施例水轮机主轴2通过主轴导轴承12连接转轮腔室4支撑板，并在主轴导轴承12与水轮机主轴2之间设置主轴密封13。主轴导轴承12经排水管9连通集水井10，集水井10通过导管11连通尾水渠5，将主轴密封13渗漏过来的少量水流顺畅的导流回尾水渠5。
[0017]本实施例的工作流程见附图3，主要由电网给定负荷、启动机组、启动喷针机构、启动冲击式转轮、启动立式发电机，输出功率等多个模块组成。首先电网系统根据用户的需要，确定电站所需要承担的负荷，电站的监控系统根据指定的负荷目标，启动机组，并根据立轴三级冲击式水轮机的特性和机组的负荷容量，确定立轴三级冲击式水轮机所需要启动的立轴水斗式转轮3个数，并确定喷管及喷针机构8的喷嘴数，确保机组容量能够达到指定的功率，同时确保机组在高效率和稳定性较优良的区域运行。当发现机组不在规定的区域运行，可调整喷嘴数、喷针机构和转轮数，优化立轴三级冲击式水轮机的运行。
[0018]实施例2:本实施例为一种立轴双级冲击式水轮机，与实施例1的区别仅在于，本例采用两个转轮腔室4的结构形式。
[0019]当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的范围内，做出的变化、改添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种立轴多级冲击式水轮机，包括进水管(6)、发电机(I)以及接于发电机上的水轮机主轴(2)，其特征在于:具有上下布置在同一直线上的若干个转轮腔室(4)，转轮腔室(4)连通尾水渠(5)，所述水轮机主轴(2)至上而下依次穿过各个转轮腔室(4)，对应每个转轮腔室(4)在水轮机主轴(2)上设置一立轴水斗式转轮(3)，对应每个转轮腔室(4)设置一环绕该腔室的配水环管(7)，所述配水环管(7)均与进水管(6)连通，配水环管(7)上均匀接有若干喷管及喷针(8)，所述喷管及喷针(8)的出水口位于转轮腔室(4)内，对准腔室内的立轴水斗式转轮(3)布置。2.根据权利要求1所述的立轴多级冲击式水轮机，其特征在于:所述水轮机主轴(2)经主轴导轴承(12)连接转轮腔室(4)支撑板。3.根据权利要求2所述的立轴多级冲击式水轮机，其特征在于:所述主轴导轴承(12)与水轮机主轴(2)之间设置主轴密封(13)。4.根据权利要求2或3所述的立轴多级冲击式水轮机，其特征在于:所述主轴导轴承(12)经排水管(9)连通集水井(10)，集水井(10)经导管(11)连通尾水渠(5)。5.根据权利要求1所述的立轴多级冲击式水轮机，其特征在于:所述进水管(6)末端管径逐级减小，每级对应连通一个所述配水环管(7)。
【专利摘要】本发明涉及一种立轴多级冲击式水轮机。本发明的目的是提供一种结构简单、制造方便的立轴多级冲击式水轮机，以获得较大的单机容量，提高机组的机组参数水平，同时减少平面开挖尺寸，降低对环境的破坏。本发明的技术方案是：该水轮机包括进水管、发电机以及接于发电机上的水轮机主轴，具有上下布置在同一直线上的若干个转轮腔室，转轮腔室连通尾水渠，水轮机主轴至上而下依次穿过各个转轮腔室，对应每个转轮腔室在水轮机主轴上设置立轴水斗式转轮，对应每个转轮腔室设置环绕该腔室的配水环管，配水环管均与进水管连通，配水环管上均匀接有若干喷管及喷针，喷管及喷针的出水口位于转轮腔室内，对准腔室内的立轴水斗式转轮布置。
【IPC分类】F03B13/00, F03B1/02, F03B11/00
【公开号】CN105545571
【申请号】CN201610025445
【发明人】方杰, 周杰, 陈顺义, 李胜兵, 李成军, 曹春建, 汪德楼
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月15日