一種貫流式環境友好型水輪機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于流體機械發電技術領域，特別是涉及一種貫流式水輪機。
【背景技術】
[0002]我國能源利用結構中的兩大支柱:一是以燃煤為主的火力發電；二是大中型水力發電，而新能源的利用不僅效率較低而且在能源結構中所占的比例很小。隨著社會經濟的飛速發展，我國能源利用的一些矛盾開始凸顯，如能源總量不足、能源結構簡單，以及能源分布在地域上的極度不平衡等。哥本哈根會議，對中國的能源消費提出了更嚴格的要求，必須減少化石能源的消費。為應對全球氣候變暖切實履行我們做出的莊嚴承諾，在積極開發和利用各種可再生能源的同時，必須保護生態環境、這對國民經濟健康發展具有重要意義。
[0003]我國已經利用的可再生能源主要有水能、風能、太陽能、地熱能和生物質能等。其中高水頭電站的開發處于最成熟的位置，尤其是長江三峽、龍灘、溪洛渡、向家壩等巨型電站陸續建成發電，截至2013年，我國水電裝機達到2.8億千瓦，中國發電裝機容量達到12.47億千瓦，水電裝機達到總裝機容量的22.5%，大大緩解了我國能源利用的緊張狀態。但我國的低水頭(2?1m)電站資源豐富，低水頭徑流式水電站的裝機容量約占水電裝機容量的16%，另外低水頭電站的魚類資源豐富，我國的主要魚種為四大家魚，其基本上都分布在低水頭流域中。貫流式水輪發電機就是一種利用低水頭河流水利資源進行發電的水力機械，機組一般采用臥式布置，但是由于常規貫流式機組葉片數較多，機組設計時重點考慮能量指標導致壓力隨時間變化劇烈，對魚類的損傷比較大。因此基于環境保護和水力發電的雙向需求，開發了這種貫流式螺旋形環境友好型水輪機。
[0004]面對日益嚴重的能源危機和巨大的環保壓力，開發適合低水頭電站特點的貫流式環境友好水輪發電機，對于開發利用低水頭的水力資源兼具魚類保護都是大有裨益的。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是提供一種貫流式環境友好型水輪機，能完全解決上述現有技術的不足之處。
[0006]本實用新型的目的通過下述技術方案來實現:
[0007]—種貫流式環境友好型水輪機，包括引水管、導葉、轉輪和擴散管，所述引水管的出口端與擴散管的進口端連接，在引水管出口端沿周向均勻設置導葉，所述引水管出口端設有轉輪室，在轉輪室內安裝轉輪，轉輪的輪轂與水輪機主軸連接，所述引水管內出口端還設有燈泡體，在燈泡體內安裝發電機，發電機輸入軸與轉輪輸出端連接，其特征在于:所述轉輪的葉片為2片，且葉片的包角為180°?260°。
[0008]進一步，所述轉輪的葉片進口為橢圓弧頭部。
[0009]采用上述結構可以避免魚類的撞擊損害。
[0010]進一步，所述轉輪葉片為螺旋形葉片。
[0011]進一步，所述轉輪的輪轂為紡錘型，且輪轂來流側的直徑為四分之一轉輪的直徑，輪轂出流側的直徑為五分之一轉輪的直徑。
[0012]進一步，所述導葉為直葉片，數量為7?11片。
[0013]進一步，所述轉輪左右兩側對應的引水管、擴散管的管道為變徑管，且管徑沿遠離轉輪的方向逐漸變大。
[0014]進一步，所述引水管上的變徑管的管徑變化幅度大于擴散管上變徑管的管徑變化幅度。
[0015]采用上述結構可以增大轉輪進口動能，擴散管能夠減小出口動能，最終進出口流體可利用能量。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于:結構簡單，設計合理，與常規貫流式水輪機相比，本實用新型的功能主要是從多個角度保護魚類免受損傷，同時能量轉換效率較高，特別適用于低水頭電站。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0018]圖2是本實用新型中轉輪的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0020]參見圖1和圖2，一種貫流式環境友好型水輪機，包括引水管1、導葉2、轉輪3和擴散管4，所述引水管I的出口端與擴散管4的進口端連接，在引水管I出口端沿周向均勻設置導葉2，所述引水管I出口端設有轉輪室，在轉輪室內安裝轉輪3，轉輪3安裝在引水管I出口端的管內，轉輪3的輪轂與水輪機主軸連接，所述引水管I內出口端還設有燈泡體5，在燈泡體5內安裝發電機(圖中未畫出)，發電機輸入軸與轉輪輸出端連接。
[0021]所述轉輪3的葉片301為2片螺旋形葉片，且葉片301的包角為180°?260°，本實施例優選240°，葉片進口為為橢圓弧頭部。葉片301安裝在轉輪3的輪轂302上，葉片301的寬度尺寸從葉片根部沿徑向逐漸增大至引水管I內壁。
[0022]所述轉輪3的輪轂302為紡錘型，且輪轂來流側的直徑為四分之一轉輪3的直徑，輪轂出流側的直徑為五分之一轉輪3的直徑。
[0023]所述導葉2為直葉片，數量為7?11片，本實施例優選9片。這種導葉數量的選擇使得導葉之間形成的過流斷面面積為常規水輪機過流面積的2?4倍。
[0024]所述轉輪3左右兩側對應的引水管1、擴散管4的管道為變徑管101，且管徑沿遠離轉輪的方向逐漸變大。所述引水管I上的變徑管101的管徑變化幅度大于擴散管4上變徑管101的管徑變化幅度。也就是說引水管I上的變徑管101的管徑變化較陡，擴散管4上的變徑管101的管徑變化較平緩。
[0025]本實用新型水輪機的轉輪3僅設有2片螺旋形葉片，且葉片的包角為240°的大包角，因此可以保證具有較高的能量轉化效率，且不失經濟性。轉輪葉片之間形成開闊的流道，其過流斷面面積為常規電站的2?4倍，方便魚類順利通過轉輪流道，避免魚類遭受機械碰撞。同時，使得轉輪3內的流體速度為lOm/s，遠小于魚類生物學保護準則19m/s;轉輪葉片通道內形成的壓力隨時間的變化為488kPa/s，小于魚類生物學保護準則544 kPa/s。
[0026]在工作時，水流從引水管I進口端進入，依次經過容納發電機的燈泡體5、轉輪3和擴散管4，從擴散管4出口端流出。流動過程中，水流與轉輪葉片301相互作用，帶動轉輪輪轂302轉動，將水流能量轉換為機械能，轉輪輪轂302通過水輪機主軸帶動燈泡體5內的發電機轉動而發電。本實用新型的貫流式發電水輪機具有較簡單的結構，圓弧形的葉型頭部、寬闊的過流通道和平緩的壓力隨時間變化規律充分保護過機魚類免于受到損傷，同時提高能量利用率，獲得良好的能量性能。
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種貫流式環境友好型水輪機，包括引水管、導葉、轉輪和擴散管，所述引水管的出口端與擴散管的進口端連接，在引水管出口端沿周向均勻設置導葉，所述引水管出口端設有轉輪室，在轉輪室內安裝轉輪，轉輪的輪轂與水輪機主軸連接，所述引水管內出口端還設有燈泡體，在燈泡體內安裝發電機，發電機輸入軸與轉輪輸出端連接，其特征在于:所述轉輪的葉片為2片，且葉片的包角為180°?260°。2.根據權利要求1所述的貫流式環境友好型水輪機，其特征在于:所述轉輪的葉片進口為橢圓弧頭部。3.根據權利要求1所述的貫流式環境友好型水輪機，其特征在于:所述轉輪葉片為螺旋形葉片。4.根據權利要求1所述的貫流式環境友好型水輪機，其特征在于:所述轉輪的輪轂為紡錘型，且輪轂來流側的直徑為轉輪直徑的四分之一，輪轂出流側的直徑為轉輪直徑的五分之一O5.根據權利要求1所述的貫流式環境友好型水輪機，其特征在于:所述導葉為直葉片，數量為7?11片。6.根據權利要求1所述的貫流式環境友好型水輪機，其特征在于:所述轉輪左右兩側對應的引水管、擴散管的管道為變徑管，且管徑沿遠離轉輪的方向逐漸變大。7.根據權利要求6所述的貫流式環境友好型水輪機，其特征在于:所述引水管上的變徑管的管徑變化幅度大于擴散管上變徑管的管徑變化幅度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種貫流式環境友好型水輪機，包括引水管、導葉、轉輪和擴散管，所述引水管的出口端與擴散管的進口端連接，在引水管出口端沿周向均勻設置導葉，轉輪安裝在引水管出口端的管內，轉輪的輪轂與水輪機主軸連接，所述引水管內出口端還設有燈泡體，在燈泡體內安裝發電機，發電機輸入軸與轉輪輸出端連接，所述轉輪的葉片為2片，且葉片的包角為180°～260°。本實用新型與常規貫流式水輪機相比,本實用新型的功能主要是從多個角度保護魚類免受損傷，同時能量轉換效率較高，特別適用于低水頭電站。
【IPC分類】F03B3/12, F03B3/18, F03B3/04, F03B13/00
【公開號】CN205225561
【申請號】CN201520995873
【發明人】劉德民, 趙永智
【申請人】東方電氣集團東方電機有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月4日