可双向发电的对旋贯流式水轮机转轮

摘要

可双向发电的对旋贯流式水轮机转轮属于流体机械及工程设备技术领域，特别涉及到贯流式水轮机的设计技术领域。其特征在于，它含有两套沿水轮机中轴反向安装的转轮，所述两个转轮装有相同叶片数的S型叶片，该两个转轮的旋转方向相反。本发明可实现双向发电；无需装配导叶，结构简单；后置转轮利用了前置转轮出口的环量；水流沿轴向流入流出，流道顺直，损失小，效率高，且高效区宽；正反向效率在相同工况下是相同的，更加充分的利用了潮汐能。

权利要求

1.可双向发电的对旋贯流式水轮机转轮，其特征在于，含有两套沿水轮机中轴反向安装的转轮，所述两个转轮装有相同叶片数的S型叶片，该两个转轮的旋转方向相反；所述两套转轮在轴向的间距为平均弦长的45％～95％；所述两套转轮的S型叶片数均为3～6片；

所述两套转轮的转速比值为1∶1～2∶1。

说明书

可双向发电的对旋贯流式水轮机转轮

技术领域

[0001] 可双向发电的对旋贯流式水轮机转轮属于流体机械及工程设备技术领域，特别涉及到贯流式水轮机的设计技术领域。

背景技术

[0002] 贯流式水轮机是目前低水头工况下被广泛使用的一种水力发电设备，也被广泛应用于潮汐电站。水流轴向流入转轮叶片，推动转轮做功，并沿轴向流出，基本上不改变流动方向。贯流式水轮机一般适用水头范围在25米以下，出力从几百千瓦到几十万千瓦。

[0003] 随着工农业的发展及科学技术的进步，对新能源的开发利用也越来越迫切。目前，在海洋能源开发中，潮汐能发电技术基本成熟，主要的发电设备就是贯流式水轮机。贯流式水轮机一般由导水机构、转轮与转轮室以及尾水管等几部分组成。导水机构安装在转轮与转轮室之前，为进入转轮室的水流提供一定的正环量，以便推动转轮叶片做功；转轮是能量转换的主要装置，它将水流的能量转换为机械能，最后转换为电能；尾水管主要起回收能量的作用，提高水流能量的利用率。在上述贯流式水轮机工作过程中，水流是单向流动的，而且只有一套转轮叶片沿一个方向转动，因此只能单向发电。目前，在潮汐电站中有采用S型叶片的双向贯流式水轮机，此机组只有一套转轮叶片沿一个方向转动，虽能实现双向发电，但结构复杂，效率不高，因而没有被广泛应用。

发明内容

[0004] 本发明的目的是设计一种采用新型结构的贯流式水轮机转轮，发电机组采用此转轮可以实现双向发电，且结构简单，效率较高。可广泛应用于潮汐电站，进一步提高潮汐能的利用率。

[0005] 本发明的特征在于，含有两套沿水轮机中轴反向安装的转轮，所述两个转轮装有相同叶片数的S型叶片，该两个转轮的旋转方向相反。

[0006] 所述两套转轮在轴向的间距为平均弦长的45％～95％。

[0007] 所述两套转轮的S型叶片数均为3～6片。

[0008] 所述两套转轮的转速比值为1∶1～2∶1。

[0009] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出效果：可双向发电；无需装配导叶，结构简单；后置转轮利用了前置转轮出口的环量；水流沿轴向流入流出，流道顺直，损失小，效率高，且高效区宽；正反向效率在相同工况下是相同的，更加充分的利用了潮汐能。

附图说明

[0010] 图1对旋贯流式转轮的结构示意图。

[0011] 图2半径为R处的A-A截面图，即S型叶片截面图。

[0012] 图中：1-转轮室；2-前置转轮；3-后置转轮；4-S型转轮叶片；5-水轮机转轴；6-枢轴；7-中轴。
具体实施方式：

[0013] 图1为本发明提供的对旋贯流式转轮的结构示意图。这种对旋贯流式转轮包括两套采用S型叶片4的转轮，分别为前置转轮2和后置转轮3，两套转轮均采用同样的S型叶片4，构成一个对旋贯流式转轮。该两套转轮沿轴向排列，前置转轮2的叶片的进出口边与后置转轮3的叶片的进出口边安装方向相反，即前置转轮叶片的进口边作为后置转轮叶片的出口边安放，将前置转轮叶片的出口边作为后置转轮叶片的进口边安放，如图2所示。前、后置转轮的旋转方向相反，转速比值为1～2。两套转轮在轴向的间距为叶片平均弦长的45％～95％。前后置转轮的叶片数相等，分别为3～6片。

[0014] 对旋贯流式水轮机工作时，水流是轴向进出，水轮机不需要导叶。水流流经第一个转轮时，进口环量为零，出口环量为负值，由于后置转轮的旋转方向与前置转轮相反，所以前置转轮的出口负环量被后置转轮利用，成为后置叶轮进口的正环量。由于两套转轮均采用了S型叶片，所以可实现双向发电，且在相同工况下正反向的水轮机性能相同。采用对旋转轮的贯流式水轮机结构简单，流道顺直，损失小，效率相对较高，且高效区宽，可以更加充分的利用潮汐能源。