[发明专利]冲击式双转轮水轮机发电装置

说明书

技术领域

本发明属于水力发电设备机械技术领域，具体涉及冲击式双转轮水轮机发电装置。

背景技术

水力发电工程、水力机械学科是一个具有悠久历史的学科。能源电力生产、电力设备、流体机械制造等都是国民经济的支柱行业，对社会的可持续发展有着举足轻重的作用。近年来随着经济的高速发展，能源紧缺矛盾日益突出，超梯度提高水力转轮水力性能、节能等被重视。

传统冲击式水轮机一般应用于高落差小流量发电机组使用，冲击式水轮机具有喷嘴及转轮，单转轮水轮机工作过程：高水头水流由引水管进入，经由喷嘴射入至转轮水斗内，流体能量由转轮及轴变换成机械能传给发电机转子继而转换成电能，做功后的水流由转轮流出至大气压下游。

可以通过增多喷嘴的数量加大水轮机流量的适用范围，通过调节设置于喷嘴内喷针的行程来调节流量。当前世界上最多为6喷嘴布置，喷嘴6个以上结构布置困难、射流干涉现象严重。带有高压能量的水射入转轮水斗，转轮带动主轴转动将水能转化成机械能，进而带动发电机发电输出电能。水斗沿转轮盘圆周均分布置，水斗个数依比转速不同而不同，约有16至18个。因技术原因我国使用至4喷嘴，多见使用单喷嘴或2喷嘴，限制了水轮机使用流量的范围，或说限制了电站的负荷变动调整能力。

当前国家重视发展水力发电，需求会继续增大不可估量，大型水轮机组一台价值在一亿元以上。因为冲击式水轮机所需的土木工程规模远比轴流式水轮机、混流式水轮机要小得多，因而成为当代选型热点。由于冲式水轮机电站不需要大量下挖工程，造价优势明显，近年来市场要求非常旺盛。

发明内容

本发明的主要目的在于提高冲击式水轮机的使用流量范围，提供一种冲击式双转轮水轮机发电装置。本装置为使用内外二重转子发电机的水力发电设备。发电机的左右或上下配备冲击式水轮机，例如左方水轮机使得外侧的转子顺时针旋转，右方的水轮机使得内侧转子逆时针旋转。由此，发电机的相对转速将为水轮机转速的2倍，亦即水轮机比转速可以提高2倍，当然发电机出力也会有2倍的提高。本发明的双转轮冲击式水力发电机组不仅可提高使用流量的范围、电站负荷变动调整能力、还可以提高其运行稳定性。

本发明目的通过以下方案来实现：

冲击式双转轮水轮机发电装置，包括安装有左喷嘴2、左转轮3和左转轮轴4的左冲击式水轮机1、安装有右转轮轴7、右喷嘴8和右转轮9的右冲击式水轮机10以及发电机外转子5和发电机内转子6，其特征在于，所述左冲击式水轮机1的左转轮3通过左转轮轴4与发电机外转子连接，右冲击式水轮机10的右转轮9通过右转轮轴7与发电机内转子连接，左转轮3与右转轮9对称布置且旋转方向相反；发电机内转子置于发电机外转子的内部。

所述左转轮轴4与发电机外转子5连接是左转轮轴与发电机外转子所在轴通过联轴节连接，所述右转轮轴7与发电机内转子6连接是右转轮轴与发电机内转子所在轴通过联轴节连接。

所述发电机外转子5和发电机内转子6均采用轴承支撑。

所述左转轮轴4与右转轮轴7的轴线在同一直线。左转轮3与右转轮9对称布置在冲击式双转轮水轮机发电装置的两端，水轮机左转轮与右转轮转向相反，两力矩被平衡所以振动非常小，有利于提高装置运行的稳定性；转速相反的双转子发电机切割磁力线的相对速度增加一倍。

当水流由上游有压进水管通过喷嘴流过水轮机转轮水斗时，产生的推动对水轮机转轮亦或主轴中心产生力矩使叶轮旋转，进而带动所连接的发电子转子旋转，切割磁力线发出电流。

所述水推动左转轮3、右转轮9做功后的出流由开敞式尾水池排出至下游。

本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果如下：

(1)双转轮可大幅度提高冲击式水轮机的使用流量。双转轮的冲击式水轮机将设计流量由左转轮与右转轮来分担，因此流量为传统单转轮水轮机流量的2倍，由于流量的增高出力亦可增加至2倍。

(2)本发明为内外二重转子发电机的水力发电设备，配备左右冲击式水轮机。例如左水轮机使得发电机外转子顺时针旋转，右水轮机使得发电机内转子逆时针旋转。由此，发电机的相对转速将为水轮机转速的2倍，亦即水轮机比转速可以提高2倍，当然发电机出力也会有2倍的提高。如果从电站出力一定来考虑，由于发电机内外转子互转则相对转速增加了一倍，那么发电机直径可以减小一倍，因而极大的减少了设备材料的使用，大大减少制造成本。

(3)水轮机左转轮与右转轮转向相反，两力矩被平衡所以振动非常小；转速相反的双转子发电机切割磁力线的相对速度增加一倍。