[实用新型]一种垂直轴水力转轮性能测试装置

说明书

本实用新型公开了一种垂直轴水力转轮性能测试装置，包括支撑台架以及从上往下依次布置的电磁制动器、转速转矩仪和转轮轴，电磁制动器、转速转矩仪均固定安装在支撑台架上；电磁制动器的输出轴与转速转矩仪上端扭力轴连接，转速转矩仪下端扭力轴与转轮轴的上端连接，转轮轴的下端固定在支撑台架上，转轮轴上套装有垂直轴水力转轮，且垂直轴水力转轮驱动转轮轴同步转动。本实用新型所提出的性能测试装置能够测量不同类型垂直轴水力转轮静态及动态性能，提高性能测量精度，操作简单且适用性强。

技术领域

本实用新型属于水力转轮性能测试技术领域，尤其涉及一种垂直轴水力转轮性能测试装置。

背景技术

水电作为一种可再生能源，在一定程度上可以缓解当前世界各国面临的能源危机。水动能发电是一种新兴的小型水电技术，它从潮汐、海洋和河流等不同的水流中提取动能用于发电。与传统的大型水电站相比，水动能发电不需要大型水坝或蓄水库，占地面积小，对环境影响极小。

水力转轮是水动能发电系统中的关键设备，它可将水流中的动能转换为机械能来驱动发电机产生电能，水力转轮的效率直接影响整个发电系统的效率。根据水力转轮转轴相对于水流的方向，可将水力转轮分为水平轴水力转轮与垂直轴水力转轮。水平轴水力转轮造价高，但效率也较高，因此主要用于潮汐能发电。与水平轴水力转轮相比，垂直轴水力转轮通常效率较低，但具有易于安装和维护、独立于流动方向和造价低等优点，通常用于偏远地区河流发电。

由于垂直轴水力转轮效率较低，阻碍了其被广泛应用。为此，世界各国学者针对提高垂直轴水力转轮效率开展了大量的研究工作。其中，大部分研究工作采用数值模拟方法开展，通过计算流体动力学方法模拟水力转轮的性能，但计算结果大多缺乏有效验证。少数几位学者通过实验方法获得转轮性能，但实验装置过于简单，不能获得水力转轮动态性能，且实验结果精度也较差。因此，高精度的水力转轮性能测试装置不仅可以准确获得水力转轮性能，也可测量转轮的动态性能，为垂直轴水力转轮的相关研究提供有力的数据支撑，从而加快垂直轴水力转轮在水动能发电领域的广泛应用。

实用新型内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提出了一种垂直轴水力转轮性能测试装置，目的在于本实用新型的结构可以获得垂直轴水力转轮静态及动态性能，提高性能测量精度。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种垂直轴水力转轮性能测试装置，包括支撑台架以及从上往下依次布置的电磁制动器、转速转矩仪和转轮轴，所述电磁制动器、转速转矩仪均固定安装在支撑台架上；

所述电磁制动器的输出轴与转速转矩仪上端扭力轴连接，转速转矩仪下端扭力轴与转轮轴的上端连接，所述转轮轴的下端固定在支撑台架上，所述转轮轴上套装有垂直轴水力转轮，且垂直轴水力转轮驱动转轮轴同步转动。

进一步，所述支撑台架包括水平设置的上支撑板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板之间通过4个角柱支撑；所述上支撑板上设有侧支撑板，所述侧支撑板用于固定电磁制动器、转速转矩仪；

进一步，所述下支撑板上可以装有1根竖直短轴，所述短轴与转轮轴的下端之间通过联轴器连接，可以通过拆卸联轴器实现转轮转轴以及转轮的快速拆装，便于更换不同的测试转轮；

进一步，所述上支撑板和下支撑板为形状相同的矩形平板，通过角柱形成一个矩形腔体；

进一步，所述矩形腔体的长为L＝(2～5)D，所述矩形腔体的宽为S＝(2～5)D，所述矩形腔体的高H＝(2～5)H_r，其中，D为垂直轴水力转轮的直径，H_r为垂直轴水力转轮的高。

本实用新型的有益效果：

本测试装置中待测水力转轮与转速转矩仪和电磁制动器之间采用同轴直联的方式连接，不存在力矩传递损失，测量精度高。