[实用新型]潮流贯流式双转轮组合水轮机

说明书

本实用新型涉及一种潮流贯流式双转轮组合水轮机，包括主轴、前置转轮、后置转轮和管道导水单元。每个转轮均包括内、外环及连接于内外环之间的叶片，且均可拆卸，叶片呈斜弧形、扭曲状，前置叶片在以主轴为中心的平面内均布设置，后置叶片沿主轴方向从前往后间隔设置，排列成一圈，前置转轮的直径小于后置转轮的直径。管道导水装置采用变截面形状，分为进水部、转轮部，提高了水的流动性。当水沿进水部冲击前置转轮的叶片后，斜弧形叶片圆周方向的分力使转轮产生旋转力矩，水力再驱动后置转轮，对主轴第二次加力，使得主轴的转矩被加大。双转轮受到的第一次冲击，能量转换约占总能量60％，第二次能量转换约占总能量40％。采用双转轮组合结构可提高水轮机的动态稳定性和效率。

技术领域

本实用新型涉及一种水力发电装置，特别是涉及一种潮流贯流式双转轮组合水轮机。

背景技术

我国的低水头资源，近2亿千瓦(含潮汐能)，其开发程度仅为10％左右。现有的潮流水轮机的普遍缺陷是能量转换效率低下，需要大规模设置才能形成发电规模。

例如，世界首台3.4兆瓦大型海洋潮流能发电机组于2016年在舟山岱山海域正式启动发电，这是由我国自主研发生产，世界最大的潮流能发电机组，其能量转换效率仅为25％左右；美国东北大学机械系开发出低水头水轮机-戈尔洛夫的涡轮机，其能量转换效率仅为35％，同类的达里厄涡轮机的能量转换效率为23％；普通涡轮机的能量转换效率为20％。

传统的低微水头水轮机叶片一般采用不对称扭曲贯流式叶片，而海流能发电水轮机多借鉴风机叶片，两者适用条件及运行范围不同，且叶轮结构复杂，制造成本较高，且运行效率较低。以上机组设置条件均对水域深度、水流动速度等水文条件要求严苛，在结构及效率等方面仍存在较大的改善空间。

同时，传统水轮机所使用的转轮其叶片均以同一截面为基准进行排布，在工作过程中，水流同时冲击转轮的全部叶片，对转轮的冲击力较大，转轮轴承收到的压力较大，会导致水轮机安全运行的周期缩短，增加维护的成本。同时转轮叶片位于同一平面内，叶片间的间隙相对较小，水流较难通过，叶片对水流的阻力会导致水轮机运行不平稳，运行噪声大，易产生噪声污染，对周边生物造成影响。

通常，贯流式水轮机，能够适应低水头，大流量发电的工况，商业产品效率约0.75～0.85。为了使贯流式水轮机适合潮流发电的工况，如中国专利申请201710091303.2公开的“一种潮流发电装置”，在主水轮机和密封罩之间的转动轴的外侧设置有测向水轮机组，以提高潮流发电装置的发电效率，然专利在实际操作中，水流通过时，连续流经两个转轮的叶片，会对转轮和水轮机整体形成较大的冲击力，会出现水轮机运行不平稳、水轮机安全使用时间缩短等问题，致使能量转换效率的提升不明显，导致发电效率不稳定，水轮机的维护成本也同时增高。中国专利申请201520468281.3公开的“潮流能发电装置”，具有多个减小水流阻力结构，装置可以在水面上进行模块化组装和替换，并降低维修和安装费用，但用于潮流发电，效率较低，且对水下生物有较大影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种运行稳定、低噪声的潮流贯流式双转轮组合水轮机。

一种水潮流贯流式双转轮组合水轮机，包括前置转轮、后置转轮、管道导水单元、顶盖、底环及主轴，在所述顶盖和所述底环之间设置所述主轴，所述主轴连接所述前置转轮；所述前置转轮包括前置内环件、前置外环件与多个前置叶片，所述前置叶片设置于所述前置内环件与前置外环件之间，所述前置叶片在以所述主轴为中心的平面上均布设置，数量为4～16片，所述前置叶片呈斜弧形、扭曲状；所述主轴的后端设置有所述后置转轮，所述后置转轮上有多个后置叶片，所述后置叶片沿所述主轴方向间隔设置、至左向右围绕所述主轴排列一圈；所述后置转轮的直径大于所述前置转轮的直径；所述管道导水单元为管状，以所述主轴为轴套设在所述前置转轮与所述后置转轮外侧。