[发明专利]立式两级混流水轮机二级流道的复合轴系支撑方法

说明书

本发明公开了一种立式两级混流水轮机二级流道的复合轴系支撑方法。该方法包括如下步骤：在二级混流转轮入口的水平段处设置沿圆周布置的N个承载式固定导叶；在N个所述承载式固定导叶对应的二级流道上壁上端且位于二级流道无水空腔内设置环绕主轴的复合轴系支撑结构；在N个所述承载式固定导叶下端设置沿圆周布置的二级流道座环；将推力轴承从水轮机尾水管下方大幅上移至发电机转子下方；将主轴长度缩短至二级混流转轮处。本发明能够大大缩短立式两级混流水轮机的主轴长度，极大地增加了两级混流水轮机全轴系的稳定性；同时避免了常规立式两级混流水轮机的主轴需要在流道中延伸至尾水管，与尾水管形成交叉轴系的不利情况。

技术领域

本发明涉及水力发电技术领域，具体地指一种立式两级混流水轮机二级流道的复合轴系支撑方法。

背景技术

现有的混流式水轮机全部工作在水下流道中，具有较低的转速和更大的单机容量，目前最大单机容量可达1000MW；另外，相对于冲击式水轮机，混流式水轮机的效率更高、抗耐受泥沙的性能更优。现有技术中的混流式水轮机包括主轴、发电机、导轴承、推力轴承和单级混流水轮机，主轴上下两端分别架设在导轴承和推力轴承上，单级混流水轮机包括进水管、蜗壳、顶盖、底环、尾水管、转轮及其对应的导水机构；进水管由多段压力钢管通过法兰连接构成，其末端压力钢管与蜗壳相连接，蜗壳内部上侧设置有顶盖，蜗壳内部下侧设置有环形底环，顶盖上贯穿设有导叶机构，导叶机构的一端设有导叶，导叶位于顶盖和环形底环构成的上空腔内，导叶机构控制导叶的开度和启闭，进而控制进入转轮的水流流量；转轮设置在环形底环内下侧构成的转轮腔体内，转轮腔体一端与上腔体贯通，另一端连接作为出水口的尾水管；发电机布置在水轮机的上部，通过主轴和下部水轮机转轮连接，主轴的中间段与转轮相连，转轮转动驱动发电机发电；混流式水轮机运行时，转轮旋转过程中会产生一个沿主轴方向的轴向推力，推力轴承承担水轮机产生的全部推力负荷。

但是混流式水轮机转轮由于运行稳定性范围的限制，其水头范围在30～700m内，特别是大容量条件下，超过600m水头后，运行稳定区和制造难度等指标急剧变差，难以合理选型和制造。

中国专利申请(CN113464343A)公开了“用于高水头、大容量的立轴串联式混流水轮机的发电方法”，(见附图1)其中用于高水头、大容量的立轴串联式混流水轮机包括上端贯穿发电机1并为其提供动力的主轴2，所述主轴2架设在两个导轴承3和推力轴承4上，且两个导轴承3沿主轴2均匀分布。所述推力轴承4位于主轴2的底端，用于承受和传递每级混流式转轮5-1的轴向水推力，并用于每级混流式转轮5-1沿上、下两个方向拆装。所述主轴2中部连接有用于驱动主轴2转动的串联式(两级)混流水轮机5，所述串联式(两级)混流水轮机5包括轴向布置的两级混流式转轮5-1，每级所述混流式转轮5-1均与主轴2连接，相邻的每级转轮腔体5-7之间均通过能够产生圆周旋转水流的分水通道5-2串联，从而形成单一共流道。所述分水通道5-2为安装在主轴2四周，且沿轴向截面呈对称布置的横向U型压力钢管，该压力钢管能够产生圆周旋转水流，自动实现水头50％分配，还可以将水头损失减少到最小。水流在单一共流道内依次通过串联的两级混流式转轮5-1，实现按50％分配和消纳高水头，则每级混流式转轮5-1各消纳水头450m。

但是上述中国专利申请中的主轴需要在单一共流道中延伸至尾水管，并与尾水管形成交叉轴系后，再将交叉轴系最下端安装推力轴承，这样就导致主轴长度过长，轴系稳定性不足。

发明内容

本发明的目的就是要缩短主轴长度，提高轴系的稳定性，提供一种立式两级混流水轮机二级流道的复合轴系支撑方法。

为实现上述目的，本发明研究出一种立式两级混流水轮机二级流道的复合轴系支撑方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

步骤1)，在二级混流转轮入口的水平段处设置沿圆周布置的N个承载式固定导叶，且每个所述承载式固定导叶上端均抵至二级流道上内壁，下端均抵至二级流道下外壁；

步骤2)，在N个所述承载式固定导叶对应的二级流道上壁上端且位于二级流道无水空腔内设置环绕主轴的复合轴系支撑结构；