[发明专利]堤内倒装水轮泵排气虹吸水电机组

说明书

本发明涉及潮汐电站、水电站的轴流或贯流转桨式水轮机发电的技术领域，特别是其结构、安装和运行方式。

80年代我国建成两座上规模的江厦和幸福洋潮汐电站。前者采用仿法国朗斯站的具“S”型桨叶的贯流式水轮发电机组，可以在两个流向发电或抽水。后者只用一般的竖井贯流机组。

在海湾出口筑堤建闸吞吐海水构成潮汐蓄能水库，堤畔安装可逆机组如图1所示：

①当满潮后水库涨满而外海退潮，打开机前水闸，机组即以“库→海”流向发电是为正向正转发电时段。②迨“库→海”水头递减至不能发电时，打开堤上大闸并调大机组桨叶转角近轴向位置是为正向正转加速排水时段。③至潮将尽时“库→海”水头接近持平乃关闭大闸，这时从电网送电入电机，抽水入海，腾空库容使库内水位负于外海潮尽水位，是为正转抽水时段。过此关闭机组水闸。④迨外海涨潮达海库水位够发电时，打开机组水闸以“海→库”流向为反向反转发电时段。⑤迨水库涨满，海库间水位不足以发电时又打开堤上大闸并调大桨叶转角为反向反转加速灌水时段。⑥近满潮时关闭大闸这时又从电网送电入电机抽水入库使库内水位高过满潮水位是为反转抽水时段。

以上正、反向运行方式，每日两潮堤上大闸和机前水闸要各开关四次，而机组有六种工况，结构复杂，从而单位千瓦投资至一、二倍于常规电站，且灯泡机组埋设海水下，腐蚀和海污的防治及检修又不胜其烦，更加幸福洋潮汐电站故障迭出不能正常运行，遂致多年来未尝有新潮汐电站建成。

至于特低水头（如0.5～3m）水电站，由于水轮机和发电机的造价基本上是现有发电站工作水头的函数，水头越低要得同一出力，过流量越多，机组体积越大，转速越低，造价越高，经济效益越小。故至今开发得也少。

本发明的目的是要提供一种潮汐电站及特低水头电站机组新的结构、安装和运转型式，它能成倍成双倍地降低水电机组和枢纽的造价，而且效率高、维修方便，使潮汐能源和特低水头的水能资源开发走出崎岖，步上坦途。

本发明目的的实现，可概括为：

“堤（坝）内倒装、水环泵抽气起动、虹吸可逆双速轴（贯）流异步水轮发电机组”。

1、水轮机是设计成出口朝天倒置安装并结合到堤中去的，与常规的截然相反。

2、它的尾水管为倒U型，首段出口朝上再转变折向下游水面下，弯段和末段都被复在堤内，并设计得其驼峰高出上游水面，故开机前是断流的，是为虹吸式，它的断面是逐渐扩展的。

3、水轮机的导叶装置是固定的，整体浇铸的，上下颠倒埋设在堤底，转轮室朝上。为防止金属在海水中腐蚀，导水装置也可用石材或钢筋混凝土浇灌而成。导叶周围是半涡壳与堤基浇在一起，（如用贯流式应是弯肘管渐缩进水。）导流毂内设承插式橡胶导轴承，容易拔起，因此导水部分水下没有活动零部件。

4、水轮机为调桨式，并简化其调桨机构，主轴用厚壁无缝钢管制造，不但减轻重量而桨叶调节连杆是经空心轴通至堤上机房接调节机构的。

5、电机用双速异步电机，并网运行。此电机是变极双速绕组，当库海间水位差高时用高速档发电，水位差较小时切换至低速档发电，而到抽水时扬程很低，也是用低速档抽水。

6、水轮机与电机间用增速传动，容量小时用同步齿形带传动，容量大用元锥螺旋齿轮传动。其传动效率达98%，比直联电机价廉而高效。

7、利用水环泵抽真空起动。对于单流向发电的潮汐电站或低水头电站宜用水环水轮泵，或水能射流泵。因其工作最可靠，虽电网停电或孤立电站都能运行。对于带抽水蓄能的潮汐电站，只能用电动水环泵抽真空起动。

8、堤上大闸改用自动进水闸，它只是一扇门板，回转轴在底部，当涨潮时海面水位高于库内水位推开此木闸门向内倾倒涌水入库，迨满潮后库水将外流，又推闸门自行竖起关闭，如图2所示。它比现有的潮汐电站用电动闸门简单而有效，造价则低数倍。