燈泡貫流式水輪機的發(fā)電機安裝在燈泡體內(nèi),轉(zhuǎn)輪與軸流式轉(zhuǎn)輪相似,水流道呈直線狀,可雙向流動發(fā)電。" />
 
 
燈泡貫流式水輪發(fā)電機
Bulb Tubular Turbine Generator

貫流式水輪機課件中,已介紹軸伸貫流式豎井貫流式兩種機組,本課件介紹燈泡貫流式水輪機組。

燈泡貫流式水輪機組主要由埋設(shè)部件、發(fā)電機、導(dǎo)水機構(gòu)、主軸、軸承、轉(zhuǎn)輪、混泥土構(gòu)件組成。所有工作部件都在一條軸線上,屬臥軸式水輪機。

發(fā)電機

燈泡貫流式水輪機組的發(fā)電機結(jié)構(gòu)與普通水輪發(fā)電機類似,圖1是發(fā)電機的定子轉(zhuǎn)子示意圖,因為各類發(fā)電機的課件本網(wǎng)站較多,介紹詳細,這里就不再介紹了。轉(zhuǎn)子安裝在主軸轉(zhuǎn)子法蘭上。定子安裝在定子機座內(nèi),機座安裝在管形座內(nèi)殼前端。

燈泡貫流式發(fā)電機組的定子與轉(zhuǎn)子
圖1--燈泡貫流式發(fā)電機組的定子與轉(zhuǎn)子

管形座

管形座座環(huán))由內(nèi)殼外殼上豎井下豎井組成,見圖2。內(nèi)殼的前端面有2圈螺孔,外圈螺孔是連接定子機座,定子機座安裝在前端面。內(nèi)圈螺孔是連接支持環(huán),支持環(huán)是固定推力軸承導(dǎo)軸承的基座。內(nèi)殼后端面的螺孔是連接內(nèi)配水環(huán)。在外殼的后端一圈螺孔是連接外配水環(huán)。管形座的豎井是維修人員進入燈泡體的通道。

管形座(座環(huán))是整個燈泡貫流式水輪機組的安裝基礎(chǔ),在混凝土澆筑時埋在混凝土基礎(chǔ)中。在混凝土預(yù)埋前要嚴格控制軸線、水平、垂直、位置精度,才能保證整個機組的安裝精度。

管形座(座環(huán))
圖2--管形座(座環(huán))

導(dǎo)水機構(gòu)

燈泡貫流式水輪機與軸伸貫流式水輪機與豎井貫流式水輪機一樣,都是錐形導(dǎo)水機構(gòu)。導(dǎo)葉安裝在外配水環(huán)內(nèi)配水環(huán)之間,導(dǎo)葉軸通過拐臂連桿連接到控制環(huán),由接力器推動控制環(huán)轉(zhuǎn)動。

燈泡貫流式水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)
圖3--燈泡貫流式水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)

圖4左圖是水輪機導(dǎo)葉開啟時的狀態(tài),圖4右圖是水輪機導(dǎo)葉關(guān)閉時的狀態(tài),其工作原理參見水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)。

燈泡貫流式水輪機導(dǎo)葉開啟與關(guān)閉
圖4--燈泡貫流式水輪機導(dǎo)葉開啟與關(guān)閉

主軸系列

水輪機的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪體槳葉組成,其工作原理參見軸流式水輪機。轉(zhuǎn)輪通過主軸帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝在主軸前端的轉(zhuǎn)子法蘭上,轉(zhuǎn)輪則安裝在主軸末端的法蘭上。

在主軸前端有推導(dǎo)組合軸承,包含推力軸承導(dǎo)軸承。正常工作時貫流式水輪機承受水流的推力,但在停機過程中會受到水的反向沖擊力,所以采用雙向推力軸承,導(dǎo)軸承是支撐發(fā)電機轉(zhuǎn)子的重量與旋轉(zhuǎn)時的徑向不平衡力。組合軸承通過支持環(huán)安裝在管形座的內(nèi)殼前端面。

主軸后端有一個轉(zhuǎn)輪側(cè)導(dǎo)軸承,主要支撐轉(zhuǎn)輪的重量與徑向力,該軸承安裝在燈泡頭尾端的導(dǎo)水錐內(nèi)。在導(dǎo)水錐尾部與轉(zhuǎn)輪安裝法蘭前端面有密封裝置,稱為主軸密封,防止水進入燈泡體。

液壓油通過受油器向主軸內(nèi)的管道輸控制油,通過轉(zhuǎn)輪內(nèi)的液壓裝置改變槳葉角度,受油器在主軸最前端。在前端還有集電環(huán),向發(fā)電機轉(zhuǎn)子輸送勵磁電流。

圖5是主軸上主要部件分布圖(圖中未顯示發(fā)電機轉(zhuǎn)子)。

水輪機主軸系列主要部件
圖5--燈泡貫流式水輪機主軸系列主要部件

燈泡貫流式水輪機組構(gòu)造

燈泡貫流式水輪機組的發(fā)電機置于一個形似電燈泡的鋼制外殼內(nèi),水流從燈泡外流向燈泡尾部的轉(zhuǎn)輪,推動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)。圖6是燈泡貫流式水輪機組模型的剖視圖,模型的燈泡分為5段,分別為:燈泡頭發(fā)電機機座管形座內(nèi)配水環(huán)導(dǎo)水錐,段間用螺釘連接。水流通道的前部分為混凝土構(gòu)造,在管形座后部分有鋼制外殼,分別是外配水環(huán)轉(zhuǎn)輪室尾水管

進水通道上方有發(fā)電機機坑,用來吊裝發(fā)電機與燈泡頭等設(shè)備,安裝完成后,用抗壓蓋板封住機坑口。配水機構(gòu),轉(zhuǎn)輪等設(shè)備在水輪機機坑安裝。

燈泡貫流式水輪機組組成圖
圖6--燈泡貫流式水輪機組組成圖

圖7是剖開外殼顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

燈泡貫流式水輪機組剖視圖
圖7--燈泡貫流式水輪機組剖視圖

為較清楚顯示燈泡貫流式水輪機組的結(jié)構(gòu),再提供另2個不同角度的圖片。下面是前側(cè)方的燈泡貫流式水輪機組剖視圖

燈泡貫流式水輪機組剖視圖(前側(cè)方)
圖8--燈泡貫流式水輪機組剖視圖(前側(cè)方)

下面是后側(cè)方的燈泡貫流式水輪機組剖視圖

燈泡貫流式水輪機組剖視圖(后側(cè)方)
圖9--燈泡貫流式水輪機組剖視圖(后側(cè)方)

下面是燈泡貫流式水輪機組旋轉(zhuǎn)動畫,動畫中運動的藍色小球表示水流走向。

燈泡貫流式水輪發(fā)電機組動畫

由于目前中高水頭水電資源開發(fā)殆盡,可開發(fā)的水電資源多為低水頭,燈泡貫流式水輪機組具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、效率較高,適用于低水頭大中型水電站。近年來發(fā)展較快,而且功率也越來越大。目前我國最大的燈泡貫流式水輪機組是2009年投產(chǎn)的橋鞏水電站,單機容量達5.7萬KW。2016年外我國幫巴西建設(shè)的杰瑞(jirau)水電站左岸22臺機組全部投產(chǎn),機組是我國自行設(shè)計制造的大型貫流式水輪發(fā)電機組,單機容量達7.5萬KW,轉(zhuǎn)輪直徑7.9m,世界最大。

燈泡貫流式水輪機組可以雙向運行,適用于潮汐電站,實現(xiàn)雙向發(fā)電。由于水輪機只有正向水流經(jīng)過導(dǎo)水機構(gòu)調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)輪葉片也設(shè)計為正向最佳曲面,所以燈泡貫流式水輪機在正向水流時效率高,在90%以上,但在反向水流時效率低于90%。

燈泡貫流式水輪機組也可作水泵運行,具有雙向抽水功能,很適合低水頭泵站,在南水北調(diào)東線工程中也有應(yīng)用,專做水泵使用的機組沒有導(dǎo)水機構(gòu)。

 

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