[发明专利]一种轴伸贯流转桨式水轮机

说明书

本发明涉及一种轴伸贯流转桨式水轮机，包括进水部分，导水机构，前导轴承机构，前主轴，前主轴密封，转轮机构，转轮室，尾水锥管，S型尾水肘管，后主轴，后主轴密封机构和推力组合轴承，所述转轮室内径为球面形状，所述转轮机构的转轮桨叶为可转动式转轮桨叶，所述转轮机构的转轮桨叶外缘为球形，在国内是首次将水轮机定桨转轮设计成转桨转轮结构，使得轴伸贯流水轮机桨叶可以随水头、负荷的变化而保持协联动作的，即扩大了此类水轮机的运行范围，提高了水轮机的效率，又提高了机组的稳定性。

技术领域

本发明涉及轴伸贯流式水轮机的设计和制造技术领域，尤其涉及一种轴伸贯流转桨式水轮机。

背景技术

贯流式水轮机是开发低水头水力资源的理想机型。贯流式机组由于土建工程量少，建设周期短、效率高、空蚀轻微、稳定性与可靠性良好等有利条件，近年来发展很快，有取代轴流机组的趋势。常见的贯流式水轮机可分为半贯流式和全贯流式两类，其中半贯流又可分成轴伸贯流式、竖井贯流式和灯泡贯流式三种，大中型水电站多采用灯泡贯流式，小型水电站多采用轴伸贯流式。

轴伸贯流式水轮机它采用水平布置的“S”型流道，具有较高的过流能力，在同样的过流面积时，单位流量较轴流式大，相应地比转速也较高。所以在水头和功率相同的条件下，轴伸贯流式水轮机直径要比轴流水轮机小10％。

轴伸贯流式水轮机是水平轴向布置的，水流是平行水轮机主轴流向转轮的，可以将导水机构布置在靠近转轮桨叶的位置上，从而可以充分控制转轮入处口的水流条件，使转轮具有更佳的抗气蚀性能。

水轮机通过较长的轴从S型尾水肘管伸出，与布置在流道外部的发电机联接，使得发电机布置在流道外，故对发电机无任何特殊要求，因而可以采用普通的发电机，这样便降低了发电机的造价，同时可根据需要适当增加发电机的转动惯量，从而提高机组的稳定性。即使在超低水头资源开发时，水轮机的转速极低，也可以通过行星齿轮曾速器与发电机联接，来提高发电机的转速，从而也能够解决了因超低水头而使发电机机座特别大的问题，而这种布置形式具有结构紧凑、安装维护方便等优点。

轴伸贯流式水轮机的布置是轴向贯通的，形状简单，施工方便，机组采用卧轴布置，所以缩短了机组高度和间距，机组结构紧凑，简化了厂房结构，减少了厂房的土建工程量，缩短了建设周期，一般情况下土建费用可以节省20％～30％。

正是由于上述的众多优点，轴伸贯流式水轮机技术在国内已经广泛应用。但是国内已运行的轴伸贯流式水轮机多采用定桨式转轮，且水轮机转轮直径D1一般都小于3m。

定桨式转轮的轴伸贯流式水轮机目前存在以下几点不足点：1、转轮直径较小，转轮桨叶多为定桨结构，转轮桨叶角度固定不变，当水轮机的水头与负荷变化时，水轮机的效率下降快，降低了轴伸贯流式水轮机的技术优势。

2、主轴密封为有压接触式的密封结构，对清水电站尚可，对于多泥沙电站则是不合适的，主轴会很快地磨损。

3、前导轴承的结构复杂，制造成本高，安装维护难度大。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所提供的一种轴伸贯流转桨式水轮机，在国内是首次将水轮机定桨转轮设计成转桨转轮结构，使得轴伸贯流水轮机桨叶可以随水头、负荷的变化而保持协联动作的，即扩大了此类水轮机的运行范围，提高了水轮机的效率，又提高了机组的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种轴伸贯流转桨式水轮机，包括进水部分，导水机构，前导轴承机构，前主轴，前主轴密封，转轮机构，转轮室，尾水锥管，S型尾水肘管，后主轴，后主轴密封机构和推力组合轴承，所述转轮室内径为球面形状，所述转轮机构的转轮桨叶为可转动式转轮桨叶，所述转轮机构的转轮桨叶外缘为球形。