水力机械、优选水力涡轮及包括此涡轮的用于转换水能的设施制造技术

水力机械包括适于在水落差高度下旋转的转子、带有可调整的导向叶片(120)的分配器，以及用以打开导向叶片的第一电子地引导的伺服马达(30)。第一伺服马达(30)不能将导向叶片(120)进一步打开至预定位置。该机械包括第二伺服马达(36)，其由水落差高度机械地引导且适于在低水落差情况下将导向叶片进一步打开至预定位置。优选地，水力机械为涡轮。

Hydraulic machinery, preferred hydraulic turbine, and apparatus for converting water power comprising the same

Suitable for hydraulic machinery including water drop height under the rotation of the rotor, with adjustable guide vanes (120) of the distributor, and servo motor to open the first electronic guide vane Guide (30). The first servo motor (30) can not further open the guide vane (120) to a predetermined position. The machine includes a second servo motor (36) that is mechanically guided by a height of the water drop and is adapted to further open the guide vanes to a predetermined position in the case of a low water drop. Preferably, the hydraulic machinery is a turbine.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种水力机械，优选水力涡轮。本专利技术还涉及一种包括此涡轮的用于将水能转换成机械能或电能的设施。具体而言，本专利技术可应用于包括带有可调整的导向叶片的分配器的涡轮，诸如双重调节涡轮。可调整的导向叶片大体上称为导向导叶或旋闸。例如，本专利技术可在灯泡式涡轮和螺旋桨涡轮上实施。作为备选，在某些水落差情况下，本专利技术可应用于其它水力机械。在水能转换的
中，已知给涡轮配备具有可调整的导向叶片的分配器，以便改变围绕涡轮的转子流通的水的流率。在实践中，导向叶片全部借助于闸操作的环(也称为调节环，其链接到各个导向叶片的控制杆)同时转动。伺服马达通常允许闸操作的环沿一个方向枢转，而配重(当涡轮具有水平旋转轴线时)或相同的伺服马达允许闸操作的环沿另一方向枢转。伺服马达适于打开导向叶片，以便增大围绕转子流通的水的流率。相同的伺服马达或配重容许关闭导向叶片，从而减小围绕转子流通的水的流率。在实践中，该伺服马达通过调节单元电子地枢转，调节单元收集涡轮上游和下游的压力，以及其它参数，诸如功率、转速……以此方式，调节单元命令伺服马达随水落差高度(也称为水头)、设施的功率和一些情况下单元的速度(孤立网络)的变化来调整导向叶片的定向。已知的是，流通穿过涡轮的水流将动量施加到各个导向叶片上。随导向叶片的打开程度变化，该动量有助于打开或关闭导向叶片。更精确地说，存在界线(barrier)，在该处，动量改变方向。当导向叶片进一步打开至该界线时，动量相反以关闭导向叶片。涡轮的转子机械地联接到发电机，发电机作用为制动器以将适当频率下的电力输送至电力网络。当设计水电站时，重要的是考虑可在操作中出现的功能故障。一个功能故障是涡轮与主电网断开时。这例如在电路断路器意外打开时发生。结果，发电机不再受到抵抗转矩，且通常包括由轴机械地连接的涡轮转子和发电机转动体的单元的旋转部分加速。这称为\超速\，直到速度在失控速度下稳定。然后，不可避免通过关闭分配器来停止水穿过涡轮的流通。在实践中，一旦单元速度增大或发电机停止发电，则分配器开始关闭，且不会达到失控。然而，在阻止控制系统检测这些现象的事故情况下，所述控制系统可发送错误信息，打开分配器而非关闭。在此情况下，涡轮可达到导向导叶可受到高打开水力矩或对于单元的安全性危险的情况。用来关闭分配器的伺服马达或配重因而尺寸过大且很昂贵。一些设施配备有上游或下游的阀或闸，其能够切断涡轮转子内的流且使单元停止，但其它的必须由分配器单独停止。本专利技术旨在通过提出一种水力机械来解决这些缺陷，该水力机械具有较轻配重或不太强大的伺服马达，且改善保持在单元性能较安全的情况中的机会。为此，本专利技术涉及一种水力机械，优选水力涡轮，其包括适于在水落差高度下旋转的转子、带有可调整的导向叶片的分配器，以及用以打开导向叶片的第一电子地引导的伺服马达。根据本专利技术，第一伺服马达不能将导向叶片进一步打开至预定位置，且水力机械包括第二伺服马达，其由水落差高度机械地引导且适于在低水落差情况下将导向叶片进一步打开至预定位置。由于本专利技术，第一伺服马达不可将导向叶片进一步打开至预定位置，超过该位置，需要重要的配重来抗衡水流的强度。因此，水力机械的\超速\或控制系统的故障不可导致在危险区域中(其中难以在高水落差情况下关闭分配器)打开导向叶片。然而，导向叶片可进一步打开至预定位置以在较低水落差情况下获得最大流率。此进一步打开由第二伺服马达执行，第二伺服马达独立于控制系统作用且由水落差高度引导。有利但非强制性的本专利技术的其它方面在下文中指出：-第二伺服马达由水力机械上游的压力与水力机械下游的压力之间的压差引导。-第二伺服马达供有在水力机械上游和下游获得的水。-第二伺服马达利用在取决于水力机械上游的压力与水力机械下游的压力之间的压差的压力下的油喷射操作。-第二伺服马达构造成在水力机械上游的压力与水力机械下游的压力之间的压差降到低于某一值时将导向叶片进一步打开至预定位置。-第一伺服马达和第二伺服马达为液压千斤顶。-第一伺服马达布置在第二伺服马达上方且包括与第二伺服马达的活塞整体结合地平移的活塞本体。-第二伺服马达包括供有油的室，该油在取决于水力机械上游的压力与水力机械下游的压力之间的压差的压力下。-水力机械包括控制器，其适于在水力机械上游的压力与水力机械下游的压力之间的压差降到低于某一值时增大在第二伺服马达的室中喷射的油的压力。-第二伺服马达包括第一室和第二室，且第一室供有在水力机械下游获得的水，而第二室供有在水力机械上游获得的水。-第二伺服马达包括用于推动其活塞的器件，其尺寸确定成推动活塞，且在水力机械上游的压力与水力机械下游的压力之间的压差降到低于某一值时将导向叶片进一步打开至预定位置。-用于推动第二伺服马达的活塞的器件包括弹簧。-导向叶片在预定位置处的打开程度低于或等于在失控期间由水施加到导向叶片上的动量变得高于正常操作期间获得的最大打开转矩所处的位置的打开程度。-在预定位置处，流通穿过水力机械的水仍有助于关闭导向叶片。-水力机械包括用于关闭导向叶片的配重。本专利技术还涉及一种用于将水能转换成机械能或电能的设施，其包括如前文限定的水力机械。现在将对应于附图阐释本专利技术，且作为示范性示例，而不限制本专利技术的目的。在附图中：-图1为包括根据本专利技术的水力机械的灯泡式涡轮类型的用于转换水能的设施的纵截面，-图2为用于控制图1的涡轮的导向叶片的机构的放大视图，-图3为区段，示出控制导向叶片的位置的闸操作的环的一半、打开导向叶片的两个伺服马达，以及关闭导向叶片的配重，且-图4为显示图3的两个伺服马达在低水落差构造和高水落差构造中的配置。图1示出了用于将水能转换成电能的设施2。设施2包括具体结构4，其限定水流通的通道C1。水力机械(更准确地说是灯泡式涡轮6)设置在通道C1内。灯泡式涡轮6适于在来自未显示的储器的强制水流F的作用下围绕水平旋转轴线X6旋转。该储器可由跨过水路(诸如江河)建造的未显示的水坝形成。灯泡式涡轮6适于低水落差和高流率情况。其包括灯泡式壳8，壳由灯泡式架10和固定导叶11支撑在通道C1内。灯泡式涡轮6包括转子14，其包括多个转子叶片140。转子叶片140具有可调整的桨距。转子14联接至未显示的发电机，发电机设置在灯泡式壳8内且将交变电压输送至未显示的电力网。发电机用作转子14上的制动器，以便输送一定频率下的电压。灯泡式涡轮6还包括分配器12，其布置在转子叶片140上游。分配器12构造成改变在转子叶片140之间流通的水的流率，以便控制由转子14输送的功率。引导分配器12在高水落差情况下减小流率，且在低水落差情况下获得最大流率，以便转子14关于发电机的能力输送最大功率，而与水头无关。分配器12包括多个导向叶片120，其围绕灯泡式壳8均匀地分布且分别具有可调整的桨距。因此，灯泡式涡轮6为双重调节的涡轮，因为有可能调整转子叶片140的定向和导向叶片120的定向两者。导向叶片120可分别围绕轴线Y120在关闭位置(导向叶片120大致垂直于水流F且阻止分配器12下游的水的流通)与打开位置(导向叶片120定向成大致平行于水流F且将很低的阻力施加到水的环流)之间枢转。因此，打开位置中的流率最大。在本文献中，打开导向叶片120的动作在于将导向叶片120定向成以便将它们设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
水力机械(6)，优选水力涡轮，包括：‑转子(14)，其适于在水落差高度下旋转，‑分配器(12)，其带有可调整的导向叶片(120)，以及‑用以打开所述导向叶片的第一电子地引导的伺服马达(30)，其特征在于：‑所述第一伺服马达(30)不能将所述导向叶片(120)进一步打开至预定位置，且‑所述水力机械(6)包括第二伺服马达(36)，所述第二伺服马达(36)由所述水落差高度机械地引导且适于在低水落差情况下将所述导向叶片进一步打开至所述预定位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.29 EP 14290125.51.水力机械(6)，优选水力涡轮，包括：-转子(14)，其适于在水落差高度下旋转，-分配器(12)，其带有可调整的导向叶片(120)，以及-用以打开所述导向叶片的第一电子地引导的伺服马达(30)，其特征在于：-所述第一伺服马达(30)不能将所述导向叶片(120)进一步打开至预定位置，且-所述水力机械(6)包括第二伺服马达(36)，所述第二伺服马达(36)由所述水落差高度机械地引导且适于在低水落差情况下将所述导向叶片进一步打开至所述预定位置。2.根据权利要求1所述的水力机械(6)，其特征在于，所述第二伺服马达(36)由所述水力机械上游的压力(P1)与所述水力机械下游的压力(P2)之间的压差(∆P)引导。3.根据权利要求2所述的水力机械(6)，其特征在于，所述第二伺服马达(36)供有在所述水力机械的上游和下游获得的水。4.根据权利要求2所述的水力机械(6)，其特征在于，所述第二伺服马达(36)利用在取决于所述水力机械上游的压力(P1)与所述水力机械下游的压力(P2)之间的压差(∆P)的压力下的油喷射操作。5.根据权利要求2至权利要求4中任一项所述的水力机械(6)，其特征在于，所述第二伺服马达(36)构造成在所述水力机械上游的压力(P1)与所述水力机械下游的压力(P2)之间的压差(∆P)降到低于某一值时将所述导向叶片(120)进一步打开至所述预定位置。6.根据前述权利要求中任一项所述的水力机械(6)，其特征在于，所述第一伺服马达(30)和所述第二伺服马达(36)为液压千斤顶。7.根据权利要求6所述的水力机械(6)，其特征在于，所述第一伺服马达(30)布置在所述第二伺服马达(36)上方，且所述第一伺服马达(30)包括与所述第二伺服马达(36)的活塞(362)整体结合地平移的活塞本体(302)。8.根据权利要求6或权利要求7所述的水力机械(6)，其特征在于，所述第二伺服马...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF伯蒂，J布勒蒙，
申请(专利权)人：阿尔斯通再生能源技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR