水力集能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水力集能装置，安装于相邻的第一流道和第二流道中，它包括第一叶轮和第二叶轮，第一叶轮设置在第一流道中，第二叶轮设置在第二流道中。第一叶轮和第二叶轮通过设置在二者之间的转矩传递装置相连，第一叶轮可在第一流道中流体的驱动下旋转并将其中的水能转化成转动机械能，转矩传递装置可将第一叶轮的转动传递至第二叶轮。第二叶轮通过自身的旋转加速第二流道中的水流。该装置工作时，第一叶轮类似于水能机，第二叶轮类似于轴流泵，二者通过转矩传递装置将第一流道中的部分水能传递至第二流道中，实现水力集能，被加速的水流进入安装在第二流道下游的贯流式水轮机中进行发电。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发电装置，特别是指一种水力集能装置。
技术介绍
我国河流众多，水力资源丰富。水电已成为我国电能结构的重要组成部分，水电生产过程具有开停机方便、运行可靠性高、成本低廉、对环境污染小等优点。水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它是属于流体机械中的透平机械。中国的水轮机设计与制造技术已经取得一定成绩，但是随着水电事业的大力发展，水电站水头正向着高水头、低水头两极分化。目前国内对水轮机型式选择、水轮机预期参数，即比转速和比速系数、水轮机效率、水轮机单位转速和单位流量、转轮直径、水轮机空烛等的研究有很多。然而这些研究大都建立在水轮机工况稳定的前提下，也就是说是要在修建大型水利工程下保证的。然而这样不仅耗费大量的人力物力，有一定的环境危害，并且在西部偏远地区或人员稀疏，用电不多，或某些地方因科学考察等特殊需要的情况下，修建大型水库是没有必要的。而这恰恰为小型水轮机提供了应用空间。现代水轮机中大多数都安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机的转轮旋转，最终带动发电机进行发电。做完功的水则通过水轮机的尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，则水轮机的输出功率也就越大。而由于小水头水轮机工作环境以及工作状况的特殊性，修建水库是没有必要的，在此状况下如何保证水轮机在较高水头下工作成了关键问题。水轮机的转轮直径、导叶开度等其他参数不变的情况下，水轮机的水头低于最高效率点H0时，水轮机的效率急剧变化，而当水头高于H0时，效率的变化比较缓慢。也就是说当水轮机的的入水头低于水轮机额定水头时，提高水轮机的水头，可以大幅度提高水轮机效率，并且使水头稳定也可以减少水头迅速变化对水轮机的伤害。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够提高低水头水流环境下水轮机入水水头的水力集能装置。为实现上述目的，本技术所设计的一种水力集能装置，安装于相邻的第一流道和第二流道中，它包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮设置在第一流道中，所述第二叶轮设置在第二流道中。所述第一叶轮和第二叶轮通过设置在二者之间的转矩传递装置相连，所述第一叶轮可在第一流道中流体的驱动下旋转并将其中的水能转化成转动机械能，所述转矩传递装置可将第一叶轮的转动传递至第二叶轮。所述转矩传递装置可通过多种传动方式实现，如齿轮传动、带传动，也可以采用减速机实现。所述第二叶轮通过自身的旋转加速第二流道中的水流。该装置工作时，第一叶轮类似于水能机，第二叶轮类似于轴流泵，二者通过转矩传递装置将第一流道中的部分水能传递至第二流道中，实现水力集能，被加速的水流进入安装在第二流道下游、集能装置之后的贯流式水轮机中进行发电。前述第一流道和第二流道可以是管道、渠道等，为该装置的应用环境，不应理解为本专利技术的组成要件。优选地，所述转矩传递装置采用齿轮传动将第一叶轮的转动传递至第二叶轮。优选地，所述转矩传递装置包括齿轮固定座和固定在其上的四个依次啮合的齿轮，所述第一叶轮的轴与第一个齿轮相连，所述第二叶轮的轴与最后一个齿轮相连。优选地，所述转矩传递装置为速比可调的变速装置，所述变速装置可调整第一叶轮与第二叶轮的转速之比。优选地，所述第一叶轮外径大于第二叶轮，以获得较高的集能效率。本技术的有益效果是：本装置通过第一流道中的水流推动第一叶轮旋转做功，将水能转化为第一叶轮的机械能，通过转矩传递装置与第二叶轮相连，使第二叶轮旋转并对第二流道中的水流做功，将机械能转化为水能，提高了水轮机入水口的水头，从而提高了水轮机的工作效率。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的水力集能装置的俯视结构示意图，图中箭头表示水流方向。图2为图1中水力集能装置的前视结构示意图，图中箭头表示水流方向。图3为图1中转矩传递装置及其安装位置的示意图。图4为加装图1中水力集能装置前后水轮机入口的水头变化图。其中：第一流道1、第二流道2、第一叶轮3、第二叶轮4、转矩传递装置5、齿轮固定座6、齿轮7、贯流式水轮机8具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。如图1～3所示，本技术改进的水力集能装置，安装于相邻的第一流道1和第二流道2中，本例中第一流道1和第二流道2分别为一段大管径管道。该装置包括第一叶轮3和第二叶轮4，第一叶轮3外径略大于第二叶轮4，第一叶轮3设置在第一流道1中，第二叶轮4设置在第二流道2中，第一叶轮3和第二叶轮4通过设置在二者之间的转矩传递装置5相连，第一叶轮3可在第一流道1中流体的驱动下旋转并将其中的水能转化成转动机械能，转矩传递装置5采用齿轮传动将第一叶轮3的转动传递至第二叶轮4，第二叶轮4通过自身的旋转加速第二流道2中的水流。该装置工作时，第一叶轮3类似于水能机，第二叶轮4类似于轴流泵，二者通过转矩传递装置5将第一流道1中的部分水能传递至第二流道2中，实现水力集能。贯流式水轮机8位于第二流道2的下游，利用被加速的水流发电。如图3所示，上述装置中，转矩传递装置5包括齿轮固定座6和固定在其上的四个依次啮合的齿轮7，第一叶轮3的轴与第一个齿轮相连，第二叶轮4的轴与最后一个齿轮相连。效果验证以下从能量和力矩两方面对应用上述装置的水轮机的效率进行验证，与未采用该装置的水轮机进行比较，分析该装置的有效性与可行性。第一叶轮的伯努利方程: P 0 r + V 0 2 2 g + Z 0 = P 1 r + V 1 2 2 g + Z 1 + E 1 ]]>式中，P0——入口压强，Pa；P1——第一叶轮出口的压强，Pa；V0——入口平均速率，m/s；V1——第一叶轮出口平均速率，m/s；Z0——水流入口位置高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水力集能装置，安装于相邻的第一流道(1)和第二流道(2)中，其特征在于：它包括第一叶轮(3)和第二叶轮(4)，所述第一叶轮(3)设置在第一流道(1)中，所述第二叶轮(4)设置在第二流道(2)中，所述第一叶轮(3)和第二叶轮(4)通过设置在二者之间的转矩传递装置(5)相连，所述第一叶轮(3)可在第一流道(1)中流体的驱动下旋转并将其中的水能转化成转动机械能，所述转矩传递装置(5)可将第一叶轮(3)的转动传递至第二叶轮(4)，所述第二叶轮(4)通过自身的旋转加速第二流道(2)中的水流。

【技术特征摘要】
1.一种水力集能装置，安装于相邻的第一流道(1)和第二流道
(2)中，其特征在于：它包括第一叶轮(3)和第二叶轮(4)，所
述第一叶轮(3)设置在第一流道(1)中，所述第二叶轮(4)设置
在第二流道(2)中，所述第一叶轮(3)和第二叶轮(4)通过设置
在二者之间的转矩传递装置(5)相连，所述第一叶轮(3)可在第一
流道(1)中流体的驱动下旋转并将其中的水能转化成转动机械能，
所述转矩传递装置(5)可将第一叶轮(3)的转动传递至第二叶轮(4)，
所述第二叶轮(4)通过自身的旋转加速第二流道(2)中的水流。
2.根据权利要求1所述的水力集能装置，其特征在于：所述转
矩传递...

【专利技术属性】
技术研发人员：周瑞平，李婵婵，雷俊松，王彦超，方鸿强，王熙，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42