一种水轮发电机停机装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水轮发电机停机装置，包括机坑、可转动地设置在机坑内的转轮，转轮包括与转子传动连接的轴体、设置在轴体上的叶片，机坑上设有与进水管连通的进水口、与出水管连通的出水口，进水口朝向叶片的迎水面，基坑上设有制动管，制动管与高压流体泵送装置相连接，制动管的输出口朝向叶片的背水面，当进水管的进水口流出的水流冲击叶片的迎水面时，转轮带动转子转动而发电；当高压流体泵送装置通过制动管的输出口输出的高压流体冲击叶片的背水面时，转轮连同转子逐渐停止转动。本实用新型专利技术可显著地缩短转轮的制动时间，从而提高检修维护效率，有利于电网的正常运行，并有效地避免转轮因制动而造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮发电机停机装置
本技术涉及水轮发电机
，具体涉及一种水轮发电机停机装置。
技术介绍
随着人们节能环保意识的增强，作为绿色能源的水力发电正在大力发展，在水力发电领域，水轮机组是关键的部分，其通常包括定子、可转动地设置在定子内的转子、可驱动转子转动的转轮，其中的转轮被设置在一个机坑内，转轮包括中间的轴体、设置在轴体上的若干叶片（俗称水斗），叶片的正面为迎水面，叶片的背面为背水面，机坑的一侧设有开口对准叶片迎水面的进水管，机坑的下部设有出水管。当水库内具有高水位差的水流通过进水管形成高速水流并冲击转轮的叶片迎水面时，即可使转轮转动并带动转子转动，进而生成电能。冲击完转轮的水流通过机坑下部的出水管向外流出。由于水库的水位差（俗称水头）越来越大，相应地，转轮的尺寸、重量也越来越大，转轮的转速越来越高，因此，转轮在工作时所形成的转动惯量也越来越大。当水轮机组出现故障、或者其它原因导致需要停机检修或维护时，我们需要切断进水管的进水，同时等待转轮以及转子逐渐减速直至停机后关闭轴承润滑系统、机组冷却系统和保护系统等辅助系统，以便检修维护人员进入机坑内进行检修或维护工作。可以理解的是，在正常情况下，具有极大转动惯量的转轮以及转子需要较长时间（可能是30-40分钟）才能完全停机，从而会造影响检修或维护的速度和效率。虽然现有技术中有很多可使转动体制动的技术方案，例如，汽车的制动系统等。但是和现有的制动系统的适用场景不同的是，转轮以及与其相关联的转子具有极大的转动惯量和惯性，而转轮上的叶片是用不锈钢锻造成型并与轴体焊接的薄壳件，难以承受很大的制动力，并且转轮的造价极高，一旦叶片出现损坏，将造成严重的损失，因此，现有的一些紧急制动系统不适合用于转轮的制动。更多的时候人们只能耐心地等待转轮以及转子在与自身转动轴的摩擦力作用下自己停机，停机过程时间过长造成机组辅助系统安全风险，特别是轴承供油系统一旦中断就会出现轴承烧毁严重事故，同时，不利于提高检修和维护的效率。尤其是，停机时间长，即意味着减少发电时间和发电量，因而影响电网的正常运行。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的水轮发电机转轮制动方式所存在的制动时间长、安全风险大、效率低、影响电网正常运行、或者制动时容易造成转轮损坏的问题，提供一种水轮发电机停机装置，可显著地缩短转轮的制动时间，提高机组安全性和可靠性，同时，提高检修维护效率，有利于电网的正常运行，并有效地避免转轮因制动而造成损坏。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种水轮发电机停机装置，包括机坑、可转动地设置在机坑内的转轮，转轮包括与转子传动连接的轴体、设置在轴体上的叶片，机坑上设有与进水管连通的进水口、与出水管连通的出水口，所述进水口朝向叶片的迎水面，在进水管上设有进水阀门，在出水管上设有出水阀门，所述机坑上设有制动管，所述制动管与高压流体泵送装置相连接，制动管的输出口朝向叶片的背水面，当进水管的进水口流出的水流冲击叶片的迎水面时，转轮带动转子转动而发电；当高压流体泵送装置通过制动管的输出口输出的高压流体冲击叶片的背水面时，转轮连同转子逐渐停止转动。我们知道，现有的转动机构的制动系统通常是给转动件（主要是转动轴）施加一个制动力矩，但是，大型水轮机组的转轮以及转子的质量大、转速高，相应地，其转动惯量极大，而如果对转轮的轴体施加制动力矩，由于其半径较小，因此，在一定的制动摩擦力下，其整体的制动力矩有限，难以快速地制动转轮和转子。另外，转轮的叶片为不锈钢锻造成型的薄壳件，其迎水面内凹，背水面向外鼓凸，俗称水斗。水斗在加工成型后通过焊接工艺与中间的轴体相连接，需要发电时，高速的大流量水流从进水管流出而依次冲击各叶片的迎水面，从而带动转轮高速转动。也就是说，水流施加给转轮的工作扭矩是依靠水流均匀地施加在各叶片的迎水面上的，因此，虽然其总体的工作扭矩巨大，但是转轮各叶片承受的作用力比较平缓。也就是说，如果在制动时，我们在短时间内直接在叶片上施加很大的制动力，会造成叶片的损坏。为此，本技术在机坑上设置制动管，并使制动管的输出口朝向叶片的背水面，同时在制动管上设置可泵送高压流体的高压流体泵送装置。这样，当正常发电时，进水管的进水口流出的水流正对叶片的迎水面，从而可驱动转轮转动，进而带动转子转动而发电。在需要制动转轮以停机检修时，则可通过进水阀门关闭进水管，使转轮失去动力。然后开启高压流体泵送装置，以便通过制动管输出高压流体，该高压流体冲击叶片的背水面，从而可对转轮的叶片产生柔缓和巨大的制动阻力，有效地阻止转轮的转动。可以理解的是，此时的转轮仍然会继续转动一定的时间和角度，因此，从制动管输出的高压流体可对不同的叶片背水面依次进行冲击，一方面可对转轮形成连续的制动，使转轮在最短的时间内停止转动，另一方面最大限度地使叶片受力均匀，避免因叶片的受力集中或过大而导致叶片的损坏。可以理解的是，当转轮停止转动时，我们只需关闭高压流体泵送装置，即可开始对水轮机组进行检修维护。作为优选，所述高压流体泵送装置为水泵，所述水泵的进水一端通过旁接管路旁接在进水管上位于进水阀门的上游部分，所述旁接管路上设有控制阀门。在本方案中，高压流体泵送装置为水泵，因此，要制动转轮以停机检修时，我们可利用水泵通过制动管输出较大流量、且具有一定流速和压力的水流，以便对叶片的背水面形成冲击，进而可尽快地制动转轮。可以理解的是，水流对转轮的制动类似于进水管的水流对转轮的驱动，其作用在叶片上的制动力是柔缓且连续的，并作用在整个叶片的背水面上，因此，既可对转轮形成极大地制动力矩，又可有效地避免对叶片造成破坏，而制动时产生的水流则可通过机坑上的出水口迅速地向外排出。特别是，水泵的进水一端是连接在进水管上的，因此，既方便制动管的取水，又有利于确保从制动管输出的水流具有足够的压力和流速，进而可降低水泵的功耗。作为优选，所述高压流体泵送装置为压缩气泵，所述制动管上设有控制阀门。在本方案中，高压流体泵送装置为压缩气泵，因此，要制动转轮以停机检修时，我们可利用压缩气泵通过制动管输出较大流量、且具有极高流速和压力的压缩气流，以便对叶片的背水面形成冲击，进而可尽快地制动转轮。可以理解的是，相比较不可压缩的水流，压缩空气形成的气流具有极高的可压缩性，因此，当压缩空气作用在叶片的背水面上时，其形成的制动力会更加柔缓。我们知道，流体对转轮送产生的制动能量主要和该流体的动能有关，而流体的动能和流体的质量、流速有关。因此，可通过合理地计算得到所需的气体流量、流速等参数，从而确保对转轮形成足够的制动力矩，又可有效地避免对叶片造成破坏。特别是，高速气流可迅速吹干转轮表面的水分，从而有利于后续对转轮的检修和维护。作为优选，所述机坑上设有二根所述的制动管，所述高压流体泵送装置包括水泵和压缩气泵，所述水泵的进水一端通过旁接管路旁接在进水管上，旁接管路上设有控制阀门，所述水泵的出水一端连接第一根制动管，所述压缩气泵设置在第二根制动管上，该制动管上设有控制阀门。在本方案中，将水泵和压缩气泵相结合，从而可充分发挥水流制动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水轮发电机停机装置，包括机坑、可转动地设置在机坑内的转轮，转轮包括与转子传动连接的轴体、设置在轴体上的叶片，机坑上设有与进水管连通的进水口、与出水管连通的出水口，所述进水口朝向叶片的迎水面，在进水管上设有进水阀门，在出水管上设有出水阀门，其特征是，所述机坑上设有制动管，所述制动管与高压流体泵送装置相连接，制动管的输出口朝向叶片的背水面，当进水管的进水口流出的水流冲击叶片的迎水面时，转轮带动转子转动而发电；当高压流体泵送装置通过制动管的输出口输出的高压流体冲击叶片的背水面时，转轮连同转子逐渐停止转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种水轮发电机停机装置，包括机坑、可转动地设置在机坑内的转轮，转轮包括与转子传动连接的轴体、设置在轴体上的叶片，机坑上设有与进水管连通的进水口、与出水管连通的出水口，所述进水口朝向叶片的迎水面，在进水管上设有进水阀门，在出水管上设有出水阀门，其特征是，所述机坑上设有制动管，所述制动管与高压流体泵送装置相连接，制动管的输出口朝向叶片的背水面，当进水管的进水口流出的水流冲击叶片的迎水面时，转轮带动转子转动而发电；当高压流体泵送装置通过制动管的输出口输出的高压流体冲击叶片的背水面时，转轮连同转子逐渐停止转动。


2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机停机装置，其特征是，所述高压流体泵送装置为水泵，所述水泵的进水一端通过旁接管路旁接在进水管上位于进水阀门的上游部分，所述旁接管路上设有控制阀门。


3.根据权利要求1所述的一种水轮发电机停机装置，其特征是，所述高压流体泵送装置为压缩气泵，所述制动管上设有控制阀门。


4.根据权利要求1所述的一种水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘思靓，马建峰，张树兵，
申请(专利权)人：浙江富春江水电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33