一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组制造技术

一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组，发电电动机的两端分别与主轴相连，一级水泵水轮机与二级水泵水轮机反向对称穿装在主轴两端，一级蜗壳内装有一级固定导叶，一级固定导叶内侧装有一级活动导叶，一级活动导叶与一级调速机构相连，一级调速机构与二级调速机构相连，一级活动导叶内侧装有一级水泵水轮机轮，一级水泵水轮机轮与主轴相连，一级水泵水轮机轮的出水口与一级水尾水管相连通，一级蜗壳的一级水尾水管与二级蜗壳的进水口相连通，结构紧凑，设计科学合理，克服常规水泵水轮机使用水头有限、轴向力大、系统复杂、成本高等缺点，机组运行可靠，减少工程量和机组投资，社会和经济效益显著。社会和经济效益显著。社会和经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组


[0001]本专利技术涉及可逆式水力发电机组，特别是一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组。

技术介绍

[0002]为消纳风电、光伏需要建设储能设置，抽水蓄能作为一种清洁无污染的储能方式被大力发展，分布式小微型抽蓄是对大型抽蓄电站的一种补充，具有选址容易、建设周期短、布置灵活等突出优势，目前，市场上没有针对小微型高水头抽水蓄能电站专用的主机设备，如果简单按照大型抽水蓄能电站缩小考虑，存在投资成本较高、系统复杂冗余等问题。提高抽水蓄能电站的水头有利于快速的降低投资，但是水泵水轮机的适用的水头有限，制约抽水蓄能电站的成本降低，对于高水头抽水蓄能电站，轴向水推力的平衡一般通过上冠处平衡孔和顶盖泄压实现，均加大了水泵水轮机的容积损失，降低了机组效率，特别是对于小流量高水头机组，容积损失的影响不可忽视，如果减少容积损失则会急剧增加机组轴向水推力，将只能采用大型滑动轴承和油润滑，并增设一系列辅助系统，安装布置难度均大幅度增加。因此，急需针对小型高水头抽水蓄能电站开发专用的机组，克服常规机组结构和系统复杂的弊端，新机组应具有结构紧凑、高效稳定、使用方便、施工快捷、易于维护等特点，但至今未见公开报道。

技术实现思路

[0003]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组，可有效解决现有技术没有针对小型高水头抽水蓄能电站开发专用的机组，不能满足要求的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术解决的技术方案是，一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组，包括一级水泵水轮机、二级水泵水轮机和发电电动机，所述的发电电动机的两端分别与主轴相连，一级水泵水轮机与二级水泵水轮机结构相同，反向对称穿装在主轴两端，一级水泵水轮机包括一级蜗壳、一级固定导叶、一级活动导叶、一级水泵水轮机轮和一级水尾水管，一级蜗壳内装有均布的一级固定导叶，一级固定导叶内侧同心装有相间开的一级活动导叶，一级活动导叶与穿过一级蜗壳的一级调速机构相连，一级调速机构经同步轴与二级调速机构相连，保持导叶开度和水轮机运行工况一致，一级活动导叶内侧同心装有一级水泵水轮机轮，一级水泵水轮机轮内侧轴孔经键与主轴外周相连，一级水泵水轮机转轮左端的主轴上装有一级泄水锥，一级水泵水轮机轮的出水口与一级水尾水管相连通，一级蜗壳的一级水尾水管经连接管与二级蜗壳的进水口相连通，构成串联结构；水轮机工况时，水流从一级蜗壳进入，经一级水泵水轮机转轮完成总水头的一半的能量转换，从一级水尾水管排出，经连接管路进入二级蜗壳，在二级转轮内部完成剩余一半的能量转换后，从二级尾水管排出，水泵工况时，水流流动是水轮机工况的逆过程，水流从二级尾水管吸入，经二级转轮后从二级蜗壳内经连接管路进入一级蜗壳内，后经一级水
泵水轮机转轮内完成能量逆转换后，经一级蜗壳进水口压出，运行中转轮承受的轴向水推力大小一致、方向相反，自动实现轴向力的平衡。
[0005]本专利技术结构紧凑，设计科学合理，克服常规水泵水轮机使用水头有限、轴向力大、系统复杂、成本高等缺点，机组运行可靠，减少工程量和机组投资，社会和经济效益显著。
附图说明
[0006]图1是本专利技术结构示意图（剖视）。
[0007]图2是本专利技术俯视图。
[0008]图3是本专利技术结构侧视图。
具体实施方式
[0009]以下结合附图和具体情况对本专利技术的具体实施方式作详细说明。
[0010]结合附图给出，一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组，包括一级水泵水轮机、二级水泵水轮机和发电电动机，其特征在于，所述的发电电动机9的两端分别与主轴8相连，一级水泵水轮机与二级水泵水轮机结构相同，反向对称穿装在主轴8两端，一级水泵水轮机包括一级蜗壳1
‑
1、一级固定导叶2
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1、一级活动导叶3
‑
1、一级水泵水轮机轮4
‑
1和一级水尾水管6
‑
1，一级蜗壳1
‑
1内装有均布的一级固定导叶2
‑
1，一级固定导叶2
‑
1内侧同心装有相间开的一级活动导叶3
‑
1，一级活动导叶3
‑
1与穿过一级蜗壳1
‑
1的一级调速机构7
‑
1相连，一级调速机构7
‑
1经同步轴12与二级调速机构7
‑
2相连，保持导叶开度和水轮机运行工况一致，一级活动导叶3
‑
1内侧同心装有一级水泵水轮机轮4
‑
1，一级水泵水轮机轮4
‑
1内侧轴孔经键与主轴8外周相连，一级水泵水轮机转轮4
‑
1左端的主轴8上装有一级泄水锥5
‑
1，一级水泵水轮机轮4
‑
1的出水口与一级水尾水管6
‑
1相连通，一级蜗壳1
‑
1的一级水尾水管6
‑
1经连接管10与二级蜗壳1
‑
2的进水口相连通，构成串联结构，运行中转轮承受的轴向水推力大小一致、方向相反，自动实现轴向力的平衡。
[0011]为保证更好的实施效果，所述的二级水泵水轮机与一级水泵水轮机结构相同，二级水泵水轮机二级蜗壳1
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2、二级固定导叶2
‑
2、二级活动导叶3
‑
2、二级水泵水轮机轮4
‑
2和二级水尾水管6
‑
2，二级蜗壳1
‑
2内装有均布的二级固定导叶2
‑
2，二级固定导叶2
‑
2内侧同心装有相间开的二级活动导叶3
‑
2，二级活动导叶3
‑
2与穿过二级蜗壳1
‑
2的二级调速机构7
‑
2相连，二级活动导叶3
‑
2内侧同心装有二级水泵水轮机轮4
‑
2，二级水泵水轮机轮4
‑
2内侧轴孔经键与主轴8外周相连，二级水泵水轮机转轮4
‑
2右端的主轴8上装有二级泄水锥5
‑
2。
[0012]所述的一级蜗壳1
‑
1右端与主轴8连接处经轴封装有一级顶盖11
‑
1，二级蜗壳1
‑
2左端与主轴8连接处经轴封装有二级顶盖11
‑
2。
[0013]所述的发电电动机9为同步发电电动机或异步发电电动机。
[0014]所述的一级活动导叶3
‑
1和二级活动导叶3
‑
2数量相同，均设有均布的10
‑
20个，一级固定导叶2
‑
1和二级固定导叶2
‑
2数量相同，均设有均布的2
‑
10个。
[0015]所述的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组，包括一级水泵水轮机、二级水泵水轮机和发电电动机，其特征在于，所述的发电电动机（9）的主轴（8）两端分别装有结构相同的一级水泵水轮机和二级水泵水轮机，一级水泵水轮机与二级水泵水轮机反向对称装在主轴（8）两端，一级水泵水轮机包括一级蜗壳（1
‑
1）、一级固定导叶（2
‑
1）、一级活动导叶（3
‑
1）、一级水泵水轮机轮（4
‑
1）和一级水尾水管（6
‑
1），一级蜗壳（1
‑
1）内装有均布的一级固定导叶（2
‑
1），一级固定导叶（2
‑
1）内侧同心装有相间开的一级活动导叶（3
‑
1），一级活动导叶（3
‑
1）与穿过一级蜗壳（1
‑
1）的一级调速机构（7
‑
1）相连，一级调速机构（7
‑
1）经同步轴（12）与二级调速机构（7
‑
2）相连，保持导叶开度和水轮机运行工况一致，一级活动导叶（3
‑
1）内侧同心装有一级水泵水轮机轮（4
‑
1），一级水泵水轮机轮（4
‑
1）内侧轴孔经键与主轴（8）外周相连，一级水泵水轮机转轮（4
‑
1）左端的主轴（8）上装有一级泄水锥（5
‑
1），一级水泵水轮机轮（4
‑
1）的出水口与一级水尾水管（6
‑
1）相连通，一级蜗壳（1
‑
1）的一级水尾水管（6
‑
1）经连接管（10）与二级水泵水轮机的二级蜗壳（1
‑
2）的进水口相连通，构成串联结构；水轮机工况时，水流从一级蜗壳（1
‑
1）进入，经一级水泵水轮机转轮（3
‑
1）完成总水头的一半的能量转换，从一级水尾水管（6
‑
1）排出，经连接管路（10）进入二级蜗壳（1
‑
2），在二级转轮（4
‑
2）内部完成剩余一半的能量转换后，从二级尾水管（6
‑
2）排出，水泵工况时，水流流动是水轮机工况的逆过程，水流从二级尾水管（6
‑
2）吸入，经二级转轮（4
‑
2）后从二级蜗壳（1
‑
2）内经连接管路（10）进入一级蜗壳（1
‑
1）内，后经一级水泵水轮机转轮（3
‑
1）内完成能量逆转换后，经一级蜗壳（1
‑
1）进水口压出，运行中转轮承受的轴向水推力大小一致、方向相反，自动实现轴向力的平衡。2.根据权利要求1所述的轴向力自平衡的双挑两级串联可逆式水力发电机组，其特征在于，所述的二级水泵水轮机与一级水泵水轮机结构相同，二级水泵水轮机二级蜗壳（1
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2）、二级固定导叶（2
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2）、二级活动导叶（3
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2）、二级水泵水轮机轮（4
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘安然，李延频，陈德新，庞辉春，寇攀高，张自超，张利红，石祥钟，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：