潮流能水轮机转轮及其水轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种潮流能水轮机转轮及其水轮机，特别是一种叶片截面为双曲型翼型潮流能水轮机转轮及其水轮机，属于流体机械发电技术领域；所述潮流能水轮机转轮叶片为非完全中心对称的双曲型结构设计，使得在正向来流和反向来流过程中均可有效的工作，同时这种叶片翼型的不对称设计还保证机组能够更好的适应反向来流，保持翼型始终处于合适的来流角，可以有效的提高能量利用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种潮流能水轮机，尤其是一种具有双曲型叶片的潮流能水轮机，属于流体机械发电

技术介绍
我国能源利用结构中的两大支柱：一是以燃煤为主的火力发电，二是大中型水力发电。而新能源的利用不仅效率较低而且在能源结构中所占的比例很小。随着社会经济的飞速发展，我国能源利用的一些矛盾开始凸显，如能源总量不足、能源结构简单，以及能源分布在地域上的极度不平衡等。哥本哈根会议，对中国的能源消费提出了更严格的要求，必须减少化石能源的消费。为应对全球气候变暖切实履行我们做出的庄严承诺，积极开发和利用各种可再生能源，逐步改善我国能源结构和能源的地域分布、促进国民经济发展具有重要意义。我国已经利用的可再生能源主要有水能、风能、太阳能、地热能和生物质能等。其中水能的开发处于最成熟的位置，尤其是长江三峡、龙滩、溪洛渡、向家坝等巨型电站陆续的建成发电，截至2013年，我国水电装机达到2.8亿千瓦，中国发电装机容量达到12.47亿千瓦，水电装机达到总装机容量的22.5%，大大缓解了我国能源利用的紧张状态。但我国极大部分的水电资源分布在欠发达的西部地区，而在经济发达的东部地区和东南沿海，水能资源蕴藏量很少。而且，常规的水能开发会带来大规模的土建工程，淹没大量农田、造成大量移民、破坏生态环境等综合问题，综合利用的成本较高。同时东南沿海等经济发达地区又是主要的能源消耗地。因此，如何充分利用东南沿海地区丰富的海洋资源优势，开发综合利用成本较低的可再生能源，是我国工程技术界面临的重要课题。所以《国家中长期科学技术发展规划纲要2006-2020》，将开发海洋能源作为重大战略规划。根据对130个水道的统计，全国沿海的潮流资源的理论平均功率为13948.52万kW。其中以浙江省为最多，有37个水道，理论平均功率为7090万kW，占全国的二分之一以上。根据沿海能源密度，理论蕴藏量和开发利用的环境条件等因素，舟山海域诸水道能源密度高、开发前景最好，如金塘水道（25.9kW/m2）、龟山水道（23.9kW/m2）、西侯门水道（19.1kW/m2）等。面对日益严重的能源危机,世界各国都开展了潮流能发电的研究和建设工作。因此开发适合潮流能特点的潮流水轮发电机，对于开发利用海洋资源提高我国的能源总量，丰富我国的能源结构都大有裨益。潮流能发电水轮机能够将由海洋或河流水面的自然升降造成的水流动能，或者因为太阳能输入不均而形成海水流动所致的海水流动动能转化为电能。因此，潮流发电水轮机作为一种利用海洋资源的装置，具有重要的研究开发意义。然而，由于发展的历史很短，潮流发电在基础研究和工业运行等方面尤其在能量转换装置的研究上，国际上尚未有大规模开发的技术。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种潮流能水轮机，具有结构简洁、能量利用效率高的优点，还能够利用双向流动的潮流进行能量高效的转换。本专利技术采用的技术方案如下：潮流能水轮机转轮，转轮叶片截面为第一翼型部和第二翼型部组成的双曲型翼型，在转轮直径D处，叶片翼型弦长C为（0.3～0.35）D，翼型前缘半径r1为（0.004～0.005）D，翼型后缘半径rt为（0.004～0.005）D，翼型前缘所在第一翼型部的叶背型线半径R11为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径R12为（0.25～0.35）D，翼型后缘所在第二翼型部的叶背型线半径Rt1为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径Rt2为（0.25～0.35）D，叶片的第一翼型部安放角Beta1为68°～71°，第二翼型部安放角Beta2为70°～74°。进一步的，所述叶片截面翼型从转轮轮毂沿径向以扩展角θ增大。进一步的，所述扩展角θ为9.5°～10.5°。进一步的，所述转轮上设置有9片叶片。进一步的，所述第二翼型部的翼型弦长C1为（0.15～0.175）D。进一步的，所述转轮的轮毂为纺锤型结构，轮毂的来流侧长度L1为（2/3～3/4）D，轮毂的出流侧长度L2为（1/2～2/3）D。进一步的，所述轮毂末端直径d1为（0.03～0.04）D。进一步的，所述轮毂外径为d2为（0.28～0.30）D。本专利技术的一种潮流能水轮机，包含上述的转轮，所述转轮设置于转轮室内，还包括收缩管和扩散管，所述收缩管的小径端和扩散管的小径端通过转轮室连为整体，形成两端大中部小结构的壳体。进一步的，所述收缩管的大径端内径D1为（2.2～2.3）D，所述扩散管的大径端内径D2为（2.2～2.3）D。进一步的，所述收缩管大径端至转轮叶片的长度L4为（1.5～1.6）D，所述扩散管大径端至转轮叶片的长度L3为（1.8～1.9）D。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的潮流能水轮机转轮在叶片双曲型翼型设计的基础上，能够在正向来流和反向来流过程中均可有效的工作，同时在叶片翼型的具体设计中，第一翼型部和第二翼型不完全关于中心对称使得两翼型部具有不同的安放角，使得转轮能够更好的适应反向来流，保持翼型始终处于合适的来流角，可以有效的提高能量的利用效率；2、另外，转轮上的叶片翼型弦长C从轮毂到轮缘逐渐增大，有利于转轮实现较高的工作效率；3、本专利技术的潮流能水轮机中，水轮机壳体的收缩管、转轮室和扩散管设计形成的类似于沙漏型结构，可以增大进出口流体可利用能量，使得正向来流和反向来流过程中均具有较高的能量利用率。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是本专利技术潮流能水轮机转轮的叶片翼型示意图；图2是本专利技术潮流能水轮机的结构示意图；图3是本专利技术潮流能水轮机图2转轮轴向右视图。图中标记：1-叶片、2-轮毂、3-收缩管、4-转轮室、5-扩散管、D-转轮直径、C-翼型弦长、C1-第二翼型部的翼型弦长、r1-翼型前缘半径、rt-翼型后缘半径、R11-第一翼型部的叶背型线半径、R12-第一翼型部的叶盆型线半径、Rt1-第二翼型部的叶背型线半径、Rt2-第二翼型部的叶盆型线半径、Beta1-第一翼型部安放角、Beta2-第二翼型部安放角、θ-扩展角、L1-轮毂的来流侧长度、L2-轮毂的出流侧长度、d1-轮毂末端直径、d2-轮毂外径、D1-收缩管的大径端内径、D2-扩散管的大径端内径、L3-扩散管大径端至转轮叶片的长度、L4-收缩管大径端至转轮叶片的长度。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本专利技术的潮流能水轮机转轮，转轮叶片1截面为第一翼型部和第二翼型部组成的双曲型翼型，其结构如图1所示，在转轮直径D处，叶片翼型弦长C为（0.3～0.35）D，翼型前缘半径r1为（0.004～0.005）D，翼型后缘半径rt为（0.004～0.005）D，翼型前缘所在第一翼型部的叶背型线半径R11为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径R12为（0.25～0.35）D，翼型后缘所在第二翼型部的叶背型线半径Rt1为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径Rt2为（0.25～0.35）D，叶片的第一翼型部安放角Beta1为68°～71本文档来自技高网...

【技术保护点】
潮流能水轮机转轮，其特征在于：转轮叶片截面为第一翼型部和第二翼型部组成的双曲型翼型，在转轮直径D处，叶片翼型弦长C为（0.3～0.35）D，翼型前缘半径r1为（0.004～0.005）D，翼型后缘半径rt为（0.004～0.005）D，翼型前缘所在第一翼型部的叶背型线半径R11为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径R12为（0.25～0.35）D，翼型后缘所在第二翼型部的叶背型线半径Rt1为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径Rt2为（0.25～0.35）D，叶片的第一翼型部安放角Beta1为68°～71°，第二翼型部安放角Beta2为70°～74°。

【技术特征摘要】
1.潮流能水轮机转轮，其特征在于：转轮叶片截面为第一翼型部和第二翼型部组成的双曲型翼型，在转轮直径D处，叶片翼型弦长C为（0.3～0.35）D，翼型前缘半径r1为（0.004～0.005）D，翼型后缘半径rt为（0.004～0.005）D，翼型前缘所在第一翼型部的叶背型线半径R11为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径R12为（0.25～0.35）D，翼型后缘所在第二翼型部的叶背型线半径Rt1为（0.2～0.3）D，叶盆型线半径Rt2为（0.25～0.35）D，叶片的第一翼型部安放角Beta1为68°～71°，第二翼型部安放角Beta2为70°～74°。2.如权利要求1所述的潮流能水轮机转轮，其特征在于：所述叶片截面翼型从转轮轮毂沿径向以扩展角θ增大。3.如权利要求2所述的潮流能水轮机转轮，其特征在于：所述扩展角θ为9.5°～10.5°。4.如权利要求1所述的潮流能水轮机转轮，其特征在于：所述转轮上设置有9片叶片。5.如权利要求1所述的潮流能水轮机转轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德民，赵永智，程宦，
申请(专利权)人：东方电气集团东方电机有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51