【技术实现步骤摘要】
具有黄金螺线形尾水流增流装置的智能水轮机系统
本专利技术属于水力发电
,特别是涉及一种具有黄金螺线形尾水流增流装置的智能水轮机系统。
技术介绍
我国低水头水力资源十分丰富,该资源一般处于江河中下游的经济发达地区。近些年,这些地区经济发展迅速,用电需求增速飞快。但是这些地区一般都是能源紧张地区,可开发的中、高水头水力资源早在20世纪90年代以前就已开发完毕。为了满足该地区经济迅速发展的需要,人们又转而开发低水头资源。贯流式水电站是开发低水头水力资源最好的方式,一般应用于25m水头以下。它与中、高水头电站、低水头立式轴流电站相比,具有流道简单、过流通道的水力损失小、机组结构紧凑、建设周期短、投资小、收效快、淹没移民少等优点。但是,贯流式水轮发电机组结构复杂、体型庞大、机械效率偏低,统计资料表明:贯流式水轮机转轮出口水流的动能约占总水头的45%以上,最大可达90%。虽然有尾水管回收这部分动能,但是由于尾水管的水力设计以及考虑实际工程的开挖量问题,其回收能量的能力还是非常有限的。中国专利申请200810072478.X公开了一种“组合式水能发电装置”,该装置包括若干列安装框,所述各列安装框沿纵向设有若干个横向通水孔道,所述各列安装框上对应设有用以启闭该列安装框的升降阻水板,所述各横向通水孔道上分别设有叶轮,设于同一列的各叶轮转轴后端分别经一对圆锥换向齿轮与一竖向动力传动轴传动连接,以经竖向动力传动轴带动设于竖向动力传动轴上端的发电机工作。该装置虽然可根据河道实际情况,组合形成相适应的坝体式水力发电装置,且结构简单,水流量易于控制,但是该装置并未考虑不同工况时 ...
【技术保护点】
1.具有黄金螺线形尾水流增流装置的智能水轮机系统,包括带尾水管(11)的贯流式水轮发电机组,其特征在于,还包括黄金螺线形尾水流增流装置(13)和尾水流状态控制器(12),所述黄金螺线形尾水流增流装置(13)由受力感应单元、增流传动单元、增流释放单元和带黄金螺线形转轮叶片(13‑15)的黄金螺线形转轮单元依次平行轴向设置;所述黄金螺线形尾水流增流装置(13)设置在贯流式水轮发电机组的尾水管(11)的出口端,所述尾水流状态控制器(12)分别控制贯流式水轮发电机组转轮叶片(8)的叶片角度β1的大小、黄金螺线形转轮叶片(13‑15)的叶片角度β2的大小以及感应驱动杆(13‑2)的移动距离x的大小,且所得偏差Δβ1、Δβ2和Δx能够对结果进行校正;所述黄金螺线形转轮单元包括导流罩进水侧(13‑14)、黄金螺线形转轮叶片(13‑15)、黄金螺线形转轮轮毂(13‑16)、导流罩(13‑17)、导流罩出水侧(13‑18)、转轮支撑(13‑19),所述黄金螺线形转轮叶片(13‑15)、黄金螺线形转轮轮毂(13‑16)置于导流罩(13‑17)内,所述黄金螺线形转轮叶片(13‑15)是根据黄金螺线沿黄金螺线 ...
【技术特征摘要】
1.具有黄金螺线形尾水流增流装置的智能水轮机系统,包括带尾水管(11)的贯流式水轮发电机组,其特征在于,还包括黄金螺线形尾水流增流装置(13)和尾水流状态控制器(12),所述黄金螺线形尾水流增流装置(13)由受力感应单元、增流传动单元、增流释放单元和带黄金螺线形转轮叶片(13-15)的黄金螺线形转轮单元依次平行轴向设置;所述黄金螺线形尾水流增流装置(13)设置在贯流式水轮发电机组的尾水管(11)的出口端,所述尾水流状态控制器(12)分别控制贯流式水轮发电机组转轮叶片(8)的叶片角度β1的大小、黄金螺线形转轮叶片(13-15)的叶片角度β2的大小以及感应驱动杆(13-2)的移动距离x的大小,且所得偏差Δβ1、Δβ2和Δx能够对结果进行校正;所述黄金螺线形转轮单元包括导流罩进水侧(13-14)、黄金螺线形转轮叶片(13-15)、黄金螺线形转轮轮毂(13-16)、导流罩(13-17)、导流罩出水侧(13-18)、转轮支撑(13-19),所述黄金螺线形转轮叶片(13-15)、黄金螺线形转轮轮毂(13-16)置于导流罩(13-17)内,所述黄金螺线形转轮叶片(13-15)是根据黄金螺线沿黄金螺线形转轮轮毂(13-16)轴向逐渐拉伸,呈空间交叉扭曲形状均匀布置在黄金螺线形转轮轮毂(13-16)的周向内壁上,不同轴向距离的翼型截面曲线关键点坐标如下表所示,X、Y分别代表关键点的空间坐标值,距离轮毂前缘轴向45cm处的坐标如表1所示:表1序号XY序号XY150.968-12.9081157.53712.874257.148-13.9521263.48413.865363.316-15.0081369.43114.844469.496-16.0521475.37815.835575.664-17.0961581.32516.815681.844-18.1401687.27317.806788.024-19.1841793.22018.785894.192-20.2281899.16719.7779100.372-21.27219105.12620.75610106.540-22.31620111.07321.747拟合后的两条曲线方程为:左弦:y=-0.1693x-4.2853;右弦:y=0.1657x+3.344;距离轮毂的前缘轴向90cm处的坐标如表2所示:表2序号XY序号XY155.08438.8361153.18255.802261.72043.5281258.65861.560368.34448.2321364.12167.319474.98052.9361469.58473.065581.61657.6401575.04878.824688.24062.3441680.51184.582794.87667.0481785.97590.3418101.51271.7521891.45096.0999108.13676.4561996.913101.84610114.77281.16020102.377107.604拟合后的两条曲线方程分别为:左弦:y=0.7092x-0.2382;右弦:y=1.0531x-0.2077;距离轮毂的前缘轴向180cm处的坐标如表3所示:表3拟合后的两条曲线方程分别为:左弦:y=-0.0788x-3.8661;右弦:y=0.0725x+3.7155。2.根据权利要求1所述的具有黄金螺线形尾水流增流装置的智能水轮机系统,其特征在于,智能水轮机系统的输出功率P与贯流式水轮发电机组转轮叶片(8)的叶片角度β1、黄金螺线形转轮叶片(13-15)的叶片角度β2和感应驱动杆(13-2)的移动距离x的关系式为:式中:ρ为水的密度,ρ取值为1000kg/m3、Q为通过智能水轮机系统的流量;智能水轮机系统的控制参数如表4所示。表43.根据权利要求2所述的具有黄金螺线形尾水流增流装置的智能水轮机系统,其特征在于,所述黄金螺线形尾水流增流装置(13)的受力感应单元包括受力感应板(13-1)和感应驱动杆(13-2),所述增流传动单元包括齿轮(13-3)、齿条(13-5)、增流平衡弹簧(13-4...
【专利技术属性】
技术研发人员:张付林,郑源,张玉全,李城易,姚婷婷,
申请(专利权)人:河海大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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