泵旋向水力啟動可逆水輪機及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種泵旋向水力啟動可逆水輪機，包括環(huán)管、伸縮節(jié)、頂蓋、主軸、座環(huán)、活動導(dǎo)葉、尾水管和轉(zhuǎn)輪，環(huán)管上連接有針型閥針型閥操作裝置，頂蓋上設(shè)有引水室，轉(zhuǎn)輪上設(shè)有轉(zhuǎn)輪主通道和轉(zhuǎn)輪副通道，針型閥的進水端連通機組進水閥后的壓力鋼管，針型閥的出水端連接環(huán)管，環(huán)管連接多個伸縮節(jié)，伸縮節(jié)與頂蓋上的引水室連通，引水室出口與轉(zhuǎn)輪副通道外緣開口對應(yīng)，轉(zhuǎn)輪副通道內(nèi)側(cè)開口與尾水管連通，座環(huán)內(nèi)側(cè)連通活動導(dǎo)葉，活動導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)與轉(zhuǎn)輪主通道外緣開口對應(yīng)，轉(zhuǎn)輪主通道內(nèi)側(cè)開口連通尾水管，主軸與轉(zhuǎn)輪連接傳遞扭矩。本發(fā)明泵旋向啟動不對電網(wǎng)造成沖擊、不產(chǎn)生諧波源、操作簡單，不額外占用空間，無易損部件安全可靠。
【專利說明】
泵旋向水力啟動可逆水輪機及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種水輪機，尤其涉及一種栗旋向水力啟動可逆水輪機及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前中大型混流式可逆水輪發(fā)電機組，栗旋向工況直接由電網(wǎng)給電動機供電的啟動方式會對電網(wǎng)造成很大的沖擊，通常均需要將機組轉(zhuǎn)動起來至同步轉(zhuǎn)速，然后同期并網(wǎng)。這需要昂貴的啟動設(shè)備、復(fù)雜的操作程序、且附加設(shè)備占用空間也比較大，如普遍采用的變頻器啟動、背靠背啟動方式。變頻器使用時會產(chǎn)生諧波，成為電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波源，同時造成廠用電系統(tǒng)電壓畸形;背靠背啟動需要專用的勵磁設(shè)備和專用的啟動母線及開關(guān)設(shè)備以及另外的發(fā)電機組，啟動過程操作復(fù)雜且電站的最后一臺機組無法啟動，還需要其他啟動設(shè)備。由于啟動設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜，因而發(fā)生故障的風(fēng)險也比較高，操作復(fù)雜人工失誤風(fēng)險也會增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服目前中大型可逆機組栗旋向工況啟動操作復(fù)雜、設(shè)備昂貴、設(shè)備占用空間大等缺點，本發(fā)明提供了一種能夠適應(yīng)栗旋向工況快速啟動的可逆水輪機及其工作方法，機組利用水能啟動，通過操作針型閥控制進入機組的水流量，調(diào)整機組轉(zhuǎn)速，達到同步轉(zhuǎn)速時同期并網(wǎng)，進入栗旋向工況運行，操作簡單迅速，對電網(wǎng)系統(tǒng)無沖擊、無諧波影響，不需要單獨增加設(shè)備空間，節(jié)約投資同時降低了啟動失敗的風(fēng)險。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，包括環(huán)管、伸縮節(jié)、頂蓋、主軸、座環(huán)、活動導(dǎo)葉、尾水管和轉(zhuǎn)輪，所述環(huán)管上連接有針型閥和操作針型閥開啟、關(guān)閉的針型閥操作裝置，所述頂蓋上設(shè)有引水室，所述轉(zhuǎn)輪上設(shè)有轉(zhuǎn)輪主通道和轉(zhuǎn)輪副通道，所述針型閥的進水端連通機組進水閥后的壓力鋼管，針型閥的出水端連接環(huán)管，所述環(huán)管連接多個伸縮節(jié)，所述伸縮節(jié)與頂蓋上的引水室連通，所述引水室出口與轉(zhuǎn)輪副通道外緣開口對應(yīng)，所述轉(zhuǎn)輪副通道內(nèi)側(cè)開口與尾水管連通，所述座環(huán)為整個水輪機的安裝基礎(chǔ)，座環(huán)內(nèi)側(cè)連通活動導(dǎo)葉，所述活動導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)與轉(zhuǎn)輪主通道外緣開口對應(yīng)，所述轉(zhuǎn)輪主通道內(nèi)側(cè)開口連通尾水管，所述主軸與轉(zhuǎn)輪連接傳遞扭矩。
[0005]優(yōu)選地，所述頂蓋上安裝有用于支撐主軸的水導(dǎo)軸承，所述主軸上設(shè)有防止流道水通過頂蓋與主軸之間泄漏的主軸密封，所述主軸密封位于水導(dǎo)軸承下方。
[0006]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)輪包括轉(zhuǎn)輪本體和安裝主軸的軸孔，所述轉(zhuǎn)輪本體包括上冠、主葉片、中間環(huán)、副葉片和下環(huán)，所述副葉片連接于上冠和中間環(huán)之間，所述主葉片連接于中間環(huán)與下環(huán)之間，所述上冠、副葉片和中間環(huán)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)輪副通道，所述中間環(huán)、主葉片和下環(huán)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)輪主通道，所述副葉片與主葉片安裝方向相反。
[0007]優(yōu)選地，所述上冠上側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)輪上止漏環(huán)，所述下環(huán)下側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)。
[0008]優(yōu)選地，所述頂蓋上設(shè)有上固定止漏環(huán)，所述上固定止漏環(huán)與轉(zhuǎn)輪的上止漏環(huán)相對應(yīng)，所述座環(huán)上設(shè)有下固定止漏環(huán)，所述下固定止漏環(huán)與轉(zhuǎn)輪的下止漏環(huán)對應(yīng)。
[0009]優(yōu)選地，所述上冠上側(cè)中部設(shè)有配合軸孔的連接法蘭。
[0010]優(yōu)選地，多個伸縮節(jié)沿圓周方向均勻布置。
[0011 ]優(yōu)選地，一種栗旋向水力啟動可逆水輪機的工作方法，包括下述步驟:
1)當(dāng)需要栗旋向啟動時，將機組活動導(dǎo)葉處于關(guān)閉狀態(tài)；
2)利用針型閥操作裝置打開針型閥，壓力水通過針型閥、環(huán)管和支管后進入頂蓋的引水室；
3)然后均勻進入轉(zhuǎn)輪副通道，水流于轉(zhuǎn)輪副通道葉片上做功后進入尾水管，然后由尾水管排到下游；
4)轉(zhuǎn)輪在該水流作用下向機組栗旋向轉(zhuǎn)動，繼續(xù)開啟針型閥機組轉(zhuǎn)速上升，直至達到同步轉(zhuǎn)速，電動機并網(wǎng)；
5)利用針型閥操作裝置關(guān)閉針型閥，機組栗旋向啟動完成，此時機組可以打開活動導(dǎo)葉進入栗工況;或通入壓縮空氣壓水進入栗旋向調(diào)相運行。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟4)中水流經(jīng)過轉(zhuǎn)輪的副通道時與其葉片作用使轉(zhuǎn)輪向栗旋向轉(zhuǎn)動，從而帶動主軸以及整個機組的轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動。
[0013]優(yōu)選地，所述針型閥可以通過針型閥操作裝置加大或減小開合度，進而增加或減小過流量，使機組轉(zhuǎn)速上升或下降，當(dāng)機組達到同步轉(zhuǎn)速時電動機就可以同期并網(wǎng)。
[0014]本發(fā)明與普通混流可逆水輪機相比，增加了一套引水管路、可調(diào)節(jié)流量的針型閥包括閥座;轉(zhuǎn)輪具有兩個水流通道、頂蓋具有弓I水室。
[0015]本發(fā)明的可逆水輪機，當(dāng)需要栗旋向啟動時，將機組導(dǎo)葉處于關(guān)閉狀態(tài)，打開針型閥，壓力水通過管路進入頂蓋引水室，然后均勻進入轉(zhuǎn)輪副通道，水流于轉(zhuǎn)輪副通道葉片上做功后進入尾水管，由尾水管排到下游，轉(zhuǎn)輪在該水流作用下向機組栗旋向轉(zhuǎn)動，繼續(xù)開啟針型閥機組轉(zhuǎn)速上升，直至達到同步轉(zhuǎn)速，電動機并網(wǎng)，關(guān)閉針型閥，機組栗旋向啟動完成，此時機組可以打開導(dǎo)葉進入栗工況;或通入壓縮空氣壓水進入栗旋向調(diào)相運行。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，可逆機組栗旋向啟動不對電網(wǎng)造成沖擊、不產(chǎn)生諧波源、操作簡單，不額外占用空間，無易損部件安全可靠，機組水輪機工況甩負荷時，迅速開啟針型閥，利用副葉片的栗作用，可以防止機組發(fā)生飛逸。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明栗旋向水力啟動可逆水輪機示意圖；
圖2為本發(fā)明中轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1中:1.針型閥操作裝置，2.針型閥，3.環(huán)管，4.伸縮節(jié)，5.頂蓋，6.上固定止漏環(huán)，7.主軸密封，8.水導(dǎo)軸承，9.主軸，10.蝸殼，11.座環(huán)，12.活動導(dǎo)葉，13.下固定止漏環(huán)，14.尾水管，15.轉(zhuǎn)輪，16.壓力鋼管，17.上冠，18.副葉片，19.中間環(huán)，20.主葉片，21.下環(huán)，22.轉(zhuǎn)輪上止漏環(huán)，23.轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)，24.連接法蘭，25.軸孔，A.主通道，B.副通道，C.引水室。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明，但并不是對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0019]如圖1所示，一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，包括針型閥操作裝置1、針型閥2、環(huán)管3、伸縮節(jié)4、頂蓋5、上固定止漏環(huán)6、主軸密封7、水導(dǎo)軸承8、主軸9、蝸殼10、座環(huán)11、活動導(dǎo)葉12、下固定止漏環(huán)13、尾水管14、轉(zhuǎn)輪15。
[0020]針型閥2之前引水管連通機組進水閥后的壓力鋼管16，針型閥2之后的水管連接環(huán)管3，針型閥2由針型閥操作裝置操作開啟、關(guān)閉，環(huán)管3連接多個伸縮節(jié)4，伸縮節(jié)4與頂蓋5的引水室連通，伸縮節(jié)4沿圓周均勻布置，頂蓋5的引水室C出口與轉(zhuǎn)輪15副通道B外緣開口對應(yīng)，轉(zhuǎn)輪15副通道B內(nèi)側(cè)開口與尾水管14相通，圖中箭頭示栗旋向啟動時水流路線。座環(huán)11為整個水輪機的安裝基礎(chǔ)，座環(huán)11外側(cè)與蝸殼10相通，座環(huán)11內(nèi)側(cè)連通活動導(dǎo)葉12，活動導(dǎo)葉12內(nèi)側(cè)與轉(zhuǎn)輪15主通道A外緣開口對應(yīng)，轉(zhuǎn)輪15主通道A內(nèi)側(cè)開口連通尾水管14。上固定止漏環(huán)6固定在頂蓋5引水室內(nèi)側(cè)，與轉(zhuǎn)輪上止漏環(huán)22相對應(yīng)，下固定止漏環(huán)13固定在座環(huán)上與轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)23對應(yīng)，主軸9與轉(zhuǎn)輪15連接傳遞扭矩，水導(dǎo)軸承8安裝在頂蓋上支撐主軸9，主軸密封7位于水導(dǎo)軸承下方，防止流道水通過頂蓋5與主軸9之間泄漏。
[0021]如圖2所示，轉(zhuǎn)輪13包括上冠17、主葉片20、中間環(huán)19、副葉片18、下環(huán)21。上冠17通過主葉片20與中間環(huán)19連接構(gòu)成轉(zhuǎn)輪副通道B，中間環(huán)19通過主葉片18與下環(huán)21連接構(gòu)成主通道B。上冠17具有連接法蘭24用于與主軸9連接，同時上冠17設(shè)置了轉(zhuǎn)輪上止漏環(huán)22，下環(huán)21設(shè)置了轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)23。
[0022]副葉片18與主葉片20的安置方向相反，主通道A中主葉片20栗旋向與副通道B中副葉片18水輪機旋向相反，機組栗旋向啟動時機組導(dǎo)葉處于關(guān)閉狀態(tài)，轉(zhuǎn)輪主通道A沒有水流流動，副通道B通入壓力水，副葉片18處于水輪機作用狀態(tài)，帶動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，增加副通道B壓力水流量機組轉(zhuǎn)速上升當(dāng)達到同步轉(zhuǎn)速時，電動機同期并網(wǎng)、停止副通道B壓力水供應(yīng)，機組完成栗旋向水力啟動。
[0023]可逆水輪機栗旋向啟動時，機組活動導(dǎo)葉12處于關(guān)閉狀態(tài)，利用針型閥操作裝置I開啟針型閥2，水流沿圖中箭頭路線流動，先后經(jīng)過針型閥2、環(huán)管3、伸縮節(jié)4、頂蓋5的引水室C、轉(zhuǎn)輪15的副通道B、尾水管14，流向電站下游，水流經(jīng)過轉(zhuǎn)輪15的副通道B時與其葉片作用使轉(zhuǎn)輪15向栗旋向轉(zhuǎn)動，從而帶動主軸9以及整個機組轉(zhuǎn)動部分，通過針型閥操作裝置I可以加大或減小針型閥開度，進而增加或減小過流量，從而使機組轉(zhuǎn)速上升或下降，當(dāng)機組達到同步轉(zhuǎn)速時電動機就可以同期并網(wǎng)。電動機并網(wǎng)后通過針型閥操作裝置I關(guān)閉針型閥2，機組在電動機驅(qū)動下做栗旋向同步轉(zhuǎn)動，此時打開活動導(dǎo)葉12機組就進入栗工況;或保持活動導(dǎo)葉12關(guān)閉機組通入壓縮空氣完成機組壓水，機組即可進入栗旋向調(diào)相運行。
[0024]本發(fā)明的有益效果是，可逆機組栗旋向啟動不對電網(wǎng)造成沖擊、不產(chǎn)生諧波源、操作簡單，不額外占用空間，無易損部件安全可靠。機組水輪機工況甩負荷時，迅速開啟針型閥，利用副葉片的栗作用，可以防止機組發(fā)生飛逸。
【主權(quán)項】
1.一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，包括環(huán)管、伸縮節(jié)、頂蓋、主軸、座環(huán)、活動導(dǎo)葉、尾水管和轉(zhuǎn)輪，其特征在于:所述環(huán)管上連接有針型閥和操作針型閥開啟、關(guān)閉的針型閥操作裝置，所述頂蓋上設(shè)有引水室，所述轉(zhuǎn)輪上設(shè)有轉(zhuǎn)輪主通道和轉(zhuǎn)輪副通道，所述針型閥的進水端連通機組進水閥后的壓力鋼管，針型閥的出水端連接環(huán)管，所述環(huán)管連接多個伸縮節(jié)，所述伸縮節(jié)與頂蓋上的引水室連通，所述引水室出口與轉(zhuǎn)輪副通道外緣開口對應(yīng)，所述轉(zhuǎn)輪副通道內(nèi)側(cè)開口與尾水管連通，所述座環(huán)為整個水輪機的安裝基礎(chǔ)，座環(huán)內(nèi)側(cè)連通活動導(dǎo)葉，所述活動導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)與轉(zhuǎn)輪主通道外緣開口對應(yīng)，所述轉(zhuǎn)輪主通道內(nèi)側(cè)開口連通尾水管，所述主軸與轉(zhuǎn)輪連接傳遞扭矩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，其特征在于:所述頂蓋上安裝有用于支撐主軸的水導(dǎo)軸承，所述主軸上設(shè)有防止流道水通過頂蓋與主軸之間泄漏的主軸密封，所述主軸密封位于水導(dǎo)軸承下方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪包括轉(zhuǎn)輪本體和安裝主軸的軸孔，所述轉(zhuǎn)輪本體包括上冠、主葉片、中間環(huán)、副葉片和下環(huán)，所述副葉片連接于上冠和中間環(huán)之間，所述主葉片連接于中間環(huán)與下環(huán)之間，所述上冠、副葉片和中間環(huán)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)輪副通道，所述中間環(huán)、主葉片和下環(huán)之間構(gòu)成轉(zhuǎn)輪主通道，所述副葉片與主葉片安裝方向相反。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，其特征在于:所述上冠上側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)輪上止漏環(huán)，所述下環(huán)下側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，其特征在于:所述頂蓋上設(shè)有上固定止漏環(huán)，所述上固定止漏環(huán)與轉(zhuǎn)輪的上止漏環(huán)相對應(yīng)，所述座環(huán)上設(shè)有下固定止漏環(huán)，所述下固定止漏環(huán)與轉(zhuǎn)輪的下止漏環(huán)對應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，其特征在于:所述上冠上側(cè)中部設(shè)有配合軸孔的連接法蘭。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機，其特征在于:多個伸縮節(jié)沿圓周方向均勻布置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機的工作方法，其特征在于:其包括下述步驟: 1)當(dāng)需要栗旋向啟動時，將機組活動導(dǎo)葉處于關(guān)閉狀態(tài)； 2)利用針型閥操作裝置打開針型閥，壓力水通過針型閥、環(huán)管和支管后進入頂蓋的引水室； 3)然后均勻進入轉(zhuǎn)輪副通道，水流于轉(zhuǎn)輪副通道葉片上做功后進入尾水管，然后由尾水管排到下游； 4)轉(zhuǎn)輪在該水流作用下向機組栗旋向轉(zhuǎn)動，繼續(xù)開啟針型閥機組轉(zhuǎn)速上升，直至達到同步轉(zhuǎn)速，電動機并網(wǎng)； 5)利用針型閥操作裝置關(guān)閉針型閥，機組栗旋向啟動完成，此時機組可以打開活動導(dǎo)葉進入栗工況;或通入壓縮空氣壓水進入栗旋向調(diào)相運行。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機的工作方法，其特征在于:所述步驟4)中水流經(jīng)過轉(zhuǎn)輪的副通道時與其葉片作用使轉(zhuǎn)輪向栗旋向轉(zhuǎn)動，從而帶動主軸以及整個機組的轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種栗旋向水力啟動可逆水輪機的工作方法，其特征在于:所述針型閥可以通過針型閥操作裝置加大或減小開合度，進而增加或減小過流量，使機組轉(zhuǎn)速上升或下降，當(dāng)機組達到同步轉(zhuǎn)速時電動機就可以同期并網(wǎng)。
【文檔編號】F03B15/00GK106050518SQ201610610008
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】周慶大
【申請人】浙江臨海浙富電機有限公司