一种用于有限水头的水泵水轮机发电机组论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种用于有限水头的水泵水轮机发电机组，包括支架、水泵水轮机、发电机、第一转轴和第二转轴，第一转轴与第二转轴通过弹性联轴器连接，且二者竖向安装于支架上，第一转轴位于第二转轴上方，发电机安装在第一转轴上，水泵水轮机安装在第二转轴上。本实用新型当需要抽水时，水泵水轮机可以提水灌溉；无需灌溉的时候，利用水能拖动水泵水轮机的叶片转动，然后带动发电机发电，通过弹性联轴器的设置，第一转轴与第二转轴为弹性连接，便于第一转轴和第二转轴的拆卸，方便电动机和水轮水轮机的检修和维护，该水泵水轮机发电机结构紧凑，操作方便，造价低。

主设计要求

1.一种用于有限水头的水泵水轮机发电机组，其特征在于：包括支架(1)、水泵水轮机(2)、发电机(3)、第一转轴(4)和第二转轴(5)，所述第一转轴(4)与第二转轴(5)通过弹性联轴器(6)连接，且二者竖向安装于支架(1)上，所述第一转轴(4)位于第二转轴(5)上方，所述发电机(3)安装在第一转轴(4)上，所述水泵水轮机(2)安装在第二转轴(5)上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，其特征在于：所述水泵水轮机(2)和发电机(3)均与弹性联轴器(6)相邻。

3.根据权利要求1所述的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，其特征在于：所述水泵水轮机(2)的进口和出口设有导流筒(7)。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，其特征在于：所述第一转轴(4)远离第二转轴(5)的一端通过轴承座(8)与支架(1)连接，所述第二转轴(5)远离第一转轴(4)的一端通过轴承座(8)与支架(1)连接。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，其特征在于：所述水泵水轮机(2)的叶片(21)为弯扭叶片。

6.根据权利要求5所述的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，其特征在于：所述水泵水轮机(2)的叶轮上开设有倒T型键槽，所述叶片(21)通过与倒T型键槽配合的倒T型凸块安装在叶轮上。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，其特征在于：所述水泵水轮机(2)外周具有多个固定导叶(22)，多个固定导叶(22)环形均匀布置。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水泵水轮机发电技术领域，尤其涉及一种用于有限水头的水泵水轮机发电机组。

背景技术

从清洁可再生能源层面看，有限水头水能资源丰富，覆盖范围广泛。由于有限水头水能资源能量密度低、发电量低、装机规模小、市场竞争能力低，使得有限水头发电资源浪费现象比较严重。若采用传统的抽水蓄能方式进行发电装机设计，虽然技术成熟度较高，但是将会面临经济性较差，土建费用较高，设备费用较高等一系列问题。因此，有限水头水能资源目前处于未开发状态，也未能引起学界的高度重视。因此，充分利用有限水头水能资源是人们亟需解决的技术难题之一。

现有技术中，公开号为CN102966563A的中国发明专利公开了一种高效抽水发电的水泵水轮机装置。其结构包括泵体、发电电动机、泵轴。该系统中水泵和水轮机是分开设置的，导致其整体结构复杂，造价高，不适用于大规模的推广应用。公开号为CN103590962A的中国发明专利公开了一种用于微水头的水泵水轮机机组，其包括同轴安装的发电电动机和水泵水轮机，然而其发电电动机和水泵水轮机是安装在一根轴上，导致其检修安装有诸多不便，亦不易于大规模推广应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、检修维护方便的用于有限水头的水泵水轮机发电机组。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于有限水头的水泵水轮机发电机组，包括支架、水泵水轮机、发电机、第一转轴和第二转轴，所述第一转轴与第二转轴通过弹性联轴器连接，且二者竖向安装于支架上，所述第一转轴位于第二转轴上方，所述发电机安装在第一转轴上，所述水泵水轮机安装在第二转轴上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水泵水轮机和发电机均与弹性联轴器相邻。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水泵水轮机的进口和出口设有导流筒。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一转轴远离第二转轴的一端通过轴承座与支架连接，所述第二转轴远离第一转轴的一端通过轴承座与支架连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水泵水轮机的叶片为弯扭叶片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水泵水轮机的叶轮上开设有倒T型键槽，所述叶片通过与倒T型键槽配合的倒T型凸块安装在叶轮上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水泵水轮机外周具有多个固定导叶，多个固定导叶环形均匀布置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，当需要抽水时，水泵水轮机可以提水灌溉；无需灌溉的时候，利用水能拖动水泵水轮机的叶片转动，然后带动发电机发电，通过弹性联轴器的设置，第一转轴与第二转轴为弹性连接，便于第一转轴和第二转轴的拆卸，方便电动机和水轮水轮机的检修和维护，该水泵水轮机发电机结构紧凑，操作方便，造价低，无需开发对应的配套工程，提高水能利用率，实现了有限水头水泵水轮机的发电或抽水，可用于河床、河流等有限水头水能资源处。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中导流筒的结构示意图。

图3是本实用新型中叶片的结构示意图。

图中各标号表示：

1、支架；2、水泵水轮机；21、叶片；22、多个固定导叶；3、发电机；4、第一转轴；5、第二转轴；6、弹性联轴器；7、导流筒；8、轴承座。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例的用于有限水头的水泵水轮机发电机组，包括支架1、水泵水轮机2、发电机3、第一转轴4和第二转轴5，第一转轴4与第二转轴5通过弹性联轴器6连接，且二者竖向安装于支架1上，第一转轴4位于第二转轴5上方，发电机3安装在第一转轴4上，水泵水轮机2安装在第二转轴5上。

该水泵水轮机发电机组依靠支架1(河道闸门支架)安装于河床或河流上，水泵水轮机2位于水下，发电机3位于水上，水泵水轮机2设置于水流流动方向，其中安装发电机3的第一转轴4和安装水泵水轮机2的第二转轴5靠弹性联轴器6连接，水泵水轮机2转动带动第二转轴5的转动，第二转轴5的转动带动第一转轴4同步转动，进而带动发电机3运转。

当需要抽水时，水泵水轮机2可以提水灌溉；无需灌溉的时候，利用水能拖动水泵水轮机2的叶片21转动，然后带动发电机3发电，通过弹性联轴器6的设置，第一转轴4与第二转轴5为弹性连接，便于第一转轴4和第二转轴5的拆卸，方便电动机3和水轮水轮机2的检修和维修。该水泵水轮机发电机结构紧凑，操作方便，造价低，无需开发对应的配套工程，提高水能利用率，实现了有限水头水泵水轮机的发电或抽水，可用于河床、河流等有限水头水能资源处。

本实施例中，发电工况时，水泵水轮机2的叶轮可实现变速转动，发电机3通过变频可实现输电至电网；抽水工况时，水泵水轮机2利用电网供电，通过变频设备变频转动(抽水时，水泵水轮机2与发电机3同步转动)。

本实施例中，水泵水轮机2和发电机3均与弹性联轴器6相邻。通过弹性联轴器6固定水泵水轮机2和发电机3，减少水泵水轮机2和发电机3的固定结构。

本实施例中，第一转轴4远离第二转轴5的一端通过轴承座8与支架1连接，第二转轴5远离第一转轴4的一端通过轴承座8与支架1连接。水泵水轮机2部分采用三向可调的水润滑橡胶导轴承结构，水泵部分采用工程塑料水润滑油轴承和推力轴承结构，由清水润滑，本实用新型中不限制轴承的类型。

本实施例中，水泵水轮机2的叶片21为弯扭叶片。采用弯扭叶片，该叶片设计成型线沿叶高变化的弯扭叶片，以适应圆周速度和水流参数沿叶高的变化规律，使得截面都能保持良好的气动性能，提高叶片的捕水能力，适用于小于2.5m的有限水头发电或抽蓄。叶片21的翼型不同，叶片21的弦长不同，水泵水轮机2的叶轮上开设有倒T型键槽，叶片21通过与倒T型键槽配合的倒T型凸块安装在叶轮上(水泵水轮机2的叶片21如图3所示)。该水泵水轮机2可对具体的水体进行小扬程抽水补水，实现微循环流动。

本实施例中，水泵水轮机2的进口和出口设有导流筒7。导流筒7的结果如图2所示，其为锥台状，小口径与水泵水轮机2的进口或出口相连，大口径朝外。

本实施例中，水泵水轮机2外周具有多个固定导叶22，多个固定导叶22环形均匀分布在水泵水轮机2的外壳上，可更好的提高机组效率。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

设计图

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