湿式异步双速全贯流水轮发电机.pdf

本发明涉及水力发电领域，特别是潮汐发电工程适用的全贯流水轮发电机类。
    全贯流水轮发电机是当今潮汐电站先进的机型，它的结构内是旋桨式水轮机与外是旋转磁场式同步发电机浑然一体的装置。其转体中间是螺旋桨式的转轮，有2至4个桨叶，水流贯穿而过，驱动它旋转。桨叶外带圆环，此圆环即是同步发电机旋转磁场的磁轭，轭外环列着许多成对的磁极，磁极上有激磁线圈，通直流电励磁。转轮轴枕于进、出锥管中心由导叶支撑着的进水锥和泄水锥上。锥内有径向和止推轴承，托住转体旋转。磁极之外围着定子铁芯，上嵌有定子绕组。转体的圆环两端与固定的进出锥管缝隙间装着密封环，此项动态密封因环的尺寸大，线速度高，要保持长期可靠密封不漏水而且功耗小在技术上难度特大，国外也只有个别厂家依靠专利技术生产，致机组售价高昂，常占电站总投资60%以上，致单位千瓦造价居高不下，使潮汐电站难得发展。

    本发明的目的是要提供一种新型的全贯流机结构，它能有效地解决密封要害问题，还能适应更大的水头变辐，而结构简单、造价廉宜，从而有助于潮汐能源的开发。

    本发明的目的是这样实现的：

    （1）放弃传统的动态密封改为静态密封，外湿中乾。方法之一，是将定子铁芯和绕组，通过改性环氧树脂或其它树脂浇灌，隔绝水与铁芯和绕组的接触;方法之二，是把定子用环氧碳纤维布薄筒屏蔽起来，使得保持高度绝缘。这种湿式机子因只用静态密封技术，从而制造容易。（2）将同步发电机改用异步发电机，这种异步发电机用笼形转子。它仅仅是转轮外环上套上环形层迭铁芯，铁芯纵向贯穿着紫铜笼条两端焊接短路环，转子上既无绕组也无绝缘要求，在加工光洁之后，在外表面镀铬抛光，以抗御海水腐蚀。（3）异步发电机的定子绕组采用变极双速绕组。它是利用改变电机绕组的极对数而获得两种转速的。方法之一是改变定子绕组的接法来实现变更极对数;方法之二是在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组来实现。

    本发明静态密封方法简单，功能可靠，以异步机代同步机，其笼型转子无绝缘要求且坚实不怕飞车，定子绕组设计成变极双速绕组，特适于潮汐和水库电站水头多变的需要。

    本发明地具体结构，由实施例及附图给出。

    下面结合附图详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及其在潮汐电站运行的工况。该湿式异步双速全贯流水轮发电机是转轮直径D1＝1m适用于工作水头自0.75～5.5m的实用模型样机。图中：

    1  是上下分半对开的导流器，外为进水锥管，管内全周环列着轴向导叶，中间撑着进水锥。2  是管状固定主轴，中段径向凹入处是装径向轴瓦  3、其后轴向环型盘上是装止推轴瓦10，管轴是枕在前后进、出水锥上固定不动的。4是转体，中心为轮毂，毂外有2至4片桨叶，桨叶之外带圆环，圆环与前后进出水锥管间有梳齿状缝隙以减缓漏水，圆环外是硅钢片层迭的转子铁芯5，其纵向槽嵌紫铜条，左右两端焊上紫铜短路环，构成异步发电机的鼠笼转子6，定子铁芯7套在笼型转子外，内周冲出许多线槽，槽内嵌双速绕组8，（分18和12两种极对数绕组），定子铁芯和绕组以改性环氧树脂9浇灌密封，隔水绝缘。泄水锥管11也上下分半对开，全周有六片导流叶板，它支撑着泄水锥，管轴两端枕于进出水锥上，而转轮则套在管轴上的径向轴瓦外和止推轴瓦前游转。

    本机安装时前方以蝶阀通向前池，进水，而泄水则接尾水管通向下游。全机泡在前池同水位的静水中运行的。本样机因具变极双速绕组，它能适应低至0.75m高至5.5m的大变辐水头下，完满工作，在0.75至2m间按18对极50kw绕组略高于同期转速166.6r/m运行;水头增至2m后换档至12对极，160kw绕组略高于250r/m同期转速运行。

    在变水头下的运行工况如下表，从表看运行工况可知，湿式异步双速全贯流水轮发电机在潮汐电站大变幅水头下具有高效率发电功能。