一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，包括进水流道，紧贴进水流道的一端依次连通有导叶、后置导叶、尾水管扩散段和尾水管延伸段；沿进水流道的中心轴方向还分布有轮毂体，轮毂体另一端一直延伸至尾水管扩散段；轮毂体通过支墩固定在进水流道内，轮毂体的外表面还分别固定有一圈导叶、一圈能够沿轮毂体旋转的转轮叶片以及一圈后置导叶，尾水管布置在后置导叶之后，在尾水管内设置有抑涡装置，包括整个尾水管内壁上布置的抑涡螺旋凸起和尾水管扩散段内壁上固定的沿尾水管扩散段中心轴方向的抑涡鱼鳍凸台。通过设置抑涡装置和后置导叶，能够改善作用在尾水管流道壁面上的周期性压力脉动，进而提高了贯流式水轮机运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机
本技术属于水轮机制造
，具体涉及一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机。
技术介绍
随着国家能源战略的实施，我国对清洁能源的利用开发越来越重视。其中潮汐能作为一种清洁高效的能源，得到了诸多专家学者的关注。在对潮汐能的开发利用过程中，贯流式水轮机是将潮汐能转换为电能的主要机组形式之一，所以加强对贯流式水轮机的研究必不可少。贯流式水轮机具有水头低，过流量大，效率高，比转速大，水力损失较小等优点。不过，在贯流式水轮机运行的过程中，由于机组的灯泡体处于流动的水中，容易受到水力激振力的作用，形成流场的压力脉动周期性地作用在尾水管流道壁面和转轮上，引起结构和部件的振动，从而对机组运行的稳定性产生很大的危害。因此，加强研究尾水管压力脉动以及改善压力脉动对水轮机运行稳定性的影响显得格外重要。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，改善了现有技术中贯流式水轮机在运行过程中，由于机组的灯泡体处于流动的水中，容易受到水力激振力的作用，形成的压力脉动周期性地作用在尾水管流道壁面，引起机组振动的问题；进而提高了贯流式水轮机运行稳定性。本技术所采用的技术方案是，一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，包括进水流道，紧贴进水流道的一端依次连通有导叶、转轮室、尾水管扩散段和尾水管延伸段；沿进水流道的中心轴方向还分布有轮毂体，轮毂体一直延伸至尾水管扩散段；轮毂体通过支墩固定在进水流道内，导叶固定在轮毂体的外表面，沿所述轮毂体周向旋转设置有一圈转轮叶片，所述后置导叶5紧邻转轮叶片设置在轮毂体上；尾水管内设置有抑涡装置，抑涡装置包括抑涡螺旋凸起和鱼鳍状抑涡鱼鳍凸台，抑涡鱼鳍凸台沿中心轴方向固定在尾水管扩散段内壁上，抑涡螺旋凸起为沿中心轴方向分布在整个尾水管内的半圆柱状凸起结构。本技术的特征还在于，抑涡装置共有4个，均布在尾水管内壁上。凸起是半径为r的半圆柱状，r与抑涡鱼鳍凸台高度H的关系为r＝1/2H；螺旋螺距S与凸起半径r的关系为S＝2r，螺旋升角α＝5°。每个抑涡鱼鳍凸台由上、下两个端面组成的片体结构，两个端面均为椭圆形，且上端面面积小于下端面，抑涡鱼鳍凸台的下端面与尾水管扩散段内壁紧密贴合，上端面长半轴与水轮机中心轴线平行布置。抑涡鱼鳍凸台上端面椭圆形长半轴长度a与尾水管扩散段长度L的关系为a＝1/6L，短半轴长度b与尾水管扩散段长度L的关系为b＝1/12L，下端面椭圆形长半轴A、短半轴B分别为上端面长短半轴的2倍，上端面中心与下端面中心的轴向距离为a。抑涡鱼鳍凸台上端面到水轮机中心轴线的距离H与该处尾水管扩散段横截面半径R的关系为H＝1/5R；抑涡鱼鳍凸台上端面中心点到尾水管扩散段与转轮室连接处的直线距离h与尾水管扩散段长度L的关系为h＝1/3L。轮毂体的外表面光滑、横截面为圆环状，各个转轮的叶片围成一个环状旋转体，环状旋转体嵌套在外表光滑的轮毂体上。后置导叶为直导叶叶型，正向工况下后置导叶进水边与转轮旋转中心的轴向距离为d，与转轮直径D的关系为d＝1/3D，后置导叶叶片数为6个。本技术的有益效果是，通过设置一定数量的后置导叶，增加反向工况时转轮进口水流的预旋程度，降低水流撞击损失，从而增加反向发电时的机组效率。通过在尾水管扩散段设置抑涡装置，在小流量工况下，由于流量减少，转轮对水流的作用力相对增大使得尾水管内水流流态紊乱形成漩涡时，水流经过抑涡装置(螺旋凸起与鱼鳍凸台)时，会对涡流产生阻碍作用，使得尾水管涡心轨迹向远离抑涡装置的一侧移动，涡心轨迹的直径也有所减小，抑涡装置能够减小旋涡轨迹直径，进而发挥抑制压力脉动的作用。引流转轮的设置，还能够将尾水管延伸段内的空腔涡带打散，保证了机组不受低频脉动的影响。附图说明图1是本技术一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机的结构示意图；图2是本技术一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机后置导叶正视图；图3是图1的A-A截面图；图4是本技术一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机抑涡鱼鳍凸台俯视结构示意图；图5是本技术一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机抑涡鱼鳍凸台局部放大示意图。图中，1.进水流道，2.支墩，3.导叶，4.转轮，5.后置导叶，6.尾水管扩散段，7.尾水管延伸段，8.抑涡螺旋凸起，9.抑涡鱼鳍凸台，10.轮毂体。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，如图1所示，包括进水流道1，紧贴进水流道1的一端依次连通有导叶3、转轮室5、尾水管扩散段6和尾水管延伸段7；沿进水流道1的中心轴方向还分布有轮毂体10，轮毂体9一直延伸至尾水管扩散段6；轮毂体10通过支墩2固定在进水流道1内，导叶3固定在轮毂体10的外表面，沿所述轮毂体10周向旋转设置有一圈转轮叶片，所述后置导叶5紧邻转轮叶片设置在轮毂体10上；尾水管内设置有抑涡装置，抑涡装置包括抑涡螺旋凸起8和抑涡鱼鳍凸台9，抑涡鱼鳍凸台9沿中心轴方向固定在尾水管扩散段6内壁上，抑涡螺旋凸起8为沿中心轴方向分布在整个尾水管内壁的半圆柱状凸起结构。轮毂体10的外表面光滑、横截面为圆环状，各个转轮4的叶片围成一个环状旋转体，环状旋转体嵌套在外表光滑的轮毂体10上，当水流冲击时，转轮4的叶片开始旋转做功。如图1和图2所示，后置导叶5为直导叶叶型，正向工况下后置导叶进水边与转轮旋转中心的轴向距离为d，与转轮4直径D的关系为d＝1/3D，后置导叶叶片数为6个。抑涡装置包括抑涡螺旋凸起8和抑涡鱼鳍凸台9。如图1所示抑涡螺旋凸起8布置在整个尾水管内壁上，凸起为半径为r的半圆柱状，r与抑涡鱼鳍凸台9高度H的关系为r＝1/2H。螺旋螺距S与凸起半径r的关系为S＝2r。螺旋升角α＝5°。抑涡鱼鳍凸台9共有4个，均布在尾水管内壁上。如图3和图4所示每个抑涡鱼鳍凸台9由上、下两个端面组成的片体结构，两个端面均为椭圆形，且上端面面积小于下端面。抑涡鱼鳍凸台9的下端面与尾水管扩散段内壁紧密贴合，上端面长半轴与本水轮机中心轴线平行布置。抑涡鱼鳍凸台9上端面椭圆形长半轴长度a与尾水管扩散段6长度L的关系为a＝1/6L，短半轴长度b与尾水管扩散段6长度L的关系为b＝1/12L，下端面椭圆形长半轴A、短半轴B分别为上端面长短半轴的2倍。上端面中心与下端面中心的轴向距离为a。如图5所示，抑涡鱼鳍凸台9上端面到水轮机中心轴线的距离H与该处尾水管扩散段6横截面半径R的关系为H＝1/5R。抑涡鱼鳍凸台9上端面中心点到尾水管扩散段与转轮室连接处的直线距离h与尾水管扩散段长度L的关系为h＝1/3L。抑涡鱼鳍凸台9一端固定在尾水管扩散段的内壁上，另外一端不固定，和水流接触。尾水管扩散段6为一端口径大、另一端口径小的喇叭型，其中口径大的一端连接尾水管延伸段7、口径小的一端连接尾水管后置导叶5。...

【技术保护点】
1.一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，其特征在于，包括进水流道(1)，紧贴所述进水流道(1)的一端依次连通有导叶(3)、后置导叶(5)、尾水管扩散段(6)和尾水管延伸段(7)；沿进水流道(1)的中心轴方向还分布有轮毂体(10)，所述轮毂体(10)一直延伸至尾水管扩散段(6)；轮毂体(10)通过支墩(2)固定在进水流道(1)内，所述导叶(3)固定在轮毂体(10)的外表面，沿所述轮毂体(10)周向旋转设置有一圈转轮叶片，所述后置导叶(5)紧邻转轮叶片设置在轮毂体(10)上；所述尾水管内设置有抑涡装置，所述抑涡装置包括抑涡螺旋凸起(8)和抑涡鱼鳍凸台(9)，所述抑涡鱼鳍凸台(9)沿中心轴方向固定在尾水管扩散段(6)内壁上，所述抑涡螺旋凸起(8)为沿中心轴方向分布在整个尾水管内的半圆柱状凸起结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，其特征在于，包括进水流道(1)，紧贴所述进水流道(1)的一端依次连通有导叶(3)、后置导叶(5)、尾水管扩散段(6)和尾水管延伸段(7)；沿进水流道(1)的中心轴方向还分布有轮毂体(10)，所述轮毂体(10)一直延伸至尾水管扩散段(6)；轮毂体(10)通过支墩(2)固定在进水流道(1)内，所述导叶(3)固定在轮毂体(10)的外表面，沿所述轮毂体(10)周向旋转设置有一圈转轮叶片，所述后置导叶(5)紧邻转轮叶片设置在轮毂体(10)上；所述尾水管内设置有抑涡装置，所述抑涡装置包括抑涡螺旋凸起(8)和抑涡鱼鳍凸台(9)，所述抑涡鱼鳍凸台(9)沿中心轴方向固定在尾水管扩散段(6)内壁上，所述抑涡螺旋凸起(8)为沿中心轴方向分布在整个尾水管内的半圆柱状凸起结构。


2.根据权利要求1所述的一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，其特征在于，所述凸起紧贴于整个尾水管内壁，为半径是r的半圆柱状，r与抑涡鱼鳍凸台(9)高度H的关系为r＝1/2H；螺旋螺距S与凸起半径r的关系为S＝2r，螺旋升角α＝5°。


3.根据权利要求1所述的一种改善尾水管压力脉动的贯流式水轮机，其特征在于，每个抑涡鱼鳍凸台(9)由上、下两个端面组成的片体结构，两个端面均为椭圆形，且上端面面积小于下端面，抑涡鱼鳍凸台(9)的下端面与尾水管扩散段内壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：党梦帆，冯建军，吴广宽，朱国俊，罗兴锜，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61