一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管的外壳各自通过螺栓相连成一个整体；2个轴承分别安装在固定导叶和活动导叶适配处,以提供旋转轴的支撑；转轮叶片调节机构处于机组转轮内部，活动导叶叶片调节机构处于机组外部。本发明专利技术在水轮机工况，经压力管道有压水体流过蜗壳、导叶区流道、经导叶叶片以一定角度进入转轮区，冲击转轮并带动轴系旋转，将水流的能量转变成旋转的机械能；水泵工况相反；本发明专利技术的水泵水轮机结构独特、紧凑、体积小，占用空间较小，能实现正向发电、反向抽水的功能，正反向效率均在84%以上。正反向效率均在84%以上。正反向效率均在84%以上。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机


[0001]本专利技术涉及水泵水轮机领域，具体为一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机。

技术介绍

[0002]由于当前能源紧缺，对可再生能源资源利用加大，但风电、光电的不稳定性制约其发展，因此急需提升对稳定式能源的开发利用；我国分布式能源的大规模开发利用，可经济开发的大型水能资源越来越少，我国抽蓄电站虽站址分布不均，但总量巨大；大型抽蓄电站因建设周期长，初期投资大，地理环境要求高等原因造成开发建设的困难。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，为了克服以上困难，对小型抽蓄电站的投入急需加大，而水泵水轮机作为小型抽蓄电站的核心，其性能与电站运行及收益直接相关。因此，本申请对小型抽蓄电站用水泵水轮机进行开发，设计了一种针对小型抽蓄的蜗壳水轮机工况轴向出流、水泵工况轴向入流的变转速可逆式水泵水轮机，其主轴与电机通过联轴器相联，通过设计得到水力性能良好、正反向工况效率均较高的水泵水轮机。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮、尾水管以及旋转轴，其特征在于：所述蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮、尾水管自上而下依次固定连接；所述活动导叶包括活动导叶外壳、活动导叶内壳以及带活动导叶旋转轴的活动导叶叶片，所述活动导叶叶片通过活动导叶旋转轴活动连接在活动导叶外壳上，所述活动导叶旋转轴一端与活动导叶内壳活动连接，另一端自活动导叶外壳穿出；所述转轮包括转轮外壳、带有转轮叶片旋转轴的转轮叶片以及转轮内壳，所述转轮叶片通过转轮叶片旋转轴活动连接在转轮内壳上；所述旋转轴自上而下依次穿过蜗壳、固定导叶、活动导叶，且下端与转轮内壳固定连接。
[0005]进一步地，还包括调节机构，所述调节机构包括与活动导叶叶片活动连接且用于调节活动导叶叶片开度的调节杆和与转轮叶片活动连接并用于调节转轮叶片开度的转轮叶片调节机构。
[0006]进一步地，还包括锁紧螺母，所述转轮内壳通过键与旋转轴固定连接，所述旋转轴下端部依次通过轴端轴套、锁紧螺母与转轮上下定位。
[0007]进一步地，在所述固定导叶和活动导叶适配处分别安装有第一轴承和第二轴承，用于支撑旋转轴。
[0008]进一步地，所述蜗壳内侧与固定导叶的内侧上部固定连接，所述固定导叶的内侧下部与活动导叶内壳固定连接，所述蜗壳外侧与固定导叶的外侧上部固定连接，所述固定导叶的外侧下部与活动导叶外壳上部固定连接，所述活动导叶外壳下部与转轮外壳上部固定连接，所述转轮外壳下部与尾水管的外侧固定连接。
[0009]进一步地，所述固定导叶和尾水管皆为喇叭形结构，除蜗壳外，所述水泵水轮机的外形呈梭形；固定导叶的渐缩型喇叭进口能够将流速提高；尾水管为喇叭型扩散管，水流在尾水管将速度降下来，使水流的动能转换为势能，充分利用水流的能量以提高水泵水轮机水轮机工况的效率。
[0010]进一步地，所述调节杆设置于活动导叶外壳的外部，所述转轮叶片调节机构为通过三根与旋转轴平行的螺杆连接旋转构件的机构，以达到调节转轮开度的目的。
[0011]进一步地，所述固定导叶的叶片为三维扭曲翼型，位于固定导叶出口轮毂圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角32
°
～38
°
，翼型出口安放角34
°
～40
°
；位于固定导叶出口的几何中间圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角36
°
～42
°
，翼型出口安放角39
°
～45
°
；位于固定导叶出口外侧圆柱面的翼型断面，翼型入口安放角39
°
～45
°
，翼型出口安放角42
°
～48
°
。
[0012]进一步地，所述活动导叶叶片为三维扭曲的翼型，位于活动导叶出口内侧圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角23
°
～29
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，翼型出口安放角37
°
～43
°
；位于活动导叶出口中心圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角25
°
～31
°
，翼型出口安放角39
°
～45
°
；位于活动导叶出口外侧圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角26
°
～32
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，翼型出口安放角40
°
～46
°
；位于活动导叶进口中间圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角27
°
～33
°
，翼型出口安放角41
°
～47
°
；位于活动导叶进口外侧圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角29
°
～35
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，翼型出口安放角43
°
～49
°
。
[0013]进一步地，所述的转轮叶片是一种三维扭曲的翼型，位于转轮进口内侧圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角14
°
～30
°
，翼型出口安放角50
°
～56
°
；位于转轮进口中心圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角13
°
～19
°
，翼型出口安放角41
°
～47
°
；位于转轮出口内侧圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角12
°
～18
°
，翼型出口安放角36
°
～42
°
；位于转轮出口中间圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角11
°
～17
°
，翼型出口安放角31
°
～37
°
；位于转轮出口外侧圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角11
°
～17
°
，翼型出口安放角26
°
～32
°
。
[0014]进一步地，所述蜗壳是一种椭圆截面
‑
圆截面相互顺滑过渡、底部开孔轴向出水的型式，通过各断面流量均布原则按速度矩相等定律设计；水轮机工况下水流自蜗壳直管段进入，断面形状由圆断面过渡到椭圆截面，再过渡到圆断面；水流自蜗壳直管段流入，底部孔轴向流出；水泵工况相反，水流自蜗壳底部孔轴向流入，直管段流出。
[0015]优选地，固定导叶一周采用8片固定导叶叶片均匀布置；活动导叶一周采用9片活动导叶叶片均匀布置；转轮一周采用11片转轮叶片均匀布置。
[0016]优选地，所述固定导叶的叶片为三维扭曲翼型，位于固定导叶出口轮毂圆柱面处的翼型断面，翼弦长107.47毫米，翼型最大厚度8毫米，翼型入口安放角35.1
°
（与轴线方向夹角），翼型出口安放角37.83
°
（与轴线方向夹角），翼型进口前缘采用刃型进口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机， 包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮、尾水管以及旋转轴，其特征在于：所述蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮、尾水管自上而下依次固定连接；所述活动导叶包括活动导叶外壳、活动导叶内壳以及带有活动导叶旋转轴的活动导叶叶片，所述活动导叶叶片通过活动导叶旋转轴活动连接在活动导叶外壳上，所述活动导叶旋转轴一端与活动导叶内壳活动连接，另一端自活动导叶外壳穿出；所述转轮包括转轮外壳、带有转轮叶片旋转轴的转轮叶片以及转轮内壳，所述转轮叶片通过转轮叶片旋转轴活动连接在转轮内壳上；所述旋转轴自上而下依次穿过蜗壳、固定导叶、活动导叶，且下端与转轮内壳固定连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，其特征在于：还包括调节机构，所述调节机构包括与活动导叶叶片活动连接且用于调节活动导叶叶片开度的调节杆和与转轮叶片活动连接并用于调节转轮叶片开度的转轮叶片调节机构。3.根据权利要求1或2所述的一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，其特征在于：还包括锁紧螺母，所述转轮内壳通过键与旋转轴固定连接，所述旋转轴下端部依次通过轴端轴套、锁紧螺母与转轮上下定位。4.根据权利要求1所述的一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，其特征在于：在所述固定导叶和活动导叶适配处分别安装有第一轴承和第二轴承，用于支撑旋转轴。5.根据权利要求1所述的一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，其特征在于：所述蜗壳内侧与固定导叶的内侧上部固定连接，所述固定导叶的内侧下部与活动导叶内壳固定连接，所述蜗壳外侧与固定导叶的外侧上部固定连接，所述固定导叶的外侧下部与活动导叶外壳上部固定连接，所述活动导叶外壳下部与转轮外壳上部固定连接，所述转轮外壳下部与尾水管的外侧固定连接。6.根据权利要求1所述的一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，其特征在于：所述固定导叶和尾水管皆为喇叭形结构，除蜗壳外，所述水泵水轮机的外形呈梭形。7.根据权利要求2所述的一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，其特征在于：所述调节杆设置于活动导叶外壳的外部，所述转轮叶片调节机构为通过三根与旋转轴平行的螺杆连接旋转构件的机构。8.根据权利要求1所述的一种适用于小型抽水蓄能电站的水泵水轮机，其特征在于：所述固定导叶的叶片为三维扭曲翼型，位于固定导叶出口轮毂圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角32
°
～38
°
，翼型出口安放角34
°
～40
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；位于固定导叶出口的几何中间圆柱面处的翼型断面，翼型入口安放角36
°
～42
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，翼型出口安放角39
°
～45
°
；位于固定导叶出口外侧圆柱面的翼型断面，翼型入口安放角39
°
～45

【专利技术属性】
技术研发人员：屈波，水旭锋，朱敏，沈永成，花港，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：