一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水轮机设备领域，尤其涉及一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置，包括环形管、连接管路和补气主管路，所述环形管设置于尾水管内，所述环形管上设有若干个补气孔；所述连接管路的出气口与环形管的进气口连通，所述连接管路的进气口与补气主管路联通，所述连接管路的外壁与尾水管连接，所述连接管路的出气口倾斜朝上；自然补气时，通气阀处于开启状态，强制补气时，通气阀处于关闭状态。本发明专利技术可以均匀在尾水管内部补充空气，达到减弱轴流定桨水轮机运行在偏工况时因尾水管内形成涡带而造成的尾水管压力脉动现象，减轻水轮机转轮叶片、尾水管受到的振动，防止水轮机部件发生疲劳破坏，保证水轮机组安全平稳运行的目的。运行的目的。运行的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置


[0001]本专利技术涉及水轮机设备领域，具体为一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置。

技术介绍

[0002]电力关乎国计民生，随着水电规模的不断扩大，水轮机研发技术也日臻成熟，效率不再成为制约其运行的最关键因素。水轮机朝向高转速、大容量、高水头的方向发展，因此，水轮发电机组的稳定性日益受到重视。水轮机运行过程中产生的尾水管振动现象，成为了影响水轮机稳定运行的关键因素之一。
[0003]轴流定桨水轮机是反击式水轮机的一种，主要部件有转轮、导水机构、引水部件和泄水部件(尾水管)，尾水管位于水轮机转轮的下方，是主要的通流部件之一，其作用是引导通过转轮的水流流出，达到回收一部分水流能量的目的。转轮叶片是固定的，即叶片被刚性联接于轮毂上，轴流定桨水轮机结构简单，造价便宜，但它只能利用导水机构调节出力，当水头及出力变化时，水轮机效率降低很多。
[0004]在水轮机中，转轮出口形成的涡流会在尾水管中心产生中心涡带。中心涡带附近压力脉动剧烈，从而会在尾水管中产生大幅度的振动和噪声。在轴流定桨水轮机组中，由于转轮叶片被刚性固接在轮毂上，当水头变化时，只能通过调节活动导叶的开度调节出力大小。这类水轮机组常运行在偏工况下，却又无法较好地适应偏工况条件，因而降低了能量转换效率，同时还带来水力振动等危害，影响机组正常稳定运行。造成水力振动的主要原因是尾水管内形成涡带，造成压力脉动，该压力脉动向上游传播，继而引起水轮机组的振动。此外，转轮内部形成卡门涡、迷宫环，转轮叶片出口脱流等因素加剧了水力振动。振动会引发该类水轮机的转轮等过流部件疲劳断裂、紧固部件发生松弛等，危害机组正常运行。
[0005]目前现有的轴流定桨水轮机尾水管涡带补气装置在小流量工况下，补气不均匀，消除涡带效果不明显。现有补气装置在补气时要求管路入口有较高的压力，补气流量一般为水轮机额定流量的1％～4％。因此，现有装置对气源的要求高，会消耗大量电能。现有装置还存在不兼容自然补气与强制补气，两者不可自由切换的缺点。现有的尾水管涡带补气装置还存在结构复杂，在偏工况条件下补气会造成水轮机能量转换效率下降的缺点。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中补气装置补气不均、能源消耗较大和结构复杂的问题，本专利技术提供一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0008]一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置，包括环形管、补气主管路和多个连接管路，所述环形管设置于尾水管内，所述环形管上设有若干个补气孔；多个所述连接管路均匀布置于环形管外侧，所述连接管路的出气口与环形管的进气口连通，所述连接管路的进气口与补气主管路联通，所述连接管路的外壁与尾水管连接，所述连接管路的
出气口倾斜朝上；所述补气主管路位于尾水管外侧；所述补气主管路远离连接管路的一端设有通气阀和多个通气孔，所述通气阀位于通气孔下方；自然补气时，通气阀处于开启状态，强制补气时，通气阀处于关闭状态。
[0009]优选的，所述环形管位于尾水管的直锥段。
[0010]优选的，所述补气孔的法向和环形管的环形平面的夹角为10
°
～25
°
。
[0011]优选的，所述补气孔均匀布置于环形管内壁上。
[0012]优选的，所述环形管的进气口的横截面积小于连接管路的出气口的横截面积。
[0013]优选的，所述补气孔与连接管道的出气口错位布置。
[0014]优选的，所述环形管与尾水管内壁之间设有多个联接肋板，所述联接肋板的一端与环形管外壁连接，另一端与尾水管内壁连接。
[0015]优选的，多个所述通气孔的横截面积之和大于补气主管路的横截面积。
[0016]优选的，所述补气主管路远离连接管路的一端设有泄水口，所述泄水口位于通气阀下方。
[0017]优选的，所述连接管道的母线与尾水管的环形截面间的夹角为5
°
～30
°
。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置可以均匀在尾水管内部补充空气，达到减弱轴流定桨水轮机运行在偏工况时因尾水管内形成涡带而造成的尾水管压力脉动现象，减轻水轮机转轮叶片、尾水管受到的振动，防止水轮机部件发生疲劳破坏，保证水轮机组安全平稳运行的目的。同时，在轴流定桨水轮机中加入该部件不会影响水轮机的发电效率。此外，本专利技术的目的还在于减少尾水管补气流量，从而达到降低对气源的要求，达到降低驱动气源的能源消耗成本的目的。
[0020]使用时，通过连接管路进入环形管的气体可以通过补气孔进入轴流定桨水轮机的尾水管直锥段，用于减弱或消除尾水管涡带引起的水力振动。
[0021]进一步的，联接肋板用于增强连接管道的结构稳定性。
[0022]进一步的，通气孔的作用是将补气主管路与大气相互连通。
[0023]进一步的，泄水口的作用是防止在异常工况下，尾水管中的水反流至通气阀门与通气口。此外，泄水口还可作为使用空压机进行强制补气时的气流入口。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置的管路图；
[0025]图2为环形补气装置与尾水管直锥段装配纵剖面图；
[0026]图3为环形补气装置与尾水管直锥段装配横剖面图。
[0027]图中，1、环形管；2、连接管路；3、联接肋板；4、补气主管路；5、泄水口；6、通气阀；7、通气孔；8、补气孔。
具体实施方式
[0028]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0029]本专利技术公开了一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置，参照图1、2，
包括环形管1、补气主管路4和多个连接管路2，环形管1设置于尾水管的直锥段内，环形管1的内壁上均匀布置有若干个补气孔8，补气孔8的法向和环形管1的环形平面的夹角为10
°
～25
°
。本实施例中环形管1管体的内径介于60mm～200mm，环形管1轴线形成的圆的直径介于1m～4m，环形管1距轴流定桨水轮机转轮中心面的距离介于1.5m～3m；补气孔8设有8～10个，补气孔8的法向和环形管1的环形平面的夹角为15
°
。
[0030]多个连接管路2均匀布置于环形管1外侧，连接管路2的出气口与环形管1的进气口连通，连接管路2的进气口与补气主管路4联通，连接管路2的外壁与尾水管连接，连接管路2的出气口倾斜朝上，连接管道的母线与尾水管的环形截面间的夹角为5
°
～30
°
，本实施中连接管道的母线与尾水管的环形截面间的夹角为10
°
。
[0031]连接管道既是将气体送入环形管1的重要部件，又是为环形管1提供支撑的结构。连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置，其特征在于，包括环形管(1)、补气主管路(4)和多个连接管路(2)，所述环形管(1)设置于尾水管内，所述环形管(1)上设有若干个补气孔(8)；多个所述连接管路(2)均匀布置于环形管(1)外侧，所述连接管路(2)的出气口与环形管(1)的进气口连通，所述连接管路(2)的进气口与补气主管路(4)联通，所述连接管路(2)的外壁与尾水管连接，所述连接管路(2)的出气口倾斜朝上；所述补气主管路(4)位于尾水管外侧；所述补气主管路(4)远离连接管路(2)的一端设有通气阀(6)和多个通气孔(7)，所述通气阀(6)位于通气孔(7)下方；自然补气时，通气阀(6)处于开启状态，强制补气时，通气阀(6)处于关闭状态。2.根据权利要求1所述的减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置，其特征在于，所述环形管(1)位于尾水管的直锥段。3.根据权利要求1所述的减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置，其特征在于，所述补气孔(8)的法向和环形管(1)的环形平面的夹角为10
°
～25
°
。4.根据权利要求1所述的减小轴流定桨水轮机尾水管涡带的环形补气装置，其特征在于，所述补...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗大庆，葛延，曾崇济，刘鑫，张伟利，闫姝，卢坤鹏，白皓，李帥含，孙凯尧，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司华能海上风电科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：