一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构制造技术

本发明专利技术属于水泵水轮机领域，特别涉及一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构。本发明专利技术在锥管过流表面设置连续等距非突出式环形肋高阻力结构，通过提高运动阻力消耗运动能量的方式实现了抑制流动分离和减小涡流的形成，使水流方向和速度趋于均匀一致的目标，从而保证了水泵水轮机水泵工况的来流状态的稳定。本发明专利技术有效地降低了迪恩效应导致的水泵水轮机水泵工况锥管处的涡流现象，提高了水泵水轮机水泵工况锥管处水流速度的一致性。泵水轮机水泵工况锥管处水流速度的一致性。泵水轮机水泵工况锥管处水流速度的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构


[0001]本专利技术涉及水泵水轮机领域，尤其涉及一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构。

技术介绍

[0002]水泵水轮机在水泵工况运行时，由于水流通过肘管转向90
°
进入锥管时会产生严重的二次回流现象，如图1所示，导致锥管进口的流动状态非常紊乱。同时，如图2所示，还由于水流进入水泵水轮机转轮前，锥管为渐缩管，也会导致靠近锥管边壁处的水流出现较严重的二次回流旋涡现象，两种现象相互叠加，使水泵水轮机水泵工况下转轮进口处的流动状态更趋复杂，如图3所示，导致水流损失加大且无法以相对稳定的流动状态进入转轮，从而减低水泵水轮机水泵工况的效率，并可能导致水泵水轮机运行过程中振动摆度值的增加和噪声的加大。同时，水泵水轮机水泵工况下尾水管内复杂的流动状态，还会明显加强驼峰区的迟滞性，加大水泵水轮机水泵工况驼峰特性的不稳定区域，给水泵水轮机运行带来非常大的隐患。
[0003]有鉴于此，有必要开发一种能够提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，以提高水泵水轮机水泵工况的安全稳定运行水平。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：针对如图4所示的传统的水泵水轮机结构，由于水泵工况进入转轮的水流方向和速度不一致，往往会造成机组运行稳定性下降以及抽水效率降低的问题，本专利技术公开的一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，如图5所示，在锥管过流表面设置连续等距非突出式环形肋高阻力结构，通过提高运动阻力进而消耗运动能量的方式，实现了抑制流动分离和减小涡流的形成最终使水流方向和速度趋于均匀一致的目标，从而保证了水泵水轮机水泵工况的来流状态的稳定，达到提高机组运行稳定性以及抽水效率的目的。
[0006]本专利技术的技术方案为：锥管与肘管的交点为交界点，按水泵水轮机水泵工况水流方向，自距交界点水泵水轮机转轮公称直径的0.06倍长度起，沿锥管的旋转母线，在锥管过流表面设置连续等距非突出式环形肋结构。
[0007]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述锥管为圆锥台型。
[0008]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述非突出式环形肋沿锥管中心线剖面呈矩形。
[0009]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述非突出式环形肋长边尺寸为水泵水轮机转轮公称直径的0.07倍，短边尺寸为水泵水轮机转轮公称直径的0.015倍。
[0010]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述非突出式环形肋的长边与锥管的旋转母线垂直，非突出式环形肋的短边与锥管的旋转母线重合。
[0011]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述非突出式环形肋长边与短边的交点在沿锥管中心线剖面上的投影与锥管中心线垂直。
[0012]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述非突出式环形肋的数量不少于5。
[0013]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述非突出式环形肋间的间隔尺寸为水泵水轮机转轮公称直径的0.03倍。
[0014]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，按水泵水轮机水泵工况水流方向，自距交界点水泵水轮机转轮公称直径的0.03倍长度起，沿锥管的旋转母线，在锥管过流表面开设宽为水泵水轮机转轮公称直径的0.03倍、深为水泵水轮机转轮公称直径的0.07倍的凹槽。
[0015]在上述提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构中，所述凹槽的凹槽壁与锥管的旋转母线垂直，凹槽壁与旋转母线的交点在沿锥管中心线剖面上的投影与锥管中心线垂直。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1.有效地降低了迪恩效应导致的水泵水轮机水泵工况锥管处的涡流现象。
[0018]2.有效地提高了水泵水轮机水泵工况锥管处水流速度的一致性。
附图说明
[0019]图1为水泵水轮机水泵工况下，水流在肘管中的流动情况。
[0020]图2为水泵水轮机水泵工况下，水流在常规锥管中的流动情况。
[0021]图3为水泵水轮机水泵工况下，水流在常规尾水管中的流动情况。
[0022]图4为水泵水轮机常规尾水管结构。
[0023]图5为本专利技术公开的一种提高来流稳定性的锥管结构。
[0024]图6为水泵水轮机水泵工况下，采用本专利技术公开的一种提高来流稳定性的锥管结构后，水流在锥管中的流动情况。
[0025]图7为水泵水轮机水泵工况下，采用本专利技术公开的一种提高来流稳定性的锥管结构后，水流在尾水管中的流动情况。
[0026]图中标记说明：1
‑
锥管、2
‑
肘管、3
‑
交界点、4
‑
非突出式环形肋、5
‑
水泵水轮机转轮公称直径、6
‑
长边、7
‑
旋转母线、8
‑
短边、9
‑
凹槽壁、10
‑
交点、11
‑
凹槽。
具体实施方式
[0027]一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，锥管1与肘管2的交点为交界点3，按水泵水轮机水泵工况水流方向，自距交界点3水泵水轮机转轮公称直径5的0.06倍长度起，沿锥管1的旋转母线7，在锥管1过流表面设置连续等距非突出式环形肋4结构。一般而言，有压管道内的流动稳定性是从下述两方面来评价的：一是流体流动方向是否一致，二是流速相对管道几何中心有无明显差异。如果同时满足流体流动方向一致性好且流速相对管道几何中心无明显差异这两个条件，则表明管道的流动性好，反之，流动性就比较差。与
传统结构相比较，本专利技术采用高阻力结构来提高局部阻力，通过采取提供运动阻力、消耗运动能量的方法，实现抑制流动分离和减小涡流的形成，达到使水流速度相对管道几何中心趋于均匀一致的目的，最终实现使水泵水轮机水泵工况的来流情况得到改善的目的。
[0028]水泵水轮机水泵工况时，水流经过肘管2弯曲管段产生的旋涡会沿水流方向进入到锥管1中。
[0029]旋涡强度按下式计算：
[0030]（1）
[0031]式中：
[0032]：旋涡强度，；
[0033]：旋转角速度，；
[0034]：面积，；
[0035]：旋涡相对于边壁的速度，；
[0036]：旋涡旋转半径，。
[0037]由式（1）可知，决定旋涡强度的因素就是漩涡的旋转角速度，也就是旋涡相对于边壁的速度。旋转角速度越高，对应地旋涡相对于边壁的速度就越高，旋涡强度就越高，表现为旋涡尺寸大且能量高；旋转角速度越小，对应地旋涡相对于边壁的速度就越小，旋涡强度就越小，表现为旋涡尺寸小且能量低直至消失。
[0038]水泵水轮机水泵工况锥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，其特征是：锥管（1）与肘管（2）的交点为交界点（3），按水泵水轮机水泵工况水流方向，自距交界点（3）水泵水轮机转轮公称直径（5）的0.06倍长度起，沿锥管（1）的旋转母线（7）,在锥管（1）过流表面设置连续等距非突出式环形肋（4）结构。2.根据权利要求1所述的一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，其特征在于，所述锥管（1）为圆锥台型。3.根据权利要求1所述的一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，其特征在于，所述非突出式环形肋（4）沿锥管（1）中心线剖面呈矩形。4.根据权利要求1所述的一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，其特征在于，所述非突出式环形肋（4）长边（6）尺寸为水泵水轮机转轮公称直径（5）的0.07倍，短边（8）尺寸为水泵水轮机转轮公称直径（5）的0.015倍。5.根据权利要求1所述的一种提高水泵水轮机水泵工况来流稳定性的锥管结构，其特征在于，所述非突出式环形肋（4）的长边（6）与锥管（1）的旋转母线（7）垂直，非突出式环形肋（4）的短边（8）与锥管（1）的旋转母线（7）重合。6.根据权利要求1所述的一种提高水泵水轮机水泵工...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪军，刘学山，王焕茂，杨小龙，赵越，彭潜，李树林，林恺，李任飞，雷兴春，张金伟，刘涛，苏文涛，王雷，刘智良，张勰，韩东邑，郭全宝，明亮，丁军锋，赵英男，杨卫彬，徐用良，邵国辉，赵伟，史千，张国亮，黎辉，曹卫华，
申请(专利权)人：哈尔滨电机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：