【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水轮机，特别是一种运行稳定的水轮机及工况测试方法。
技术介绍
1、水轮机是目前应用最广泛的一种水轮机，其主要组成部件有包括蜗壳、座环、导水机构、顶盖、转轮、主轴、导轴承、底环、尾水管等。现有的水轮机编号为d316a，此种型号的水轮机运行不够稳定，经分析需要对蜗壳、转轮、双列叶栅和尾水管进行改进。
2、一般认为，相同的水力设计参数下，增加转轮叶片数，转轮的空化特性改善，但转轮的水力摩擦损失增加，效率降低；反之，减少转轮叶片数，转轮的空化特性下降，但转轮的水力摩擦损失减小，效率增加。实际的工作经验却发现，合理增加叶片数，对效率的影响是局部的，主要集中在大流量区，小流量和最优区效率不减反增，并且水轮机运行不稳定。理论上增加叶片数对性能有一定改善，但叶型优化设计才是改善性能的主要手段，所以需要对叶型进行优化。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此本专利技术的第一个目的是提供一种运行稳定的水轮机，其能够解决现有的水轮机的叶型性能不佳的问题。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种运行稳定的水轮机，其包括，蜗壳，包括安装容腔；转动组件，包
5、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：所述活动导叶的两个曲面对称设置，所述活动导叶的两个曲面的曲线方程为：
6、y＝0.000004x3-0.0005x2-0.822x+32.162。
7、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：所述转轮包括上冠、下环和叶片，所述上冠和所述下环同轴设置，所述叶片用于连接所述上冠和所述下环，所述叶片设有多个，多个所述叶片环绕所述上冠的圆周方向均匀设置。
8、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：所述转轮的叶片的中间的水平剖面形成第一叶型和第二叶型；
9、其中第一叶型的两个曲面的曲线方程分别为：
10、y1＝0.0000002x4+0.00002x3-0.0093x2+0.2201x+72.135，
11、y2＝0.00000002x4+0.00003x3-0.0225x2+0.5352x+71.832；
12、其中第二叶型的两个曲面的曲面方程分别为：
13、y1＝0.000003x4-0.0031x3+0.3367x2-22.682x+716.75，
14、y2＝0.0000009x4-0.0003x3+0.0413x2-3.1382x+92.734。
15、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：还包括泄水锥，所述泄水锥固定安装在所述转轮的上冠的底部，所述泄水锥与所述转轮同轴设置，所述泄水锥的延伸部伸出至所述转轮的下环的外侧，并且所述泄水锥的延伸部的底端与所述转轮的下环之间的距离≥28mm，所述泄水锥的圆周面上设有多条水槽，相邻的两个水槽互为平行设置。
16、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：所述蜗壳包括进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述安装容腔相连通，所述蜗壳的椭圆形截面的面积绕圆周方向的变化方程为：y＝-0.038x+0.159，蜗壳的包角为300～310°。
17、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：所述蜗壳的进水口处设有拦鱼网，所述拦鱼网用于对鱼类进行拦截。
18、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：所述尾水管包括尾水弯管和尾水主管，所述尾水弯管与所述尾水主管相连通，所述尾水弯管与所述尾水主管由上至下依次设置，所述尾水弯管的顶端与所述出水口相连通。
19、作为本专利技术所述运行稳定的水轮机的一种优选方案，其中：所述尾水弯管的内壁上设有稳流片，所述稳流片设有多个，多个稳流片环绕所述尾水弯管的圆周方向均与设置，稳流片的截面形状包括相连的竖直段和圆弧段，所述竖直段位于圆弧段的下方，所述竖直段在正视图上的投影位于所述尾水管的中轴线在正视图上的投影的左侧，所述圆弧段的圆心在正视图上的投影位于所述尾水管的中轴线在正视图上的投影的右侧。
20、本专利技术的第二个目的是提供一种水轮机的工况测试方法，其能够解决如何测试水轮机性能的问题。
21、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种水轮机的工况测试方法，包括如下步骤：
22、s1：分别设置第一试验台和第二试验台，第一试验台安装上述的水轮机，第二试验台安装现有需要改进的水轮机；
23、s2：分别在第一试验台上的水轮机和第二试验台上的水轮机的尾水弯管、无叶区和蜗壳处设置压力传感器；
24、s3：在0～100％p范围内依次测量，p为相应水头下的最大功率；
25、s4：随后生成水轮机出力与压力脉动幅值的模型关系图，并进行对比；
26、s5：分别选取七种特定工况并分别命名为t01、t02、t03、t04、t05、t06和t07，并对蜗壳、转动组件、双列叶栅和尾水管在特定工况下进行cfd分析；
27、s6：分别对第一试验台和第二试验台的水轮机运行范围内的40～60个工况进行数值计算，并得出仿真模型综合特性曲线，并对曲线的相对定量比较和趋势分析。
28、本专利技术有益效果为：通过对蜗壳、转动组件、双列叶栅和尾水管分别进行优化，从而提高水轮机的运行稳定性，减小压力脉动及水利损失，从而改善水轮机的过流区域流态。
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1.一种运行稳定的水轮机，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述活动导叶(302)的两个曲面对称设置，所述活动导叶(302)的两个曲面的曲线方程为：
3.如权利要求1或2所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述转轮(201)包括上冠(201a)、下环(201b)和叶片(201c)，所述上冠(201a)和所述下环(201b)同轴设置，所述叶片(201c)用于连接所述上冠(201a)和所述下环(201b)，所述叶片(201c)设有多个，多个所述叶片(201c)环绕所述上冠(201a)的圆周方向均匀设置。
4.如权利要求3所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述转轮(201)的叶片(201c)的中间的水平剖面形成第一叶型和第二叶型；
5.如权利要求4所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，还包括泄水锥(500)，所述泄水锥(500)固定安装在所述转轮(201)的上冠(201a)的底部，所述泄水锥(500)与所述转轮(201)同轴设置，所述泄水锥(500)的延伸部伸出至所述转轮(201)的下环(201b)的
6.如权利要求5所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述蜗壳(100)包括进水口(102)和出水口(103)，所述进水口(102)和所述出水口(103)均与所述安装容腔(101)相连通，所述蜗壳(100)的椭圆形截面的面积绕圆周方向的变化方程为：y＝-0.038x+0.159，蜗壳(100)的包角为300～310°。
7.如权利要求6所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述蜗壳(100)的进水口(102)处设有拦鱼网，拦鱼网用于对鱼类进行拦截。
8.如权利要求7所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述尾水管(400)包括尾水弯管(401)和尾水主管(402)，所述尾水弯管(401)与所述尾水主管(402)相连通，所述尾水弯管(401)与所述尾水主管(402)由上至下依次设置，所述尾水弯管(401)的顶端与所述出水口(103)相连通。
9.如权利要求8所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述尾水弯管(401)的内壁上设有稳流片(401a)，所述稳流片(401a)设有多个，多个稳流片(401a)环绕所述尾水弯管(401)的圆周方向均与设置，稳流片(401a)的截面形状包括相连的竖直段和圆弧段，竖直段位于圆弧段的下方，竖直段在正视图上的投影位于所述尾水管(400)的中轴线在正视图上的投影的左侧，圆弧段的圆心在正视图上的投影位于所述尾水管(400)的中轴线在正视图上的投影的右侧。
10.一种水轮机的工况测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种运行稳定的水轮机，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述活动导叶(302)的两个曲面对称设置，所述活动导叶(302)的两个曲面的曲线方程为：
3.如权利要求1或2所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述转轮(201)包括上冠(201a)、下环(201b)和叶片(201c)，所述上冠(201a)和所述下环(201b)同轴设置，所述叶片(201c)用于连接所述上冠(201a)和所述下环(201b)，所述叶片(201c)设有多个，多个所述叶片(201c)环绕所述上冠(201a)的圆周方向均匀设置。
4.如权利要求3所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述转轮(201)的叶片(201c)的中间的水平剖面形成第一叶型和第二叶型；
5.如权利要求4所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，还包括泄水锥(500)，所述泄水锥(500)固定安装在所述转轮(201)的上冠(201a)的底部，所述泄水锥(500)与所述转轮(201)同轴设置，所述泄水锥(500)的延伸部伸出至所述转轮(201)的下环(201b)的外侧，并且所述泄水锥(500)的延伸部的底端与所述转轮(201)的下环(201b)之间的距离≥28mm，所述泄水锥(500)的圆周面上设有多条水槽，相邻的两个水槽互为平行设置。
6.如权利要求5所述的运行稳定的水轮机，其特征在于，所述蜗...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘芮麟，袁玲丽，汤隆，贾维斌，谭军，文强，蒲海峰，冷在军，徐浩淇，刘志远，
申请(专利权)人：贵州乌江水电开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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