【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水力发电领域，尤其涉及一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构。
技术介绍
1、水能是一种可再生的清洁能源，水力发电技术就是将水能转化为电能的技术。水电作为环境友好型能源，具有环保、排放少、污染程度小的特点。
2、作为将水能转换成机械能的能量转换设备，水轮机运行的稳定性，直接影响水轮发电机组运行的安全稳定。
3、以应用最广泛的混流式水轮机为例，作为原动机的混流式水轮机必须根据电网需要在很宽的负荷范围内运行，无法保证始终运行在最优效率点附近。水轮机偏离最优效率点运行，会导致流道内流动状态的恶化，典型现象为在部分负荷和大负荷时转轮出口处压力急剧下降，产生自转轮出口向尾水管延伸的涡带。部分负荷时为螺旋状涡带，而大负荷时为反向柱状涡带。涡带是引起混流式水轮机尾水管压力脉动增大的主要原因。混流式水轮发电机组振动摆度的增大，往往与混流式水轮机尾水管压力脉动的增大有直接的联系。
4、其他类型的反击式水轮机也会出现由于流动状态不稳定导致的尾水管压力脉动幅值升高的现象，从而对水轮发电机组的安全稳定运行造成影响。
5、对于上述尾水管压力脉动幅值增大的现象，常规处理方法为通过水轮机主轴中心孔向尾水管低压区域进行自然补气。由于在水轮机转轮出口处的尾水管涡带中心部分压力低于大气压力，空气会通过水轮机主轴中心孔向转轮出口低压区域自动补入空气，将水轮机尾水管涡带中心部分压力值升高，减弱乃至消除涡带，进而降低由涡带引起的尾水管压力脉动幅值的升高。但是，在水轮机实际运行过程中，转轮出口处的
6、如何有效降低由涡带引起的水轮机尾水管压力脉动幅值，保证水轮发电机组的振动摆度值处于安全的水平，成为水电行业亟待解决的一项难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，以解决传统的反击式水轮机由于尾水管压力脉动幅值过大导致水轮发电机组振动摆度引起的机组安全隐患。本专利技术所采用的技术方案如下：
2、一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，包括尾水管段和直管段；
3、尾水管段包括锥管、肘管和扩散段；
4、直管段包括光滑直管、可移动反射端头和密封；
5、直管段与锥管相贯通；
6、直管段中心线与锥管壁垂直。
7、进一步的，直管段为中空的刚性等径直管。
8、进一步的，直管段中的可移动反射端头可在光滑直管中自由移动并停留在任意指定的位置上。
9、进一步的，密封布置在光滑直管和可移动反射端头之间，保证水轮机中的压力水不会经光滑直管和可移动反射端头之间的间隙泄漏。
10、进一步的，直管段不进入锥管壁的过流表面中。
11、进一步的，直管段设置在锥管压力脉动幅值最大的截面上。
12、进一步的，水轮机尾水管压力脉动幅值水平降低的幅度按下式计算：
13、
14、式中：
15、λ：水轮机尾水管压力脉动幅值水平降低的幅度；
16、采用本专利技术公开的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构后的水轮机尾水管压力脉动峰峰值与工作水头之比；
17、未采用本专利技术公开的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构的水轮机尾水管压力脉动峰峰值与工作水头之比；
18、s2：光滑直管的通孔面积；
19、s1：锥管设置直管段的截面面积。
20、进一步的，直管段有效工作长度按下式选取：
21、
22、式中：
23、l：光滑直管的有效工作长度；
24、c：水中的声速；
25、f：水轮机尾水管压力脉动主频。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
27、1、本专利技术中，针对不同工况下尾水管涡带主频不同的特点，通过改变直管段的有效工作长度，实现了利用与尾水管涡带引起的压力脉动相位相差180°的同频波动消减水轮机尾水管压力脉动幅值水平的目的。从而实现了对水轮机尾水管压力脉动幅值水平的精准控制。
28、2、本专利技术中，明确定义了影响水轮机尾水管压力脉动幅值水平降低幅度的结构形式和相应的几何条件，通过合理设计光滑直管的通孔面积，就可以实现控制水轮机尾水管压力脉动幅值水平降低幅度的目的。从而实现了对水轮机尾水管压力脉动幅值水平降低幅度的精准控制。
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1.一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：包括尾水管段(1)和直管段(2)；
2.根据权利要求1所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述直管段(2)为中空的刚性等径直管。
3.根据权利要求2所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述直管段(2)中的可移动反射端头(22)可在光滑直管(21)中自由移动并停留在任意指定的位置上。
4.根据权利要求1所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述密封(23)布置在光滑直管(21)和可移动反射端头(22)之间。
5.根据权利要求4所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述直管段(2)不进入锥管壁(111)的过流表面中。
6.根据权利要求1所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述直管段(2)设置在锥管(11)压力脉动幅值最大的截面上。
7.根据权利要求6所述的一种可降低涡带引
8.根据权利要求7所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述直管段(2)有效工作长度按下式选取：
...【技术特征摘要】
1.一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：包括尾水管段(1)和直管段(2)；
2.根据权利要求1所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述直管段(2)为中空的刚性等径直管。
3.根据权利要求2所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述直管段(2)中的可移动反射端头(22)可在光滑直管(21)中自由移动并停留在任意指定的位置上。
4.根据权利要求1所述的一种可降低涡带引起压力脉动幅值水平的水轮机尾水管结构，其特征在于：所述密封(23)布置在光滑直管(21)和可移动反射端头(22)之间。
【专利技术属性】
技术研发人员：王义涛，石礼金，赵光明，赵越，赵英男，苏文涛，刘智良，韩东邑，明亮，郭全宝，史维政，张金伟，徐用良，邵国辉，赵伟，刘永新，刘登峰，郭彦峰，杨小龙，林恺，张国亮，曹卫华，关英波，李任飞，杨卫彬，李树林，
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：
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