[發明專利]一種帶有前后對稱等寬活動導葉的貫流式水輪機

有效

• 申請號: 201310738483.0
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103742334A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 楊春霞;鄭源;張玉全;朱延濤;劉惠文
• 申請（專利權）人: 河海大學;南京河海科技有限公司
• 主分類號: F03B3/18
• 分類號: F03B3/18;F03B13/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓然

技術領域

本發明屬于流體機械及水電工程設備技術領域，特別是涉及一種帶有前后對稱等寬活動導葉的貫流式水輪機。

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背景技術

隨著我國水電資源的大規模開發，屬于經濟指標好的中、高水頭站點已經越來越少，隨之開發低水頭徑流式電站特別是對潮汐能的開發利用已成為研究的熱點并進入實用性階段。公知的貫流式水輪機因其過流量大、轉速高和效率高，且高效區寬、結構緊湊和布置簡單等優點而成為低水頭水能資源開發中的一種最經濟和適宜的水輪機型式，如何利用這些優點開發出一種能夠應用于潮汐電站的、高效的低水頭、大流量雙向豎井貫流式機組具有重大意義。

目前貫流式水輪機多采用斜向導水機構，活動導葉分布在錐形面上，稱為錐形導葉。由于貫流式機組沒有蝸殼，固定導葉通常只起到支撐作用而不改變液流的環量，轉輪所需的環量均由活動導葉提供，活動導葉的性能對機組運行效能有直接的影響。公知技術顯示，現有雙向潮汐發電電站大多采用活動導葉為前置導葉的結構。如中國專利申請201210511304.5公開了一種“低水頭豎井貫流雙向高效水輪機轉輪及其機電裝置和配套流道”，該裝置包括流道和機電部分，所述流道部分主要包括進水段、豎井段、導葉段、轉輪段和尾水管段；所述機電部分主要包括發電機、增速器、活動導葉、主軸和水輪機。該裝置采用前置活動導葉的結構，雖然可通過調節活動導葉和葉片的配合角度，產生較好的正向發電的水力性能，但在反向發電時，因沒有后置活動導葉，水流在進入轉輪前沒有形成一定的環量，不能與葉片較好地配合，導致反向發電水力性能較差。

楊春霞發表的論文“采用單側-雙側活動導葉的潮汐機組雙向發電性能研究（Bidirectional?Power?Performance?of?a?Tidal?Unit?with?Unilateral?and?Double?Guide?Vanes）”，研究了采用單側與雙側活動導葉兩種不同形式導葉對貫流式潮汐機組水力性能的影響，當采用雙側活動導葉時，其正向發電效率為85.81%、反向發電效率為80.66%，正向和反向發電的總效率優于采用單側活動導葉形式；雖然采用雙側活動導葉可提高發電效率，但同時還存在如下不足：當正向或反向發電時，水流經出水導葉進入出水流道后將產生漩渦,既導致正向發電效率降低，又影響反向發電效率提高。

如何克服現有技術的不足已成為當今流體機械及水電工程設備技術領域中亟待解決的重點難題之一。

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發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足而提供一種帶有前后對稱等寬活動導葉的貫流式水輪機，本發明不僅能夠提高發電機組的正向發電效率，而且能夠提高發電機組的反向發電效率，使得發電機組發電總效率進一步提高，適用于各種低水頭潮汐電站的貫流式水輪機。

根據本發明提出的一種帶有前后對稱等寬活動導葉的貫流式水輪機，它包括正向進水流道、豎井、支撐架、雙向發電轉輪、反向進水流道、發電機和增速器，其中：發電機與雙向發電轉輪通過增速器連接；發電機和增速器置于豎井中；其特征在于還包括前置等寬活動導葉和后置等寬活動導葉，該前置等寬活動導葉設置在正向進水流道和雙向發電轉輪之間；該后置等寬活動導葉設置在雙向發電轉輪與反向進水流道之間；所述前置等寬活動導葉和后置等寬活動導葉的縱向截面均為兩端流線尖翼形，對稱地布置在雙向發電轉輪兩側，各導葉兩端為球面結構，各導葉內球面與外球面扭曲角度為10°~15°；所述前置等寬活動導葉和后置等寬活動導葉設置的導葉轉動中心線與機組轉動中心線之間的夾角θ為80°，各導葉構成的封水面與機組轉動中心線呈懸空交叉分布，各導葉中間截面型線上20個點在直角坐標系中的坐標如下表1：

表1