[實用新型]一種含新型隔離墩的混流式水輪機尾水管

有效

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• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN203685453U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 竇華書;牛琳;蔣威;賁安慶;馬曉陽;鄭路路
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F03B11/00
• 分類號: F03B11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型屬于水利水電技術領域，尤其是涉及一種含新型隔離墩的混流式水輪機尾水管。

背景技術

我國水力資源豐富，但與經(jīng)濟發(fā)達國家開發(fā)狀況相比，我國水電開發(fā)利用程度較低。針對該現(xiàn)狀,建立大量的水力發(fā)電廠是必然趨勢，其不僅可節(jié)約能源，而且能減少環(huán)境污染。然而，當前我國水力發(fā)電存在許多缺陷，隨著水電機組單機容量的提高，以及水電機組在電力系統(tǒng)中比重的增大，其安全性和穩(wěn)定性問題日益突出，制約著自身的發(fā)展。大量的研究表明，混流式水輪機尾水管內螺旋形渦帶引起的壓力脈動是導致混流式水輪機組振動的主要原因之一，而其內部原因是尾水管內渦帶的發(fā)展。在尾水管內，水流從垂直方向轉為水平方向，受離心力的作用流動中存在二次流，且通過過流斷面的水流會沿流向擴散、收縮、再擴散，并常常伴隨有局部脫流和回流等現(xiàn)象，流動非常復雜。尤其在偏離最優(yōu)工況運行時，尾水管內的流動更加復雜，嚴重威脅機組的安全運行。

目前，當水電機組出現(xiàn)尾水管偏心渦帶引起的振動時，通常采用兩種措施減輕其影響。一種是對轉輪區(qū)進行補氣，這種方法雖然在一定程度上減小了振動，但其也引起了許多不良現(xiàn)象，如水輪機出力會降低、轉輪后面的壓力脈動增大等。另一種是在尾水管內加導流隔板，隔板可以設置在尾水管各個部位，其中尾水管擴散段隔板位置對效率的影響非常大。現(xiàn)有的尾水管大多在擴散段設置一到兩個隔板（隔離墩），沒有明確的研究說明隔離墩位置和個數(shù)對尾水管性能的影響，隔離墩的形式也比較單一，大多是平板。就目前我國大多數(shù)水輪機的運行狀態(tài)而言，現(xiàn)有的尾水管穩(wěn)定性較差，不能適應較長時間處于非設計工況條件，亟待優(yōu)化尾水管設計。

發(fā)明內容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有研究的不足，提供一種含新型隔離墩的混流式水輪機尾水管。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種含新型隔離墩的混流式水輪機尾水管，包括直錐段、彎肘段、擴散段、隔離墩，直錐段為管狀圓臺，其豎直截面為梯形，直錐段的上端與轉輪相連接，下端與彎肘段的進口相連接，彎肘段的出口與擴散段相連接；兩個隔離墩設置在擴散段內；

所述的彎肘段的進口截面為圓形，出口截面為四邊形；兩個隔離墩對稱設置在擴散段的內，隔離墩中心位置距離擴散段外側邊的距離為d，尾水管擴散段的寬度為B，隔離墩中心設置在尾水管擴散段的五分之一點處；即d=15B;]]>

所述的隔離墩的截面為直角梯形，與彎肘段出口相連接的為短邊面；且該隔離墩短邊面為半圓柱形；隔離墩上設置有三個通孔。

所述的三個通孔具體位置如下：

三個通孔距離擴散段底面高度分別為h1、h2、h3，尾水管擴散段3最高的高度為H,h1＝h3,h2＝0.5H,h1＝(0.3-0.25)H;三個通孔離擴散段外側距離為l1、l2、l3，擴散段3的長度為L，l1＝(0.34-0.3)L，l2＝(0.58-0.54)L，l3＝(0.8-0.84)L；三個通孔大小相同，直徑均為d'＝(0.7-1)b。

所述轉輪與直錐段相連接，轉輪進口直徑D,隔離墩中心位置距離擴散段外側邊的距離為d，尾水管擴散段的寬度為B，隔離墩的寬度為b，則：B＝(2.7-3.3)D,b＝(0.1-0.15)B,d＝0.2B。

本實用新型有益效果如下：

本實用新型利用CFD技術和能量梯度理論，通過對比不同隔離墩設置條件下的能量梯度函數(shù)K值的大小，來確定最優(yōu)的隔離墩設置。得到的含通孔的混流式水輪機尾水管隔離墩設置，在水輪機運行狀態(tài)下，通孔附件形成局部渦流，對擴散段3處的渦流發(fā)展起到了阻礙作用，減小了部分工況條件下水輪機尾水管內渦帶的尺寸，進而減輕壓力脈動，提高水輪機的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實用新型三維圖。

圖2本實用新型俯視圖。

圖3為本實用新型隔離墩側視圖。

圖中：直錐段1、彎肘段2、擴散段3、隔離墩4。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。