[發明專利]水輪機轉輪體內的消渦裝置

在審

• 申請號: 201410034139.8
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103807084A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 馬艷;胡芳琳;韓用波
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七○二研究所
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 馮智文

技術領域

本發明涉及水輪機技術領域，具體涉及軸流轉槳式水輪機，尤其涉及裝在轉輪體內泄水錐上的用于消除尾水渦帶的裝置。

背景技術

水輪機及輔機是水力發電行業必不可少的組成部分，是充分利用清潔可再生能源實現節能減排、減少環境污染的重要設備。水輪機作為當前最重要的發電技術中的設備之一，雖然有著較高的效率，但是仍然存在一定的效率損失，尤其是其轉輪槳葉在部分負荷下會引起尾水渦帶，對于水輪機組的振動產生不利影響。具體而言，在轉輪槳葉尾緣水流出口處，若出口水流速度出現與轉輪旋轉方向相同的切向速度且出口速度值較大時，會在尾水管中形成渦帶，導致水輪機組運行不穩定，而當出口水流速度出現與轉輪旋轉方向相反的切向速度時，在轉輪出口處，會形成兩股方向相反的旋轉水流，兩股水流產生相互碰撞，消耗能量，增加了轉輪槳葉尾緣水流出口處及尾水管中的動能損失。現有技術中，用于消除尾水渦帶的主要措施是在轉輪采用向導葉和轉輪葉片之間或尾水管內補氣，以降低水壓脈動，但是由于在通流管道中安裝了附加設備，使得水輪機的效率降低。

發明內容

本申請人針對現有技術中的上述缺點進行改進，提供一種水輪機轉輪體內的消渦裝置，其能夠有效消除尾水渦帶，降低壓力脈動，增強水輪機組的使用壽命，并且能夠有效回收尾水渦帶能量，提高了水輪機的效率。

本發明的技術方案如下：

水輪機轉輪體內的消渦裝置，包括在水輪機轉輪體內的泄水錐上安裝的消渦葉片，消渦葉片位于兩相鄰轉輪槳葉之間，消渦葉片的直徑小于轉輪槳葉的直徑。

其進一步技術方案為：

所述消渦葉片與轉輪槳葉的數量一致。

所述消渦葉片位于兩相鄰轉輪槳葉葉根部隨邊的正中間。

所述消渦葉片的直徑與轉輪槳葉的直徑比為0.27～0.32。

所述消渦葉片的轉角與轉輪槳葉轉角的差值的絕對值小于或等于6°

本發明的技術效果：

本發明通過在泄水錐上安裝消渦葉片，使得泄水錐上脫落的渦以及轉輪槳葉相互作用產生的尾水渦帶在初始向水輪機尾水管運動時，遇到消渦葉片的作用，渦被消渦葉片打散，使得尾水管中不能再形成很強的渦帶，尾流場變得平和穩定，從而有效地消除尾水渦帶，減少了引起壓力脈動的脈動源，降低振動，降低了尾水管空腔空化的可能，延長了水輪機組的使用壽命；同時消渦葉片在將尾水渦帶打散的過程中，產生與轉輪槳葉旋轉方向相同的轉矩，使得尾水渦帶的能量轉化為消渦葉片上轉輪槳葉旋轉方向相同的轉矩，有效地回收了尾水渦帶的能量，從提高了水輪機的效率。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明在水流場中的受力示意圖，圖中T表示轉輪槳葉受到的水推力，M表示轉輪槳葉受到的水推力產生的力矩，T＇表示消渦葉片受到的水推力，M＇表示消渦葉片受到的水推力產生的力矩，圖中二者的水推力方向相同。

圖3為本發明所述消渦葉與轉輪槳葉的安裝位置關系的示意圖。

其中：1、泄水錐；2、消渦葉片；3、轉輪槳葉；4、轉輪輪轂。

具體實施方式

下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式。

見圖1，本發明所述的消渦裝置包括在軸流轉槳式水輪機轉輪體內的泄水錐1上安裝的消渦葉片2，消渦葉片2位于兩相鄰轉輪槳葉3之間，消渦葉片2的直徑小于轉輪槳葉3的直徑。

進一步地，為了保持整個水輪機轉輪體的結構對稱平衡，優選地，使所述消渦葉片2與轉輪槳葉3的數量一致，并優選所述消渦葉片2位于兩相鄰轉輪槳葉3葉根部隨邊的間距的正中間，見圖3，兩相鄰轉輪槳葉3葉根部隨邊的間距為L，而消渦葉片2位于兩相鄰轉輪槳葉3葉根部的正中間，消渦葉片2與兩相鄰轉輪槳葉3葉根部隨邊之間的距離為L/2，具體可采用消渦葉片2的導邊延長線與轉輪槳葉3的隨邊延長線對消渦葉片2進行定位；為了達到最優的消渦效果，控制所述消渦葉片2的直徑與轉輪槳葉3的直徑比處于0.27～0.32范圍之內；為了進一步地保證運行穩定性，使所述消渦葉片2的轉角與轉輪槳葉3轉角的差值的絕對值小于或等于6°，所述“轉角”的概念為本領域所公知，即葉片相對于正常運轉時的設計位置向開啟方向或者關閉方向轉動的角度。