[發明專利]一種帶柵格網的中心管作抑渦裝置的尾水管

在審

• 申請號: 202010660467.4
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111927673A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 何秀華;張聰;濮澤吉;史嘉偉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F03B3/18
• 分類號: F03B3/18;F03B11/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開混流式水輪機的一種帶柵格網的中心管作抑渦裝置的尾水管，包括一個直錐筒，直錐筒的內部同軸心地設置一個圓筒形的中心管，中心管的內部連接六塊垂直布置的平板，六塊平板分為兩組，每組三塊，每組的三塊平板有間隔且平行布置，第一組的三塊平板與第二組的三塊平板相互垂直連接，每組三塊平板中的中間的一塊平板在中心管的直徑方向上，每組其余兩塊平板分別位于同組的中間的一塊平板的兩側，六塊平板的兩端均與中心管的內壁固定連接，六塊平板將中心管的內腔分隔成柵格網結構，當水流從轉輪出口流出時進入中心管后，渦帶遭到破壞，速度環量減小，中心處由于水流旋轉導致的負壓降低，從而消減渦帶的強度，減弱壓力脈動。

技術領域

本發明涉及流體機械中的混流式水輪機，具體是混流式水輪機的尾水管部件，特別涉及安裝有抑渦裝置的直錐型尾水管。

背景技術

水輪機是一種能夠把水流的勢能轉變為機械能的動力機械，它以水流為動力帶動其他機械工作，屬于流體機械中的透平機械。水輪機都會在其轉輪出口處設置尾水管，將從轉輪流出的水流收集起來送入下游河道以及回收利用轉輪出口水流的剩余能量。當水輪機偏離設計工況運行時，轉輪出口速度可能產生圓周分量，引起尾水管內部中心壓力低，四周壓力高，因此尾水管中心區域就形成一個死水區，中心部位的水流會逆流而上形成逆向流，同時產生周期性偏心運動，形成有規律的螺旋形渦帶，渦帶的周期性擺動，會在尾水管壁某一固定點產生一個周期性變化的壓力，從而造成嚴重的壓力脈動現象，引起機組的振動，影響水輪機的平穩運行。工程上對于尾水管的上述壓力脈動現象一般采用如下措施解決：

1）在尾水管內加導流結構，消除環流，以達到消除或減弱偏心渦帶的目的；

2）在尾水管內設置補氣裝置，破壞尾水管的真空。應該指出，補氣也會引起一些不良現象。例如，在正常運行工況下，水輪機的出力會降低，有時轉輪后面的壓力脈動反而增大；

3）改進轉輪出口結構，從而削弱壓力脈動。但是該方法并不適用所有工況，且對水輪機整體運行影響較大。

目前，在尾水管內添加抑渦裝置，能限制了水管內旋渦的強度，降低尾水管的壓力脈動，增加水輪機組在非額定工況下運行的穩定性與安全性，大大減少水輪機組的維護成本，同時對于水輪機的整體效率并沒有很大的影響。例如，中國專利申請號為2019104063290的文獻就公開了一種具有橢圓和正六邊形網格的直錐形尾水管，其主要是通過分流筒分隔開了主流區與死水區，通過橢圓和正六邊形網格的分流片破碎尾水管內壁面的渦帶，以到達降低尾水管壓力脈動的目的。但由于其分流片靠近尾水管內壁面并且其特有的結構與布置形式，使得過流斷面面積較小，主流區局部流體流速變低，易產生回流。除此之外，內嵌分流片的設計，當分流片與分流筒出現破損的情況，不易進行拆卸更換。

發明內容

本發明為了克服現有技術的不足，提出一種削弱壓力脈動、保持水輪機穩定運行的帶柵格網的中心管作抑渦裝置的直錐型尾水管。采用帶柵格網的中心管作抑渦裝置，分隔了主流區與死水區，同時減小了對主流區流體的影響，并降低了死水區獲得的能量。

本發明一種帶柵格網的中心管作抑渦裝置的尾水管采用的技術方案是：包括一個直錐筒，直錐筒的軸向截面為錐形，其上端是錐形小端且是敞開的進口，其下端是錐形大端且是敞開的出口，直錐筒的內部同軸心地設置一個圓筒形的中心管，中心管的內部連接六塊垂直布置的平板，六塊平板分為兩組，每組三塊，每組的三塊平板有間隔且平行布置，第一組的三塊平板與第二組的三塊平板相互垂直連接，每組三塊平板中的中間的一塊平板在中心管的直徑方向上，每組其余兩塊平板分別位于同組的中間的一塊平板的兩側，六塊平板的兩端均與中心管的內壁固定連接，六塊平板將中心管的內腔分隔成柵格網結構。

中心管的外徑小于直錐筒的內徑，中心管的外側壁和直錐筒的內壁之間通過支架固定連接。

每組的兩塊平板之間的間距都相等，六塊平板的厚度都相同。

平板的軸向高度與中心管的軸向高度相同，且上下表面與中心管的上下表面平齊。