[發明專利]一種長短葉片型可逆式水泵水輪機

有效

• 申請號: 202011232192.0
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112360660B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 宋曉峰;毛秀麗;陶磊;陸家豪;王琪;王博;劉茜
• 申請（專利權）人: 陜西省引漢濟渭工程建設有限公司;西北農林科技大學
• 主分類號: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12;F03B3/18;F03B13/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種長短葉片型可逆式水泵水輪機，該水泵水輪機的過流域包括依次連接的蝸殼、導葉域、轉輪和尾水管；其中蝸殼內設置整流板，固定導葉與活動導葉輪廓均為對稱型線，轉輪葉片由若干長葉片、短葉片以相同的數量間隔均勻布置組成，長葉片骨線出口邊半徑與短葉片骨線出口邊半徑比例為2/3～2.5/3，彎肘形尾水管內設有消渦裝置。本發明旨在提高水泵水輪機綜合效率，并提升機組運行穩定性，其具有廣闊的應用前景和推廣價值，是抽水蓄能電站發展的需要，更對我國實現智能電網有重要的意義。

技術領域

本發明屬于水力機械技術領域，特別是涉及一種長短葉片型可逆式水泵水輪機。

背景技術

近年來新能源的蓬勃發展給電力行業注入了新活力，實現智能電網提高用電效率已成為衡量一個國家或者地區高新技術發展水平的重要依據。世界各國將智能電網作為推進產業結構調整、激發科技創新的重要方策。我國相關政策中多次強調將“區塊鏈”作為核心技術與自主創新的重要突破口，加之相繼出臺了一系列扶持政策，使得提高電網經濟可靠性成為當下能源、電力等行業大力發展規劃之事。

抽水蓄能電站不僅為新能源的發展保駕護航，其因是清潔能源的利用對環境沖擊較小，并且具有相對成熟的技術而備受青睞，在實現智能電網進程中起到重要作用。抽蓄電站的關鍵之一在于機組性能，主要指標包含發電工況與抽水工況的綜合效率、水泵水輪機運行安全穩定性等，影響上述性能的具體表現在于水泵水輪機內流場特性。可逆式水泵水輪機是當下水力發電行業研究的重點所在，其在向高水頭、大容量、高效率發展的同時，也對機組運行穩定性、可靠性、安全性提出了更高的要求。

傳統型水泵水輪機采用全長葉片，水輪機工況出口段形成“假射流”形態，且尾水管進水段渦旋強度較大；水泵工況為擴散型流道，葉間流道內相對速度逐漸減小，阻力越來越大，水力損失增加等使得泵工況效率較低，且蝸殼內會有紊流現象。此外傳統型全長葉片轉輪抗氣蝕能力相對較低，尤其在葉片寬邊區域。中國專利申請201110183170. 4公開了一種混流式水泵水輪機長短葉片轉輪，其長葉片與短葉片采用不同葉型參數，使得轉輪加工成本高，此外轉輪直徑縮小意味著對應導葉、蝸殼、尾水管過流域，甚至引水系統等所有尺寸均需改變，不利于對現有機組已有部件的利用。中國專利申請201310704054.1公開了一種混流式水泵水輪機，其采用了三種不同長度的葉片以減小轉輪內漩渦，但三葉片布置結構復雜造價高，且最短葉片與最長葉片之間過窄間距明顯會降低轉輪過流能力。

綜上所述，為提高可逆式水泵水輪機綜合效率及內流場穩定性，從結構上改良機組運行特性是當下國內外學者研究的熱點課題。尋找新思路提高水輪機與水泵兩工況下運行效率，并且改善非設計工況及過渡工況水泵水輪機內流非穩定性，且結構上改良方策需滿足容易加工制造、成本低等要求，已成為當下水力機械領域探究的重要方向。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術所存在的不足而提供一種長短葉片型可逆式水泵水輪機，其能夠在實現發電工況與抽水工況高效運行的基礎上，解決水泵水輪機內流場渦旋難題以提高機組運行安全穩定性。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種長短葉片型可逆式水泵水輪機，該水泵水輪機的過流域包括依次連接的蝸殼、固定導葉、活動導葉、轉輪以及尾水管；其中轉輪由上冠、下環、泄水錐，以及若干間隔均布的長葉片、短葉片組成，且長葉片、短葉片為空間三維扭曲曲面，沿轉輪軸向將長葉片均分截取五個葉型輪廓面，該五個葉型輪廓面對應的十條曲線擬合后方程如下：

截面Ⅰ：

A:z=-207.1-3.299x+3.46y-0.01535x²+0.03904xy-0.008126y²+4.136e-05x³+1.296e-05x²y-5.554e-05xy²-5.956e-05y³