[發明專利]一種高射流直徑比沖擊式水輪機及確定方法

有效

• 申請號: 202110391831.6
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN112922764B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 覃大清;趙越;劉永新;李任飛;許彬;趙偉;吳喜東;王煥茂;李偉剛;王茜蕓;夏溢;郭娜;孫琦鵬;夏紅葉;王義濤;徐用良;張金偉;高洋;王慶斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱電機廠有限責任公司
• 主分類號: F03B11/00
• 分類號: F03B11/00;F03B1/04;F03B1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種高射流直徑比沖擊式水輪機及確定方法，屬于流體機械領域，高射流直徑比沖擊式水輪機由圓形機殼、直流噴管、轉輪組成。本發明的關鍵技術是通過噴管數的增加提高射流直徑比，減小直流噴管直徑和單個水斗尺寸并增加水斗數量。本發明的優點是在機組出力不變的情況下，機組造價成本降低、轉輪來流條件得到改善、轉輪截面風阻減小，水斗裂紋及斷斗現象發生的概率降低。

技術領域

本發明涉及一種高射流直徑比沖擊式水輪機及確定方法，屬于流體機械領域。

背景技術

沖擊式水輪機是利用水的高速射流能量推動轉輪旋轉做功發電，沖擊式水輪機由機殼、噴管、轉輪等組成，傳統沖擊式水輪機噴管數最多為六個、水斗數量一般為18至24個。六噴管沖擊式水輪機由于六邊形機殼的限制無法布置更多的直流噴管，因此過流能力受到限制，單機出力的增加僅能通過擴大直流噴管直徑實現，這樣機組尺寸增加、電站建設成本上升；常規沖擊式轉輪接受六噴管徑向射流做功，由于水斗數量有限，每個水斗所受的沖擊力較大；由于水斗尺寸大，水斗截面風阻較大，效率水平不高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種高射流直徑比沖擊式水輪機，以增加機組出力、降低建設成本、提升運行效率和機組穩定性。本發明的技術方案如下：由圓柱機殼、直流噴管、轉輪組成；圓柱機殼高度大于直流噴管的直徑；直流噴管內部的翼型板支撐腔體，翼型板焊接在直流噴管內部；所述轉輪由n個尺寸相同的水斗組成；所述圓柱機殼內部安裝7至12個直流噴管，各個直流噴管按360°圓周均布在圓柱機殼內部。

在上述具有高射流直徑比沖擊式水輪機中，所述圓柱機殼截面為圓形。

在上述具有高射流直徑比沖擊式水輪機中，所述腔體在直流噴管進口端為橢球形。

在上述具有高射流直徑比沖擊式水輪機中，所述腔體在直流噴管出口端為圓錐形。

在上述具有高射流直徑比沖擊式水輪機中，所述的各個水斗按360°圓周n等分均勻分布。

在上述具有高射流直徑比沖擊式水輪機中，所述各個直流噴管中心線位于同一水平面并與轉輪的對稱面共面。

在上述具有高射流直徑比沖擊式水輪機中，所述7至12個直流噴管中心線與轉輪的節圓相切。

在上述具有高射流直徑比沖擊式水輪機中，所述的射流直徑比提高是通過增加直流噴管數量實現減小射流直徑。

本發明還提供一種高射流直徑比沖擊式水輪機確定方法，其使用如前所述高射流直徑比沖擊式水輪機各部件連接位置關系，其特征在于包含以下步驟：

步驟1：確定單個直流噴管的流量：

Q_N＝Q/N

式中：Q_N為單個直流噴管的流量，單位m³/s；

Q為水輪機的總流量，單位m³/s；

N為直流噴管數量，為7至12個；

步驟2：確定射流速度：

式中：v為噴管射流速度，單位m/s；

為射流速度系數；

g為重力加速度，單位m/s²；

H為機組的水頭，單位m；

步驟3：確定射流直徑：

式中：d₀為射流直徑，單位m；

步驟4：確定高射流直徑比沖擊式水輪機的射流直徑與常規六噴管沖擊式水輪機的射流直徑關系：