[發明專利]一種尾水管的混合消除渦帶裝置

有效

• 申請號: 202210126352.6
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114526392B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 林亞濤;吳在強;楊海云;陳澤欽;張厚瑜;關英波;李穎杰
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司電力科學研究院;國網福建省電力有限公司
• 主分類號: F16L55/02
• 分類號: F16L55/02;F16L55/04;F03B3/18
• 代理公司: 福州科揚專利事務所(普通合伙) 35001
• 代理人: 李曉芬

本發明涉及一種尾水管的混合消除渦帶裝置，其設置在尾水管的擴散段內，包括渦流發生器和消渦裝置；所述渦流發生器包括至少三對均勻間隔固定在所述擴散段內周壁上的金屬葉片；所述消渦裝置位于所述渦流發生器后側；所述消渦裝置包括傘形消渦機構和固定支架；所述傘形消渦機構包括基座和消渦板；所述固定支架豎直固定在所述擴散段內周壁上；所述基座固定在所述固定支架上；所述基座位于所述擴散段的中軸線上；至少三個所述消渦板前端設置在所述基座的外周；所述消渦板末端朝向所述擴散段末端，且所述消渦板末端遠離所述擴散段的中軸線。

技術領域

本發明涉及一種尾水管的混合消除渦帶裝置，屬于流體機械技術領域。

背景技術

尾水管是水輪機中重要的能量回收部件，其性能好壞直接決定水輪機機組的總效率。尾水管的工作效率和穩定性，主要取決于內部水流特性。通常情況下，尾水管內部水流運動十分復雜，不同方向上有不同的壓力梯度，同時還伴有尾跡及流道中的“馬蹄渦”和“削狀渦”，流動有強烈的旋渦性，是非常復雜的三維非定常粘性流體運動，也不方便應用先進的技術設備模擬與檢測。

因此，為了改變尾水管內水流的這種旋渦，提高流動穩定性的效果，近年來渦流發生器在水動力學中的應用研究逐漸展開。渦流發生器是一種邊界層控制裝置，其作用一方面通過小平板產生尾渦來攪動分離區內的流動，使遠離邊界層的高能水流與近壁區域的低能水流混合，進而增大近壁低能流體的能量；另一方面利用小平板產生的尾渦可以阻隔流體的外溢流動，防止低能流體在外側的堆積，從而進一步增大主流區的動能，同時減小了阻力。

授權公告號為CN104121138B的中國發明專利一種具有漩渦抑制作用的水輪機尾水管，其公開了一種具有抑制漩渦作用的尾水管，屬于水輪機技術領域。該尾水管包括尾水管進口、上圓錐段、中圓錐段、下圓錐段、肘管段、尾水管出口以及設置在中圓錐段內壁面上的至少一個漩渦抑制裝置，優選為2～6個；上圓錐段、中圓錐段和下圓錐段共軸線。每個漩渦抑制裝置呈分半結構，且沿圓周方向均勻分布，該分半結構沿軸線縱斷面的形狀為梯形。本發明的漩渦抑制裝置不易受水流作用的損壞，所占體積較小，在抑制水輪機部分負荷工況下漩渦作用的同時不影響水輪機在其它工況下的水力性能，并可明顯地抑制水流沿圓周方向的運動，緩解水輪機的水壓脈動，從而改善水輪機運行的穩定性，擴大水輪機的安全運行范圍與工況調節能力。

但是，單純僅靠渦流發生器，還不足以應對工況復雜情況下的渦流。例如，在尾水管內的水流量較小的情況下，尾水管內的流態差，產生的漩渦較多，將會引起劇烈的水壓脈動，就會導致水輪機機組效率較低；嚴重的，甚至會影響水電站機組的安全運行。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供一種尾水管的混合消除渦帶裝置，該尾水管的混合消除渦帶裝置結構簡單、安裝方便、維護經濟、取材廣泛，對不同水頭、不同工況的水電機組，都有提高水輪機尾水管能量恢復系數和改善其穩定性的作用。渦流發生器葉片的體積小，在使用過程中不易產生泥沙和雜質的沉積，所以維護方便、成本低廉。

本發明的技術方案如下：

一種尾水管的混合消除渦帶裝置，其設置在尾水管的擴散段內，包括渦流發生器和消渦裝置；所述渦流發生器包括至少三對均勻間隔固定在所述擴散段內周壁上的金屬葉片；所述消渦裝置位于所述渦流發生器后側；所述消渦裝置包括傘形消渦機構和固定支架；所述傘形消渦機構包括基座和消渦板；所述固定支架豎直固定在所述擴散段內周壁上；所述基座固定在所述固定支架上；所述基座位于所述擴散段的中軸線上；至少三個所述消渦板前端設置在所述基座的外周；所述消渦板末端朝向所述擴散段末端，且所述消渦板末端遠離所述擴散段的中軸線。