混流式水泵水輪的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種混流式水泵水輪機(jī)，包括蝸殼、固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和尾水管，所述轉(zhuǎn)輪位于蝸殼內(nèi)中部，所述固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉分布在蝸殼內(nèi)靠近轉(zhuǎn)輪處，所述尾水管上接蝸殼底面中部，所述轉(zhuǎn)輪主要由上冠、下環(huán)及葉片組成，所述葉片位于上冠和下環(huán)之間，所述葉片成組沿下環(huán)的圓周分布，每組葉片由一個長葉片、一個中長葉片和兩個短葉片組成，其中一個短葉片作為第一短葉片位于該組葉片的長葉片與中長葉片之間，另一個短葉片作為第二短葉片位于該組葉片的中長葉片與相鄰組葉片的長葉片之間。本實(shí)用新型“S”區(qū)曲線的彎曲程度明顯減輕，二次流損失更小，流場的流動性能得到改善，保證了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低了機(jī)組發(fā)生振動的可能性。
【專利說明】混流式水泵水輪機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水泵水輪機(jī)，特別涉及一種混流式水泵水輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]抽水蓄能電站是利用電網(wǎng)中負(fù)荷低谷時的電力，由下水庫抽水到上水庫蓄能，待電網(wǎng)高峰負(fù)荷時，放水回到下水庫發(fā)電的水電站，又稱蓄能式水電站。它不僅能夠調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相，還承擔(dān)緊急事故備用，保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，同時還能夠改善能源結(jié)構(gòu)、緩解用水矛盾。
[0003]目前，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對抽水蓄能電站的要求也越來越高，抽水蓄能機(jī)組作為電站機(jī)組的核心部件，其安全穩(wěn)定高效運(yùn)行極為重要。抽水蓄能機(jī)組中的水泵水輪機(jī)既要滿足在水泵工況下運(yùn)行，又要在水輪機(jī)工況下運(yùn)行。與常規(guī)的機(jī)組相比，工況更加復(fù)雜多變。然而，現(xiàn)有的水泵水輪機(jī)還存在以下缺陷:(1)水泵水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片一般為7個或9個，轉(zhuǎn)輪出口的空間較小，水力損失及二次流損失很大，嚴(yán)重影響了水泵水輪機(jī)的運(yùn)行效率；⑵由于抽水蓄能電站的特殊用途，使機(jī)組不可避免地運(yùn)行在偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，比如在部分負(fù)荷區(qū)，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪進(jìn)口動靜干涉現(xiàn)象劇烈，尾水管壓力脈動也較大，尤其在S區(qū)，運(yùn)行工況的不穩(wěn)定現(xiàn)象極為突出；(3)由于轉(zhuǎn)輪的葉片背面脫流情況嚴(yán)重，引起轉(zhuǎn)輪進(jìn)口高強(qiáng)度的空化等一系列問題，嚴(yán)重影響著抽水蓄能電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]中國實(shí)用新型專利申請(專利申請?zhí)?01110183170.4)公開了一種混流式水泵水輪機(jī)長短葉片轉(zhuǎn)輪，包括一個上冠、一個下環(huán)、若干個經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的長葉片和短葉片。通過對長葉片和短葉片的包角、葉片的進(jìn)出口角、短葉片軸面流道的長度，短葉片到相鄰長葉片背面開口的大小等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以使水輪機(jī)工況部分負(fù)荷條件下尾水管壓力脈動大大降低，轉(zhuǎn)輪直徑減小，從而提高轉(zhuǎn)輪效率。但是，該長短葉片轉(zhuǎn)輪還存在以下缺點(diǎn):由于水泵水輪機(jī)葉片間流道較長，在“S”區(qū)葉片間產(chǎn)生的流動漩渦十分嚴(yán)重，對流場穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性問題依然存在。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種可大大降低“S”區(qū)渦強(qiáng)度、提高流場穩(wěn)定性的混流式水泵水輪機(jī)。
[0006]本實(shí)用新型的上述目的是通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:一種混流式水泵水輪機(jī)，包括蝸殼、固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和尾水管，所述轉(zhuǎn)輪位于蝸殼內(nèi)中部，所述固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉分布在蝸殼內(nèi)靠近轉(zhuǎn)輪處，所述尾水管上接蝸殼底面中部，所述轉(zhuǎn)輪主要由上冠、下環(huán)及葉片組成，所述葉片位于上冠和下環(huán)之間，其特征在于:所述葉片成組沿下環(huán)的圓周分布，每組葉片由一個長葉片、一個中長葉片和兩個短葉片組成，其中一個短葉片作為第一短葉片位于該組葉片的長葉片與中長葉片之間，另一個短葉片作為第二短葉片位于該組葉片的中長葉片與相鄰組葉片的長葉片之間。
[0007]本實(shí)用新型每組葉片由一個長葉片、一個中長葉片和兩個短葉片組成，在“S區(qū)”葉片間產(chǎn)生的漩渦可以被有力的分解，渦強(qiáng)度大大降低，且兩個短葉片產(chǎn)生的尾流漩渦可以相互作用，消除了其進(jìn)一步發(fā)展成較大漩渦的可能性；S區(qū)曲線的彎曲程度明顯減輕，二次流損失更小，流場的流動性能得到改善，保證了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低了機(jī)組發(fā)生振動的可能性。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述中長葉片的包角與長葉片的包角#的關(guān)系為押=O _ 4 ~ O _ 5爐/，所述第一短葉片、第二短葉片的包角辦與長葉片的包角#的關(guān)系均為(ps = 0.18 ?0.21爐/ ο
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn),所述中長葉片的葉片出口安放角β2 = 6.8°?7.7°，所述第一短葉片、第二短葉片的出口安放角β3 = 14.2°?18.4°、長葉片的出口安放角 β I = 14.2。?18.4°。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式，每組葉片的中長葉片位于該組葉片的長葉片與相鄰組葉片的長葉片的中間位置，每組葉片的第一短葉片位于該組葉片的長葉片和中長葉片的中間位置，每組葉片的第二短葉片位于該組葉片的中長葉片和相鄰組葉片的長葉片的中間位置。
[0011]本實(shí)用新型所述長葉片的中間截面型線方程為:
[0012]y = -0.3696χ3-0.232χ2_0.02173χ_0.7814
[0013]y = -0.2821x3-0.08044x2+0.08556x_0.8003
[0014]所述中長葉片的中間截面型線方程為:
[0015]y = -0.02083χ3+0.2262χ2+0.1683χ_1.079
[0016]y = -0.05556x3+0.1652x2+0.2243x_1.057
[0017]第一短葉片的中間截面型線方程為:
[0018]y =-1.391χ2-5.572χ-5.431
[0019]y = -0.7052χ2-3.276χ_3.651
[0020]第二短葉片的中間截面型線方程為:
[0021]y = 0.1875χ2+0.1335χ_1.306
[0022]y = 0.45χ2+0.832χ_0.9219
[0023]優(yōu)選地，本實(shí)用新型所述的葉片為5組。在保證水輪機(jī)組流量和出力的情況下，大大改善了流場的流動性能。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下顯著的效果:
[0025]本實(shí)用新型葉片間的漩渦可以被有力的分解，渦強(qiáng)度大大降低，而且兩個短葉片產(chǎn)生的尾流漩渦可以互相作用，消除了其進(jìn)一步發(fā)展成較大漩渦的可能性；S區(qū)曲線的彎曲程度明顯減輕，二次流損失更小，流場的流動性能得到改善，保證了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低了機(jī)組發(fā)生振動的可能性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)圖；[0029]圖3為本實(shí)用新型固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖4為本實(shí)用新型長葉片、中長葉片中間截面示意圖；
[0031]圖5為本實(shí)用新型短葉片中間截面示意圖；
[0032]圖6為本實(shí)用新型長、中長、短葉片包角及葉片出口安放角示意圖；
[0033]圖7為本實(shí)用新型葉片在上冠上分布示意圖；
[0034]圖8為本實(shí)用新型葉片在下環(huán)上分布示意圖。
[0035]圖中:1_蝸殼；2-固定導(dǎo)葉；3-活動導(dǎo)葉；4-轉(zhuǎn)輪；5-尾水管;6_上冠;7_下環(huán)；8-葉片；9-長葉片；10-中長葉片；11-短葉片，12-第一短葉片，13-第二短葉片。
【具體實(shí)施方式】
[0036]如圖1?8所示，是本實(shí)用新型一種混流式水泵水輪機(jī)，包括蝸殼1、固定導(dǎo)葉2、活動導(dǎo)葉3、轉(zhuǎn)輪4和尾水管5，轉(zhuǎn)輪4位于蝸殼I內(nèi)中部，固定導(dǎo)葉2和活動導(dǎo)葉3分布在蝸殼I內(nèi)靠近轉(zhuǎn)輪4處，尾水管5上接蝸殼I底面中部，轉(zhuǎn)輪5主要由上冠6、下環(huán)7及葉片8組成，葉片8位于上冠6和下環(huán)7之間，葉片8成組沿下環(huán)7的圓周分布，在本實(shí)施例中，葉片為5組，每組葉片由長葉片9、中長葉片10和兩個短葉片11組成，其中一個短葉片作為第一短葉片12位于長葉片9與中長葉片10之間，另一個短葉片作為第二短葉片13位于中長葉片10與相鄰組葉片的長葉片9之間。每組葉片的中長葉片10位于該組葉片的長葉片9與相鄰組葉片的長葉片9的中間位置，每組葉片的第一短葉片12位于該組葉片的長葉片9和中長葉片10的中間位置，每組葉片的第二短葉片13位于該組葉片的中長葉片10和相鄰組葉片的長葉片9的中間位置。
[0037]中長葉片10的包角是長葉片9的包角#的0.4倍，第一短葉片12、第二短葉片13的包角辦均是長葉片9的包角#的0.20倍。中長葉片10的葉片出口安放角β 2=7.0°，第一短葉片12、第二短葉片13的出口安放角β3=16.5°，長葉片9的出口安放角β:=16.0°，參見圖6。
[0038]如圖4、5所不,長葉片9、中長葉片10和短葉片11的中間截面設(shè)計(jì)成兩段首尾相接的曲線組成的閉合曲線，從長葉片9中間截面型線上取22個點(diǎn)，各點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種混流式水泵水輪機(jī)，包括蝸殼、固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪和尾水管，所述轉(zhuǎn)輪位于蝸殼內(nèi)中部，所述固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉分布在蝸殼內(nèi)靠近轉(zhuǎn)輪處，所述尾水管上接蝸殼底面中部，所述轉(zhuǎn)輪主要由上冠、下環(huán)及葉片組成，所述葉片位于上冠和下環(huán)之間，其特征在于:所述葉片成組沿下環(huán)的圓周分布，每組葉片由一個長葉片、一個中長葉片和兩個短葉片組成，其中一個短葉片作為第一短葉片位于該組葉片的長葉片與中長葉片之間，另一個短葉片作為第二短葉片位于該組葉片的中長葉片與相鄰組葉片的長葉片之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混流式水泵水輪機(jī)，其特征在于:所述中長葉片的包角0〃是長葉片的包角0.4~0.5倍，所述第一短葉片、第二短葉片的包角辦灼是長葉片的包角φ?的0.18~0.21倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混流式水泵水輪機(jī)，其特征在于:所述中長葉片的葉片出口安放角β2 = 6.8°~7.7°，所述第一短葉片、第二短葉片的出口安放角β3 =14.2°~18.4°，長葉片的出口安放角β I = 14.2°~18.4°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混流式水泵水輪機(jī)，其特征在于:每組葉片的中長葉片位于該組葉片的長葉片與相鄰組葉片的長葉片的中間位置，每組葉片的第一短葉片位于該組葉片的長葉片和中長葉片的中間位置，每組葉片的第二短葉片位于該組葉片的中長葉片和相鄰組葉片的長葉片的中間位置。
5.根據(jù)權(quán)利 要求4所述的混流式水泵水輪機(jī)，其特征在于:所述葉片為5組。
【文檔編號】F03B3/12GK203783799SQ201320842123
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】姚澤, 王正偉, 閻宗國, 支發(fā)林, 黃青松, 楊靜, 徐廣文, 李璽 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 清華大學(xué)