本發(fā)明涉及一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)及包含該結(jié)構(gòu)的混流式水輪機(jī)，屬于流體機(jī)械。

背景技術(shù)：

1、隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，中國水電發(fā)展迎來了新的機(jī)遇?；炝魇剿啓C(jī)向更高水頭變幅和超寬容量變幅發(fā)展，但混流式水輪機(jī)振動(dòng)問題突出，是行業(yè)內(nèi)亟待突破的核心問題之一。常規(guī)混流式水輪機(jī)組只有一組活動(dòng)導(dǎo)葉，通過其導(dǎo)葉開度控制水流量?；顒?dòng)導(dǎo)葉在調(diào)整開度過程中，與高速的水流直接接觸，在巨大的沖擊力下活動(dòng)導(dǎo)葉將產(chǎn)生振動(dòng)，并在混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、蝸殼之間產(chǎn)生脫流渦，導(dǎo)致整機(jī)劇烈振動(dòng)，極大的限制了機(jī)組的安全運(yùn)行。相關(guān)技術(shù)中，通常采用優(yōu)化活動(dòng)導(dǎo)葉形狀及限制混流式水輪機(jī)運(yùn)行范圍來緩解機(jī)組振動(dòng)，但效果不加。現(xiàn)有措施難以有效降低水流沖擊活動(dòng)導(dǎo)葉導(dǎo)致的水流壓力脈動(dòng)振源，從而解決機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)及機(jī)組高水頭變幅運(yùn)行問題。水頭大變幅下低水頭并網(wǎng)發(fā)電成功率低和高水頭振動(dòng)是抽蓄機(jī)組和水電機(jī)組面臨的普遍性問題，如何降低發(fā)電過程水力不穩(wěn)定性，具有很重要的研究意義。

2、現(xiàn)有的常規(guī)混流式水輪機(jī)組只有一組活動(dòng)導(dǎo)葉，活動(dòng)導(dǎo)葉在調(diào)整開度過程中，與高速的水流直接接觸，在巨大的沖擊力下將產(chǎn)生振動(dòng)，并在混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、蝸殼之間產(chǎn)生脫流渦，導(dǎo)致整機(jī)劇烈振動(dòng)，限制了機(jī)組的安全運(yùn)行。

3、綜上，現(xiàn)有活動(dòng)導(dǎo)葉在調(diào)整開度過程中存在產(chǎn)生振動(dòng)，并在混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、蝸殼之間產(chǎn)生脫流渦，導(dǎo)致整機(jī)劇烈振動(dòng)的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決活動(dòng)導(dǎo)葉在調(diào)整開度過程中存在產(chǎn)生振動(dòng)，并在混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、蝸殼之間產(chǎn)生脫流渦，導(dǎo)致整機(jī)劇烈振動(dòng)的技術(shù)問題，進(jìn)而提供了一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)及包含該結(jié)構(gòu)的混流式水輪機(jī)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，它包括蝸殼1、固定導(dǎo)葉2、外層活動(dòng)導(dǎo)葉3和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4，外層活動(dòng)導(dǎo)葉3設(shè)置在內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4的徑向外側(cè)，固定導(dǎo)葉2設(shè)置在外層活動(dòng)導(dǎo)葉3的徑向外側(cè)，蝸殼1的內(nèi)部水流依次流經(jīng)固定導(dǎo)葉2、外層活動(dòng)導(dǎo)葉3和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4。

3、外層活動(dòng)導(dǎo)葉3和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4均設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)外層活動(dòng)導(dǎo)葉3和多個(gè)內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4的位置對(duì)應(yīng)布置。

4、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，外層活動(dòng)導(dǎo)葉3的兩端均設(shè)置有頸軸，外層活動(dòng)導(dǎo)葉3通過頸軸安裝在內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4的徑向外側(cè)。

5、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4的兩端均設(shè)置有頸軸，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4通過頸軸安裝在蝸殼1的內(nèi)部。

6、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，外層活動(dòng)導(dǎo)葉3和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4分別配置有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制裝置，所述轉(zhuǎn)動(dòng)控制裝置分別控制外層活動(dòng)導(dǎo)葉3和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4的開度大小。

7、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，本發(fā)明還提供了一種混流式水輪機(jī)，它包括所述的一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)。

8、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，一種混流式水輪機(jī)還包括轉(zhuǎn)輪5，轉(zhuǎn)輪5設(shè)置在蝸殼1的內(nèi)部中心，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4設(shè)置在轉(zhuǎn)輪5的徑向外側(cè)。

9、作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉4均勻布置在轉(zhuǎn)輪5的徑向外側(cè)。

10、本發(fā)明的有益效果：

11、1、本發(fā)明活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)采用兩組活動(dòng)導(dǎo)葉，外層活動(dòng)導(dǎo)葉和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉，外層活動(dòng)導(dǎo)葉設(shè)置在內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉的徑向外側(cè)，水流流過固定導(dǎo)葉后直接沖擊至外圈活動(dòng)導(dǎo)葉，外圈活動(dòng)導(dǎo)葉在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置控制下調(diào)整開度，使進(jìn)入內(nèi)圈活動(dòng)導(dǎo)葉水流沖擊力最小，不產(chǎn)生或產(chǎn)生少量脫流渦，大大降低內(nèi)圈活動(dòng)導(dǎo)葉振動(dòng)，有效的提高整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。

12、2、本發(fā)明活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)采用兩組活動(dòng)導(dǎo)葉，外層活動(dòng)導(dǎo)葉和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉，外層活動(dòng)導(dǎo)葉設(shè)置在內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉的徑向外側(cè)，對(duì)于水頭大變幅下低水頭啟動(dòng)工況來說，兩組活動(dòng)導(dǎo)葉配合調(diào)整開度，使水流撞擊轉(zhuǎn)輪力達(dá)到最小，有效抑制轉(zhuǎn)輪進(jìn)口形成的不穩(wěn)定流動(dòng)引起的壓力場(chǎng)波動(dòng)，降低機(jī)組振動(dòng)，使機(jī)組能夠適應(yīng)水頭大變幅，對(duì)電站水頭要求也將降低。

13、3、本發(fā)明活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)采用兩組活動(dòng)導(dǎo)葉，并且活動(dòng)導(dǎo)葉分別控制調(diào)整活動(dòng)導(dǎo)葉開度，相比于常規(guī)混流式水輪機(jī)單組活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本發(fā)明減少水流對(duì)內(nèi)側(cè)活動(dòng)導(dǎo)葉的沖擊，消除或極大減小了脫流渦的產(chǎn)生，降低機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動(dòng)。拓寬機(jī)組運(yùn)行范圍，解決水頭大變幅下低水頭發(fā)電成功率低和高水頭振動(dòng)問題。

14、4、本發(fā)明一種混流式水輪機(jī)通過兩組活動(dòng)導(dǎo)葉配合調(diào)整開度，有效的降低水流對(duì)活動(dòng)導(dǎo)葉的沖擊力，降低導(dǎo)葉振動(dòng)。從而減少存在于轉(zhuǎn)輪、蝸殼之間的脫流渦結(jié)構(gòu)，降低水輪機(jī)整體異常振動(dòng)，使機(jī)組能適用于更高水頭變幅和更大容量變幅。兩組活動(dòng)導(dǎo)葉配合調(diào)整開度，降低活動(dòng)導(dǎo)葉小開度的“阻塞”影響，混流式水輪機(jī)內(nèi)部動(dòng)靜干涉和不穩(wěn)定性流動(dòng)引起的時(shí)均壓力變化幅值也會(huì)減小。拓寬機(jī)組運(yùn)行范圍，解決水頭大變幅下低水頭發(fā)電問題和高水頭振動(dòng)問題。

技術(shù)特征：

1.一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括蝸殼(1)、固定導(dǎo)葉(2)、外層活動(dòng)導(dǎo)葉(3)和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)，外層活動(dòng)導(dǎo)葉(3)設(shè)置在內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)的徑向外側(cè)，固定導(dǎo)葉(2)設(shè)置在外層活動(dòng)導(dǎo)葉(3)的徑向外側(cè)，蝸殼(1)的內(nèi)部水流依次流經(jīng)固定導(dǎo)葉(2)、外層活動(dòng)導(dǎo)葉(3)和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，其特征在于，外層活動(dòng)導(dǎo)葉(3)的兩端均設(shè)置有頸軸，外層活動(dòng)導(dǎo)葉(3)通過頸軸安裝在內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)的徑向外側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，其特征在于，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)的兩端均設(shè)置有頸軸，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)通過頸軸安裝在蝸殼(1)的內(nèi)部。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，其特征在于，外層活動(dòng)導(dǎo)葉(3)和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)控制開度大小。

5.一種混流式水輪機(jī)，其特征在于它包括權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要6所述一種混流式水輪機(jī)，其特征在于它還包括轉(zhuǎn)輪(5)，轉(zhuǎn)輪(5)設(shè)置在蝸殼(1)的內(nèi)部中心，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)設(shè)置在轉(zhuǎn)輪(5)的徑向外側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要7所述一種混流式水輪機(jī)，其特征在于，內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉(4)均勻布置在轉(zhuǎn)輪(5)的徑向外側(cè)。

技術(shù)總結(jié)
一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)及包含該結(jié)構(gòu)的混流式水輪機(jī)，屬于流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了活動(dòng)導(dǎo)葉在調(diào)整開度過程中存在產(chǎn)生振動(dòng)，并在混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、蝸殼之間產(chǎn)生脫流渦，導(dǎo)致整機(jī)劇烈振動(dòng)的技術(shù)問題，進(jìn)而提供了一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)及包含該結(jié)構(gòu)的混流式水輪機(jī)。一種活動(dòng)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，包括蝸殼、固定導(dǎo)葉、外層活動(dòng)導(dǎo)葉和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉，外層活動(dòng)導(dǎo)葉設(shè)置在內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉的徑向外側(cè)，固定導(dǎo)葉設(shè)置在外層活動(dòng)導(dǎo)葉的徑向外側(cè)，蝸殼的內(nèi)部水流依次流經(jīng)固定導(dǎo)葉、外層活動(dòng)導(dǎo)葉和內(nèi)層活動(dòng)導(dǎo)葉。不產(chǎn)生或產(chǎn)生少量脫流渦，大大降低內(nèi)圈活動(dòng)導(dǎo)葉振動(dòng)，有效的提高整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。本發(fā)明用于混流式水輪機(jī)。

技術(shù)研發(fā)人員：魏顯著,劉瀟蔚,張銳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱大電機(jī)研究所有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14