CN104100433A - 混流式水泵水轮机转轮 - Google Patents

混流式水泵水轮机转轮 Download PDF

Info

Publication number
CN104100433A
CN104100433A CN201410332158.9A CN201410332158A CN104100433A CN 104100433 A CN104100433 A CN 104100433A CN 201410332158 A CN201410332158 A CN 201410332158A CN 104100433 A CN104100433 A CN 104100433A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curvature
circular arc
ratio
lower ring
mixed flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410332158.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104100433B (zh
Inventor
周大庆
陈洋
张蓝国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Hehai Technology Co Ltd
Hohai University HHU
Original Assignee
Nanjing Hehai Technology Co Ltd
Hohai University HHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Hehai Technology Co Ltd, Hohai University HHU filed Critical Nanjing Hehai Technology Co Ltd
Priority to CN201410332158.9A priority Critical patent/CN104100433B/zh
Publication of CN104100433A publication Critical patent/CN104100433A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104100433B publication Critical patent/CN104100433B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种混流式水泵水轮机转轮，上冠(1)，所述上冠(1)为曲面，所述曲面的母线为四段不同曲率的圆弧形成；下环(2)，其环中心设有出口，下环(2)为曲面，所述曲面的母线为三段不同曲率的圆弧形成；多个叶片(3)，夹设于所述上冠(1)与所述下环(2)之间，所述多个叶片(3)呈空间扭曲状，且沿下环的呈圆周分布。采用本发明转轮可提高扬程，水轮机和水泵工况得到优化，且其能量转换效率高。

Description

混流式水泵水轮机转轮
技术领域
本发明涉及一种水泵水轮机转轮，具体地说涉及一种混流式水泵水轮机转轮。
背景技术
随着科技的进步，单级可逆式蓄能机组正向大容量发展，近来，我国各大电网迅速发展，大批大容量燃煤机组的投运以及沿海缺能源地区核电站的建设，相应需要建设一些调峰蓄能电站。
转轮承担着能量转化的任务，是水力机械的核心部件，转轮的水力性能直接影响水泵水轮机组的特性。转轮的水力开发是水泵水轮机研发的关键。
目前，现有的混流式水泵水轮机转轮的水流沿径向进入转轮，然后基本上沿轴向自转轮流出的水泵水轮机。转轮形状类似水泵,适用水头一般100～600m，超过600m水头时一般采用两只或两只以上转轮串联组成多级式。现有技术中，没有考虑到流道参数与叶片参数影响转轮及其性能。
而本发明提供的混流式水泵水轮机转轮，采用单转轮可以提高扬程超过600m以上，且利用简单的结构可使水轮机和水泵工况性能优化，且其能量转换效率高。
发明内容
有鉴于此，本发明克服了现有技术的不足，提供一种混流式水泵水轮机转轮，采用本发明转轮可提高扬程，水轮机和水泵工况得到优化，且其能量转换效率高。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种混流式水泵水轮机转轮，其包括：上冠(1)，所述上冠(1)为曲面，所述曲面的母线由四段不同曲率的圆弧形成；下环(2)，所述下环(2)为曲面，所述曲面的母线由三段不同曲率的圆弧形成；多个叶片(3)，夹设于所述上冠(1)与所述下环(2)之间，所述多个叶片(3)呈空间扭曲状，且沿下环的呈圆周分布。
作为本发明的一种改进，所述叶片还包括进水边(4)和出水边(5)，所述下环中心设有出口，其中，所述出水边(5)与上冠(1)具有第一连接点，所述出水边(5)与下环(2)具有第二连接点，所述进水边(4)的直径为D1，所述出口直径为D2，D2与D1比值为0.452～0.456，所述进水边(4)的高度为h，h与D1比值为0.068～0.072，转轮出口到所述进水边(4)中点垂直距离为h1，h1与D1比值为0.183～0.187，所述第一连接点的直径为D4，D4与D1比值为0.114～0.118，所述第二连接点的直径为D5，D5与D1比值为0.193～0.197。
作为本发明的一种改进，所述叶片(3)包角α为144°～148°。
作为本发明的一种改进，所述叶片(3)的断面形状为翼型，所述翼型采用最大相对厚度为6.0％的NACA0006薄对称翼型。
作为本发明的一种改进，所述叶片(3)在所述上冠(1)处的断面骨线长度L1与D1比值为0.821～0.825，所述下环(2)的断面骨线长度L2与D1比值为0.854～0.858。
作为本发明的一种改进，所述四段不同曲率的圆弧具体为第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧，所述第一圆弧的曲率中心坐标为(0.231D1，-0.152D1)，且曲率半径为0.161D1；所述第二圆弧的曲率中心坐标为(0.276D1，-0.193D1)，且曲率半径为0.222D1；所述第三圆弧的曲率中心坐标为(0.350D1，-0.645D1)，且曲率半径为0.680D1；所述第四圆弧的C4曲率中心坐标为(0.457D1，-9.683D1)，且曲率半径为9.718D1。
作为本发明的一种改进，所述三段不同曲率的圆弧具体为第五圆弧、第六圆弧、第七圆弧，所述第五圆弧的曲率中心坐标为(0.365D1，-0.235D1)，且曲率半径为0.191D1；所述第六圆弧的曲率中心坐标为(0.399D1，-0.327D1)，且曲率半径为0.289D1；所述第七圆弧的曲率中心坐标为(0.470D1，-1.166D1)，且曲率半径为1.131D1。
作为本发明的一种改进，还包括在所述上冠(1)上分布的两相邻所述叶片(3)在所述进口边相距L3，L3与D1比值为0.432～0.436，其在所述出口边相距L4,L4与D1比值为0.099～0.103，在所述下环上分布的两相邻叶片(3)在所述进口边相距L5，L5与D1比值为0.432～0.436，其在所述出口边相距L6，L6与D1比值为0.168～0.172。
作为本发明的一种改进，所述叶片的数量为7个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种混流式水泵水轮机转轮采用7个带有翼型的长弯曲叶片，结构简单，水泵工况下，扬程可达600m以上，水轮机和水泵工况达到双优，能量转换效率高。
附图说明
图1是本发明的转轮整体结构示意图；
图2是本发明的转轮子午截面流道示意图；
图3是本发明的转轮叶片翼型示意图；
图4是本发明的转轮叶片上冠翼型弯度示意图；
图5是本发明的转轮叶片下环翼型弯度示意图；
图6是本发明的转轮叶片包角示意图；
图7是本发明的转轮叶片与上冠交接处截面图；
图8是本发明的转轮叶片与下环交接处截面图；
图9是本发明的叶片三视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1是本发明的转轮整体结构示意图。如图1所示，本发明提供一种混流式水泵水轮机转轮，其包括上冠1，下环2，以及安装在所述上冠1下环2之间的的空间扭曲叶片3，优选地，所述叶片3的数量为7个。
图2是本发明的转轮子午截面流道示意图。如图1、图2所示，叶片3两端分别为进水边4和出水边5，水轮机工况下水流从进水边4径向流入又从出水边5轴向流出；出水边5与上冠1的连接点为A，与下环2的连接点为B，所述叶片3进水边4对应直径为D1，转轮出口直径为D2，其特征是D2与D1比值为0.452～0.456，进水边4高h与D1比值为0.068～0.072，转轮出口到进水边4中点垂直距离h1与D1比值为0.183～0.187，A处所对应直径D4与D1比值为0.114～0.118，B处对应直径D5与D1比值为0.193～0.197。叶片3在上冠1处的断面骨线长度L1与D1比值为0.821～0.825，在下环2处的断面骨线长度L2与D1比值为0.854～0.858。与上冠处连接的两个相邻叶片3之间的进口处相距L3与D1比值为0.432～0.436，出口处相距L4与D1比值为0.099～0.103，与下环处连接的两个相邻叶片3之间的进口处相距L5与D1比值为0.432～0.436，出口处相距L6与D1比值为0.168～0.172。
图3是本发明的转轮叶片翼型示意图。如图3，叶片3断面形状为翼型，优选地，翼型可采用最大相对厚度为6.0％的NACA0006薄对称翼型，最大相对厚度的位置在29.5％～29.9％弦长处，其上冠1处叶片3弯度即翼剖面曲线离弦线的最大距离与弦长度的比值L7/L8为37.4％～37.8％，下环2处叶片3弯度L9/L10为33.6％～34.0％。
图4是本发明的转轮叶片上冠翼型弯度示意图。如图4所示，上冠1为曲面，其母线为四段不等的曲率圆弧，C1曲率中心坐标为(0.231D1，-0.152D1)，曲率半径r1为0.161D1；C2曲率中心坐标为(0.276D1，-0.193D1)，曲率半径r2为0.222D1；C3曲率中心坐标为(0.350D1，-0.645D1)，曲率半径r3为0.680D1；C4曲率中心坐标为(0.457D1，-9.683D1)，曲率半径r4为9.718D1。
图5是本发明的转轮叶片下环翼型弯度示意图。如图5所示，所述下环2也为曲面，其母线为三段不等的曲率圆弧，C5曲率中心坐标为(0.365D1，-0.235D1)，曲率半径r5为0.191D1；C6曲率中心坐标为(0.399D1，-0.327D1)，曲率半径r6为0.289D1；C7曲率中心坐标为(0.470D1，-1.166D1)，曲率半径r7为1.131D1。
图6是本发明的转轮叶片包角示意图。如图6所示，叶片3包角为144°～148°。
图7是本发明的转轮叶片与上冠交接处截面图。如图7所示，还包括所述上冠1上分布的两相邻所述叶片3在所述进口边相距L3，L3与D1比值为0.432～0.436，在所述上冠1上分布的两相邻所述叶片3在所述出口边相距L4,L4与D1比值为0.099～0.103。
图8是本发明的转轮叶片与下环交接处截面图。如图8所示，所述下环上分布的两相邻叶片3在所述进口边相距L5，L5与D1比值为0.432～0.436，所述下环上分布的两相邻叶片3在所述出口边相距L6，L6与D1比值为0.168～0.172。
图9是本发明的叶片三视图。如图9所示,所述叶片3在所述上冠1处的断面骨线长度L1与D1比值为0.821～0.825，所述下环2的断面骨线长度L2与D1比值为0.854～0.858。
本发明的一种混流式水泵水轮机转轮采用7个带有翼型的长弯曲叶片，结构简单，水泵工况下，扬程可达600m以上，水轮机和水泵工况达到双优，能量转换效率高。
以下是几个具体实施例：
实施例1
叶轮直径D1为4.270m，水轮机工况下，工作水头为640.0m，转轮额定转速为500r/min，实测流量53.665m3/s，轴功率312.141MW，转轮效率97.69％。
实施例2
叶轮直径D1为4.270m，水轮机工况下，工作水头为687.7m，转轮额定转速为500r/min，实测流量58.030m3/s，轴功率355.579MW，转轮效率97.57％。
实施例3
叶轮直径D1为4.270m，水轮机工况下，工作水头为611.6m，转轮额定转速为500r/min，实测流量51.600m3/s，轴功率284.766MW，转轮效率96.64％。
实施例4
叶轮直径D1为4.270m，水泵工况下，工作流量为46.1m3/s，转轮额定转速为500r/min，实测扬程可达626.1m，所需输入功率311.185MW，转轮效率96.18％。
实施例5
叶轮直径D1为4.270m，水泵工况下，工作流量为35.6m3/s，转轮额定转速为500r/min，实测扬程可达618.8m，所需输入功率261.966MW，转轮效率91.41％。
实施例6
叶轮直径D1为4.270m，水泵工况下，工作流量为45.33m3/s，转轮额定转速为500r/min，实测扬程可达615.3m，所需输入功率311.215MW，转轮效率95.56％。
本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种混流式水泵水轮机转轮，其包括：
上冠(1)，所述上冠(1)为曲面，所述曲面的母线由四段不同曲率的圆弧形成；下环(2)，所述下环(2)为曲面，所述曲面的母线由三段不同曲率的圆弧形成；多个叶片(3)，夹设于所述上冠(1)与所述下环(2)之间，所述多个叶片(3)呈空间扭曲状，且沿下环的呈圆周分布。
2.根据权利要求1所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：所述叶片还包括进水边(4)和出水边(5)，所述下环中心设有出口，其中，所述出水边(5)与上冠(1)具有第一连接点，所述出水边(5)与下环(2)具有第二连接点，所述进水边(4)的直径为D1，所述出口直径为D2，D2与D1比值为0.452～0.456，所述进水边(4)的高度为h，h与D1比值为0.068～0.072，转轮出口到所述进水边(4)中点垂直距离为h1，h1与D1比值为0.183～0.187，所述第一连接点的直径为D4，D4与D1比值为0.114～0.118，所述第二连接点的直径为D5，D5与D1比值为0.193～0.197。
3.根据权利要求1或2所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：所述叶片(3)包角α为144°～148°。
4.根据权利要求1所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：所述叶片(3)
的断面形状为翼型，所述翼型采用最大相对厚度为6.0％的NACA0006薄对称翼型。
5.根据权利要求1所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：所述叶片(3)在所述上冠(1)处的断面骨线长度L1与D1比值为0.821～0.825，所述下环(2)的断面骨线长度L2与D1比值为0.854～0.858。
6.根据权利要求1所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：所述四段不同曲率的圆弧具体为第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧，所述第一圆弧的曲率中心坐标为(0.231D1，-0.152D1)，且曲率半径为0.161D1；所述第二圆弧的曲率中心坐标为(0.276D1，-0.193D1)，且曲率半径为0.222D1；所述第三圆弧的曲率中心坐标为(0.350D1，-0.645D1)，且曲率半径为0.680D1；所述第四圆弧的C4曲率中心坐标为(0.457D1，-9.683D1)，且曲率半径为9.718D1。
7.根据权利要求1所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：所述三段不同
曲率的圆弧具体为第五圆弧、第六圆弧、第七圆弧，所述第五圆弧的曲率中心坐标为(0.365D1，-0.235D1)，且曲率半径为0.191D1；所述第六圆弧的曲率中心坐标为(0.399D1，-0.327D1)，且曲率半径为0.289D1；所述第七圆弧的曲率中心坐标为(0.470D1，-1.166D1)，且曲率半径为1.131D1。
8.根据权利要求2所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：还包括在所述上冠(1)上分布的两相邻所述叶片(3)在所述进水边相距L3，L3与D1比值为0.432～0.436，其在所述出水边相距L4,L4与D1比值为0.099～0.103，在所述下环上分布的两相邻叶片(3)在所述进水边相距L5，L5与D1比值为0.432～0.436，其在所述出水边相距L6，L6与D1比值为0.168～0.172。
9.根据权利要求1所述的一种混流式水泵水轮机转轮，其特征在于：所述叶片的数量为7个。
CN201410332158.9A 2014-07-11 2014-07-11 混流式水泵水轮机转轮 Expired - Fee Related CN104100433B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410332158.9A CN104100433B (zh) 2014-07-11 2014-07-11 混流式水泵水轮机转轮

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410332158.9A CN104100433B (zh) 2014-07-11 2014-07-11 混流式水泵水轮机转轮

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104100433A true CN104100433A (zh) 2014-10-15
CN104100433B CN104100433B (zh) 2016-08-31

Family

ID=51668893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410332158.9A Expired - Fee Related CN104100433B (zh) 2014-07-11 2014-07-11 混流式水泵水轮机转轮

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104100433B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107725251A (zh) * 2017-10-10 2018-02-23 河海大学 应用于低水头抽水蓄能电站的可逆式水泵水轮机转轮
CN110909436A (zh) * 2019-12-05 2020-03-24 武汉大学 一种叶轮叶片和叶轮叶片前缘波形确定方法及喷水推进泵

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB161569A (en) * 1920-04-13 1922-10-02 Lewis Ferry Moody Improvements in and relating to hydraulic turbines
CN201284717Y (zh) * 2008-11-10 2009-08-05 王贻学 一种水轮机的叶轮
CN101560940A (zh) * 2009-05-27 2009-10-21 南京星飞冷却设备有限公司 应用于水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机
CN102116311A (zh) * 2010-12-30 2011-07-06 上海阿波罗机械股份有限公司 一种核电站用凝结水泵上的首级叶轮

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB161569A (en) * 1920-04-13 1922-10-02 Lewis Ferry Moody Improvements in and relating to hydraulic turbines
CN201284717Y (zh) * 2008-11-10 2009-08-05 王贻学 一种水轮机的叶轮
CN101560940A (zh) * 2009-05-27 2009-10-21 南京星飞冷却设备有限公司 应用于水动节能冷却塔的直联低速小型混流式水轮机
CN102116311A (zh) * 2010-12-30 2011-07-06 上海阿波罗机械股份有限公司 一种核电站用凝结水泵上的首级叶轮

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107725251A (zh) * 2017-10-10 2018-02-23 河海大学 应用于低水头抽水蓄能电站的可逆式水泵水轮机转轮
CN110909436A (zh) * 2019-12-05 2020-03-24 武汉大学 一种叶轮叶片和叶轮叶片前缘波形确定方法及喷水推进泵
CN110909436B (zh) * 2019-12-05 2021-10-08 武汉大学 一种叶轮叶片和叶轮叶片前缘波形确定方法及喷水推进泵

Also Published As

Publication number Publication date
CN104100433B (zh) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106194819B (zh) 一种基于斜v对称翼型的双向轴流泵叶轮的设计方法
CN201581936U (zh) 大型60Hz汽轮机专用末级叶片
CN105927458B (zh) 一种超低水头倒灌式钟型水轮机
CN103912435B (zh) 一种小水电轴流式水轮机转轮
CN104100433A (zh) 混流式水泵水轮机转轮
CN103912434B (zh) 一种小水电轴流式水轮机装置
CN103994095B (zh) 一种多相混输轴流泵叶轮的设计方法
CN109139334B (zh) 一种混流式长短叶片水轮机
CN103114953A (zh) 混流式水轮机反向s型长短叶片转轮
CN202194767U (zh) 轴流式水轮机新型转轮
CN103807084A (zh) 水轮机转轮体内的消涡装置
CN112360660B (zh) 一种长短叶片型可逆式水泵水轮机
CN105863930B (zh) 一种小型一体式水轮发电机组
CN202250249U (zh) 全转速汽轮机1300mm末级动叶片
CN202417814U (zh) 混合型垂直轴风力发电机风轮
CN201621002U (zh) 多段组合式风叶
CN204755389U (zh) 一种三元流节能水泵
CN203548330U (zh) 一种轴流风轮
CN108194150B (zh) 一种工业汽轮机大负荷高效调节级静叶片
CN2828322Y (zh) 一种大型全转速汽轮机末级、次末级叶片
CN108266234B (zh) 一种工业汽轮机高效转鼓级静叶片
CN109101722B (zh) 一种涡轮机叶片复合成型设计方法
CN215980126U (zh) 用于离心泵进口消除预旋装置
CN102022280B (zh) 聚能-遮蔽的升力型立轴风力或水力机设计方法
CN202926400U (zh) 一种60Hz汽轮机专用末级叶片

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160831