CN111720252A - 一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机 - Google Patents

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Abstract

一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，蜗壳状引水室上面固定装有盖板，盖板上部装有轴承室，轴承室内装有轴承，主轴下端伸进蜗壳状引水室，一级混流式转轮和二级轴流式转轮装在主轴上，一级混流式转轮与蜗壳状引水室连接，出水室与蜗壳状引水室周边连接，水流经导水叶改变水流环量后，进入一级混流式转轮，转换70%~80%的环量，然后进入二级轴流式转轮转换剩余20%~30%的环量，一级混流式转轮叶片进口夹角β11为130°~160°，出口夹角β12为40°~70°，二级轴流式转轮叶片进口夹角β21为40°~70°，出口夹角β22为10°~40°，设计新颖独特，运行稳定、效率高，解决了混流式水轮机叶片过于弯曲、效率较低、难焊接的问题，社会和经济效益显著。

Description

一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机
技术领域
本发明涉及水轮机，特别是一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机。
背景技术
循环水系统中存在一定的富裕压力能，可以使用水轮机回收并用于驱动风机，达到替代电机、减速箱并实现节能减排的目的，实际应用中，直连风机的单级冷却塔水轮机具有超低比转速的特点，设计出的叶片弯曲程度极大，由于结构上存在的不足，运行中叶片容易产生脱流，影响机组的运行效率和稳定性，由于叶片弯曲流道狭小导致焊接困难，解决超低比转速水轮机叶片弯曲程度大，导致效率较低、难焊接是亟需解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，有效解决单机超低比转速混流式水轮叶片弯曲程度大，效率低、难焊接的问题。
为实现上述目的，本发明解决的技术方案是一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，包括转轮和蜗壳状引水室，所述的蜗壳状引水室上面固定装有盖板，盖板上部经支撑装有轴承室，轴承室内中心上、下对称装有轴承，主轴装在轴承内，伸出轴承的主轴上端与另设的外部负载连接，主轴下端穿过盖板伸进蜗壳状引水室，盖板上面的主轴上装有轴封，所述的转轮包括一级混流式转轮和二级轴流式转轮，一级混流式转轮和二级轴流式转轮转向相同，从上至下呈接力式装在主轴上，一级混流式转轮进口外周与蜗壳状引水室的出口连接，蜗壳状引水室与一级混流式转轮之间连通的管道内装有均布的导水叶，一级混流式转轮的出口与二级轴流式转轮的进口连通，二级轴流式转轮装在出水室中心内的主轴下端，出水室的进口与蜗壳状引水室的出口周边密封固定连接在一起，当进入蜗壳状引水室的水流经导水叶改变水流环量后，以无撞击方式首先进入一级混流式转轮，并转换70%~80%的环量，然后进入二级轴流式转轮转换剩余20%~30%的环量，一级混流式转轮叶片进口与水平方向夹角β11为130°~160°，出口与水平方向夹角β12为40°~70°，二级轴流式转轮叶片进口与水平方向夹角β21为40°~70°，出口与水平方向夹角β22为10°~40°，通过增加二级轴流式转轮转换部分环量以减小一级混流式转轮分配的环量，增加一级混流式转轮出口安放角，减小一级混流式转轮叶片弯曲程度，提升机组整体效率。
本发明设计新颖独特，操作方便，运行稳定、效率高、生产简单，利用混流式水轮机出口空间增加轴流式转轮，将环量在两级转轮之间合理分配，解决了使用单机超低比转速混流式水轮机时叶片过于弯曲、效率较低、难焊接的问题，社会和经济效益显著。
附图说明
图1是本发明结构剖视图。
图2是本发明结构侧视图。
图3是本发明结构俯视图（半剖）。
图4是本发明一级混流式转轮叶片图。
图5是本发明二级轴流式转轮叶片图。
具体实施方式
以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。
结合附图给出，一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，包括转轮和蜗壳状引水室，所述的蜗壳状引水室1上面固定装有盖板6，盖板6上部经支撑12装有轴承室11，轴承室11内中心上、下对称装有轴承10，主轴8装在轴承10内，伸出轴承10的主轴8上端与另设的外部负载连接，主轴8下端穿过盖板6伸进蜗壳状引水室1，盖板6上面的主轴8上装有轴封9，所述的转轮包括一级混流式转轮3和二级轴流式转轮4，一级混流式转轮3和二级轴流式转轮4转向相同，从上至下呈接力式装在主轴8上，一级混流式转轮3进口外周与蜗壳状引水室1的出口连接，蜗壳状引水室1与一级混流式转轮3之间连通的管道内装有均布的导水叶2，一级混流式转轮3的出口与二级轴流式转轮4的进口连通，二级轴流式转轮4装在出水室5中心内的主轴8下端，出水室5的进口与蜗壳状引水室1的出口周边密封固定连接在一起，当进入蜗壳状引水室1的水流经导水叶2改变水流环量后，以无撞击方式首先进入一级混流式转轮3，并转换70%~80%的环量，然后进入二级轴流式转轮4转换剩余20%~30%的环量，一级混流式转轮3叶片进口与水平方向夹角β11为130°~160°，出口与水平方向夹角β12为40°~70°，二级轴流式转轮4叶片进口与水平方向夹角β21为40°~70°，出口与水平方向夹角β22为10°~40°，通过增加二级轴流式转轮4转换部分环量以减小一级混流式转轮1分配的环量，增加一级混流式转轮3出口安放角，减小一级混流式转轮3叶片弯曲程度，提升机组整体效率。
为保证更好的实施效果，所述的一级混流式转轮3经键7装在主轴8上，一级混流式转轮3包括上冠3-1、混流式叶栅3-2和下环3-3，混流式叶栅3-2装在下环3-3和上冠3-1之间，一级混流式转轮3的叶片数量为10~21个。
所述的二级轴流式转轮4下部经螺纹装在主轴8上，二级轴流式转轮4包括轮毂4-1和轴流式叶栅4-2，轴流式叶栅4-2均布装在轮毂4-1外周面上，二级轴流式转轮的叶片数量为3~8个。
本发明在具体工作时，水轮机的主轴上顺次安装一级混流式转轮和二级轴流式转轮，两级转轮呈接力式且转向相同，水流环量在两级转轮之间合理分配，通过增加二级轴流式转轮减小一级混流式转轮分配的环量，可以增加一级混流式转轮出口安放角20°~40°，减小一级混流式转轮叶片弯曲程度，提升机组整体效率，水流由蜗壳状引水室进口进入，经导水叶改变水流环量后，以无撞击方式进入转轮室，首先进入一级混流式转轮并转换70%~80%的环量，然后进入二级轴流式转轮转换剩余20%~30%的环量，最后经出水室排出。
本发明经实际使用，效果很好，用于拖动冷却塔风机替代电机和减速箱，循环水系统可利用余压为6~8m，流量为400~600m3/h，风机转速200~300r/min，风机额定功率7~9kW，水轮机运行工况点单位转读n11为39~45r/min，单位流量Q11为0.2~0.3m3/s，比转速ns为20~30m·kW，属于超低比转速水轮机，按照单级叶片设计进口角度为140°~160°，出口角度为10~30°，叶片极为弯曲，流场计算显示叶栅具有脱流现场，效率较低，无法满足风机运行要求，通过增加二级轴流式转轮，减小了一级混流式转轮的弯曲度，改善了性能，提高了运行稳定性，二级轴流式叶轮同样保持较好的性能，达到了很好的应用效果，一级混流式转轮叶片出口角度减小了20~30°，机组整体效率提升了2%~5%。
本发明设计新颖独特，结构科学合理，操作方便，运行稳定、效率高、生产简单，替代电机和减速箱，真正实现了节能环保，本发明可形成系列产品，与冷却塔配套使用，安全可靠，通过将较大的环量在一、二转轮之间合理分配，避免使用单级超低比转速混流式水轮机时叶片弯曲过大、效率较低的问题，降低生产难度，不增加机组尺寸，社会和经济效益显著。

Claims (3)

1.一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，包括转轮和蜗壳状引水室，其特征在于，所述的蜗壳状引水室（1）上面固定装有盖板（6），盖板（6）上部经支撑（12）装有轴承室（11），轴承室（11）内中心上、下对称装有轴承（10），主轴（8）装在轴承（10）内，伸出轴承（10）的主轴（8）上端与另设的外部负载连接，主轴（8）下端穿过盖板（6）伸进蜗壳状引水室（1），盖板（6）上面的主轴（8）上装有轴封（9），所述的转轮包括一级混流式转轮（3）和二级轴流式转轮（4），一级混流式转轮（3）和二级轴流式转轮（4）转向相同，从上至下呈接力式装在主轴（8）上，一级混流式转轮（3）进口外周与蜗壳状引水室（1）的出口连接，蜗壳状引水室（1）与一级混流式转轮（3）之间连通的管道内装有均布的导水叶（2），一级混流式转轮（3）的出口与二级轴流式转轮（4）的进口连通，二级轴流式转轮（4）装在出水室（5）中心内的主轴（8）下端，出水室（5）的进口与蜗壳状引水室（1）的出口周边密封固定连接在一起，当进入蜗壳状引水室（1）的水流经导水叶（2）改变水流环量后，以无撞击方式首先进入一级混流式转轮（3），并转换70%~80%的环量，然后进入二级轴流式转轮（4）转换剩余20%~30%的环量，一级混流式转轮（3）叶片进口与水平方向夹角β11为130°~160°，出口与水平方向夹角β12为40°~70°，二级轴流式转轮（4）叶片进口与水平方向夹角β21为40°~70°，出口与水平方向夹角β22为10°~40°，通过增加二级轴流式转轮（4）转换部分环量以减小一级混流式转轮（1）分配的环量，增加一级混流式转轮（3）出口安放角，减小一级混流式转轮（3）叶片弯曲程度，提升机组整体效率。
2.根据权利要求1所述的混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，其特征在于，所述的一级混流式转轮（3）经键（7）装在主轴（8）上，一级混流式转轮（3）包括上冠（3-1）、混流式叶栅（3-2）和下环（3-3），混流式叶栅（3-2）装在下环（3-3）和上冠（3-1）之间，一级混流式转轮（3）的叶片数量为10~21个。
3.根据权利要求1所述的混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，其特征在于，所述的二级轴流式转轮（4）下部经螺纹装在主轴（8）下端，二级轴流式转轮（4）包括轮毂（4-1）和轴流式叶栅（4-2），轴流式叶栅（4-2）均布装在轮毂（4-1）外周面上，二级轴流式转轮（4）的叶片数量为3~8个。
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