CN112483298A - 一种转轮叶片数不同的多级水轮机 - Google Patents

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张自超
张利红
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Abstract

一种转轮叶片数不同的多级水轮机，所述多级水轮机至少有两级，首级导叶对应首级转轮，各个级间导叶对应相应一级的次级转轮，首级转轮和各个次级转轮依次经中心孔固定在主轴上，引水室的出水口与首级导叶进水口相连通，首级导叶的出水口与首级转轮的进水口相连通，首级转轮的出水口与级间导叶的进水口相连通，级间导叶的出水口与相对应的次级转轮的进水口相连通，次级转轮的出水口与其下一级的级间导叶的进水口相连通，最后一级次级转轮出水口与出水室的进水口相连通；结构简单，设计新颖独特，能减少能源资源浪费，提高多级水轮机的性能，从而提高其效率，减轻其压力脉动，延长其使用寿命，有效减少能源资源浪费，有显著的环保和经济效益。

Description

一种转轮叶片数不同的多级水轮机
技术领域
本发明涉及流体机械领域，特别是一种用于高水头水力发电、抽水蓄能、泵或余能回收用的一种转轮叶片数不同的多级水轮机。
背景技术
目前，在通常的多级水轮机、多级水泵水轮机、多级液力透平和多级泵等多级流体机械中，转轮(对泵来说是指叶轮，下同)结构与尺寸(包括叶片数)均相同，这类多级水轮机中，除首级转轮的性能较好外，其各次级转轮性能均有下降，因此其整体性能较低，振动较大，压力脉动明显，导致能源资源浪费，未能达到充分利用能源资源的目的。为解决上述问题，对各级转轮进行重新设计和改进，以提高多级水轮机、多级水泵水轮机、多级液力透平和多级泵等多级水轮机的性能，使多级水轮机流道中的水流流态处于良好状态，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，本发明之目的就是提供一种转轮叶片数不同的多级水轮机，可有效解决各次级转轮性能下降，从而导致其整体性能下降的问题。
为实现上述目的，本发明解决的技术方案是，一种转轮叶片数不同的多级水轮机，包括引水室、首级导叶、首级转轮、各次级的级间导叶及相应级转轮、出水室和主轴，其特征在于，所述多级水轮机至少有两级，首级导叶对应首级转轮，各个级间导叶对应相应一级的次级转轮，首级转轮和各个次级转轮依次经中心孔固定在主轴上，主轴的上部伸出引水室的上部，引水室的出水口与首级导叶进水口相连通，首级导叶的出水口与首级转轮的进水口相连通，首级转轮的出水口与级间导叶的进水口相连通，级间导叶的出水口与相对应的次级转轮的进水口相连通，次级转轮的出水口与其下一级的级间导叶的进水口相连通，最后一级次级转轮出水口与出水室的进水口相连通。
本发明结构简单，设计新颖独特，能减少能源资源浪费，提高多级水轮机的性能，从而提高其效率，减轻其压力脉动，延长其使用寿命，有效减少能源资源浪费，有显著的环保和经济效益。
附图说明
图1是本发明各个部件的结构示意图。
图2是本发明各部件装配示意图。
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，一种转轮叶片数不同的多级水轮机，包括引水室1、首级导叶2、首级转轮3、各次级的级间导叶4及相应级转轮5、出水室6和主轴7，所述多级水轮机至少有两级，首级导叶2对应首级转轮3，各级间导叶4对应相应一级的次级转轮5，首级转轮3和各个次级转轮5依次经中心孔固定在主轴7上，主轴7的上部伸出引水室1的上部，主轴7的下端根据需要可伸出出水室6的下部，引水室1的出水口与首级导叶2进水口相连通，首级导叶2的出水口与首级转轮3的进水口相连通，首级转轮3的出水口与级间导叶4的进水口相连通，级间导叶4的出水口与相对应的次级转轮5的进水口相连通，次级转轮5的出水口与其下一级的级间导叶的进水口相连通，以此类推，最后一级次级转轮出水口与出水室6的进水口相连通。
为保证更好的实施效果，所述的首级转轮3与各次级转轮5除叶片数不同外，转轮结构和尺寸均相同。
所述的首级转轮3与各次级转轮5为同型转轮，转轮型式为混流式、轴流式、斜流式或贯流式中的一种。
所述的多级水轮机为多级发电水轮机、多级水泵水轮机、多级液力透平或者多级泵中的一种。
所述的引水室1为常规水轮机蜗壳式进水室、多级泵涡室式进水室或多级泵环形压水室式进水室中的一种。
所述的首级导叶2为径向式或轴向式中的一种。
所述的级间导叶4为同径径向式正反导叶、异径径向式正反导叶、流道式导叶、空间导叶或新型空间导叶中的一种。
所述的出水室6为环形出水室、直锥形出水室或弯肘形出水室中的一种。
本发明具体工作时，水流从引水室1的进口流入，流经引水室1，从引水室1的出口流出后，从首级导叶2的进口流入，流经首级导叶2，从首级导叶2出口流出后，从首级转轮3的进口流入，流经首级转轮3，从首级转轮3的出口流出后，从级间导叶4的进口流入，流经级间导叶4，从级间导叶4的出口流出后，从相应级的转轮5的进口流入，流经相应级的转轮5，从相应级的转轮5的出口流出后，从下一级的级间导叶的进口流入，流经这一级的级间导叶，从这一级的级间导叶的出口流出后，从相应级的转轮的进口流入，流经相应级的转轮，从相应级的转轮的出口流出后，以此类推，最后水流从最后一级次级转轮(图中仅示出一个级间导叶4和相应级的次级转轮5)的出口流出，流进出水室6，再由出水室6的出口流出，转轮转动带动主轴7转动，从而驱动多级水轮机工作，带动水力发电机发电或者驱动其他机械。
本发明结构简单，设计科学合理，经实验，效果良好，具体计算资料如下：
一种二级水轮机模式液力透平，透平设计参数为：流量0.89m3/s，水头187m，转速1500r/min，两级转轮均为混流式转轮，其叶片数均为14。透平主要参数如表1所示；
表1透平主要参数
Figure BDA0002834433210000031
经计算，该设计工况下，二级液力透平整体效率为80.24％。
本发明将原二级水轮机模式液力透平进行修改，透平设计参数为：流量0.89m3/s，水头187m，转速1500r/min，各级转轮均为混流式，其中，首级转轮叶片数为12，次级转轮叶片数为16。首级转轮和次级转轮的叶片数不同，透平主要参数如表2所示；
表2透平主要参数
Figure BDA0002834433210000032
经实验，在改变转轮叶片数后，该设计工况下，二级液力透平整体效率为81.169％，提升了0.929％。且在叶片数改变后，二级液力透平最优工况偏大流量工况(流量为1.068m3/s)，最优效率为81.9％。证明本发明可以有效地提升液力透平的效率。
本发明结构简单，设计新颖独特，能提升多级水轮机的整体性能，降低其压力脉动，提升工其作性能，延长其使用寿命，提升其整体效能，有效提高能源资源的利用效率，是多级水轮机上的创新，有显著的环保和经济效益。

Claims (8)

1.一种转轮叶片数不同的多级水轮机，包括引水室（1）、首级导叶（2）、首级转轮（3）、各次级的级间导叶（4）及相应级转轮（5）、出水室（6）和主轴（7），其特征在于，所述多级水轮机至少有两级，首级导叶（2）对应首级转轮（3），各个级间导叶（4）对应相应一级的次级转轮（5），首级转轮（3）和各个次级转轮（5）依次经中心孔固定在主轴（7）上，主轴（7）的上部伸出引水室（1）的上部，引水室（1）的出水口与首级导叶（2）进水口相连通，首级导叶（2）的出水口与首级转轮（3）的进水口相连通，首级转轮（3）的出水口与级间导叶（4）的进水口相连通，级间导叶（4）的出水口与相对应的次级转轮（5）的进水口相连通，次级转轮（5）的出水口与其下一级的级间导叶的进水口相连通，最后一级次级转轮出水口与出水室（6）的进水口相连通。
2.根据权利要求1所述的一种转轮叶片数不同的多级水轮机，其特征在于，首级转轮（3）与各次级转轮（5）除叶片数不同外，转轮结构和尺寸均相同。
3.根据权利要求2所述的一种转轮叶片数不同的多级水轮机，其特征在于，首级转轮（3）与各次级转轮（5）为同型转轮，转轮型式为混流式、轴流式、斜流式或贯流式中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种转轮叶片数不同的多级水轮机，其特征在于，所述的多级水轮机为多级发电水轮机、多级水泵水轮机、多级液力透平或者多级泵中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种转轮叶片数不同的多级水轮机，其特征在于，所述的引水室（1）为常规水轮机蜗壳式进水室、多级泵涡室式进水室或多级泵环形压水室式进水室中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种转轮叶片数不同的多级水轮机，其特征在于，所述的首级导叶（2）为径向式或轴向式中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种转轮叶片数不同的多级水轮机，其特征在于，所述的级间导叶（4）为同径径向式正反导叶、异径径向式正反导叶、流道式导叶、空间导叶或新型空间导叶中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种转轮叶片数不同的多级水轮机，其特征在于，所述的出水室（6）为环形出水室、直锥形出水室或弯肘形出水室中的一种。
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