CN202417783U - 一种采用新型导叶和转轮叶片型线的混流式水轮机 - Google Patents

一种采用新型导叶和转轮叶片型线的混流式水轮机 Download PDF

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王正伟
杨静
傅丽萍
胡永胜
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    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

本实用新型属于流体机械及工程设备技术领域，特别涉及一种混流式水轮机，尤其涉及一种新型导叶和转轮叶片型线的混流式水轮机。该水轮机包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管；对蜗壳进口直径及活动导叶分布圆直径进行了全新设计，采用了全新的导叶型线，使流动更加顺畅，流道中的阻力损失更小；对尾水管高度进行了全新设计；对转轮进口高度进行了全新设计；对转轮叶片从进口到出口采用了新的厚度变化规律。新实用新型的水轮机提高了效率，减小了振动和压力脉动，增加了转轮机械强度，减小了转轮叶片动应力，使转轮叶片出现裂纹几率大大降低，水轮机的运行稳定性得以提高。

Description

一种采用新型导叶和转轮叶片型线的混流式水轮机
技术领域
本实用新型属于流体机械及工程设备技术领域，特别涉及一种混流式水轮机，尤其涉及一种采用全新导叶型线和转轮叶片厚度分布规律的混流式水轮机。 
背景技术
对于300m水头段的混流式水轮机组，流道形式丰富多样。由于运行水头较高，目前该型式的水轮机组普遍存在的缺陷是运行稳定性差，振动和压力脉动较大，转轮叶片动应力较大，极易使转轮叶片产生裂纹。 
发明内容
本实用新型的目的是提出一种稳定性高的采用新型导叶和转轮叶片型线的混流式水轮机。 
本实用新型的技术方案为： 
该水轮机包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管，转轮的结构为：上部的转轮上冠的侧面安装若干个水轮机叶片，在水轮机叶片的下端安装与转轮上冠同轴的转轮下环。 
所述蜗壳的进口直径为370～375mm； 
所述活动导叶的分布圆直径为525～530mm； 
所述活动导叶采用新的导叶型线，该型线上21个点在直角坐标系中的坐标如表1所示： 
表1：导叶中间截面型线坐标点 
Figure BDA0000117977920000011
Figure BDA0000117977920000021
所述转轮上冠与水轮机叶片相接触的最高点到所述转轮下环与水轮机叶片相对应的最高点间的距离h为60～65mm； 
所述水轮机叶片的中间截面采用新的型线，该型线上23个点在直角坐标系中的位置如表2所示： 
表2：水轮机叶片中间截面型线坐标点 
  序号  701  702  703  704  705  706  707  708  709  710
  X  -81.61  -65.42  -48.8  -32.27  -14.9  0  14.9  32.27  48.84  65.42
  Y  32.3  24.99  11.05  0.43  -6.87  -10.71  -12.45  -12.61  -10.01  -5.1
  序号  711  712  713  714  715  716  717  718  719  720
  X  80.05  90.56  90.56  80.05  65.42  48.84  32.27  14.9  0  -14.9
  Y  1.42  7.31  6.43  -0.63  -7.61  -12.89  -15.45  -15.6  -14.38  -11.72
  序号  721  722  723              
  X  -32.27  -48.8  -65.42              
  Y  -7.81  -0.91  10.58              
所述活动导叶中心线到尾水管底板间的高度H为2600～2650mm。 
本实用新型的有益效果为：相对于300m水头段其他现有混流式机组，提高了水轮机效率，减小了振动和压力脉动，增加了转轮机械强度，减小了转轮叶片动应力，使转轮叶片出现裂纹几率大大降低，水轮机的运行稳定性得以提高。 
附图说明
图1为混流式水轮机结构的示意图； 
图2为混流式水轮机转轮结构图； 
图3为水轮机固定导叶和活动导叶的布置图； 
图4为蜗壳进口断面结构图； 
图5为活动导叶的形状示意图； 
图6为转轮叶片中间截面示意图； 
图中标号： 
1-蜗壳；2-固定导叶；3-活动导叶；4-水轮机转轮；5-尾水管； 
6-转轮下环；7-水轮机叶片；8-转轮上冠；9-固定导叶；10-活动导叶。 
具体实施方式
本实用新型提供了一种采用新型导叶和转轮叶片型线的混流式水轮机，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。 
如图1所示，该水轮机包括蜗壳1、固定导叶2、活动导叶3、水轮机转轮4和尾水管5。 
如图2所示，水轮机转轮4的结构为：上部的转轮上冠8的侧面安装若干个水轮机叶片7，在水轮机叶片7的下端安装与转轮上冠8同轴的转轮下环6。 
如图1和图4所示，将蜗壳的进口直径D1设计为370～375mm； 
如图3所示，将活动导叶的分布圆直径D2设计为525～530mm； 
如图3和图5所示，为减小水力损失，将所述活动导叶的长度及厚度进行全新设计，采用全新的导叶型线，保证关闭性能及强度，该导叶型线是由两段首尾相连接的曲线组成的闭合曲线，从型线上取21个点，各点在直角坐标系中的位置如表1所示： 
表1：导叶中间截面型线坐标点 
  序号   301   302   303   304   305   305   307   308   309   310   311
  X   0   6   12   18   24   30   36   42   48   54   58.01
  Y   2.21   4.61   4.67   4.51   4.19   3.72   3.09   2.35   1.62   0.89   0.43
  序号   312   313   314   315   316   317   318   319   320   321  
  X   58.01   54   48   42   36   30   24   18   12   6  
  Y   -0.21   -0.7   -1.48   -2.26   -3.05   -3.78   -4.02   -3.85   -3.22   -1.92  
拟合后的两条曲线的方程分别为： 
y＝0.00009x3-0.0107x2+0.2808x+2.6119 
y＝-0.0002x3+0.0189x2-0.6169x+1.8097 
如图2和图6所示，为保证转轮的水力性能和结构强度，将水轮机叶片7的中间截面设计成两段首尾相接的曲线组成的闭合曲线，从型线上取23个点，各 点在直角坐标系中的位置如表2所示： 
表2：水轮机叶片中间截面型线坐标点 
  序号   701   702   703   704   705   706   707   708   709   710
  X   -81.61   -65.42   -48.8   -32.27   -14.9   0   14.9   32.27   48.84   65.42
  Y   32.3   24.99   11.05   0.43   -6.87   -10.71   -12.45   -12.61   -10.01   -5.1
  序号   711   712   713   714   715   716   717   718   719   720
  X   80.05   90.56   90.56   80.05   65.42   48.84   32.27   14.9   0   -14.9
  Y   1.42   7.31   6.43   -0.63   -7.61   -12.89   -15.45   -15.6   -14.38   -11.72
  序号   721   722   723              
  X   -32.27   -48.8   -65.42              
  Y   -7.81   -0.91   10.58              
拟合后的两条曲线的方程分别为： 
y＝0.000005x3+0.0043x2-0.2285x-10.159， 
y＝0.000002x3+0.0038x2-0.1363x-15.155 
如图1所示，改变所述尾水管的高度，使活动导叶3中心线到尾水管底板的高度H为2600～2650mm。 
本实用新型在HLY146-45型混流式水轮机上进行了测试，分析了各部分流道的流动损失，分析了流道形状变化对能量性能、空化性能和稳定性的影响，分析了不同运行工况的水力性能。通过测试数据和实际效果，可以发现，使用本实用新型的机组相对于其他现有机组提高了效率，减小了振动和压力脉动，增加了转轮机械强度，减小了转轮叶片动应力，使转轮叶片出现裂纹几率大大降低，水轮机的运行稳定性得以提高。 

Claims (1)

1.一种采用新型导叶和转轮叶片型线混流式水轮机，包括蜗壳(1)、固定导叶(2)、活动导叶(3)、转轮(4)和尾水管(5)，转轮(4)的结构为：上部的转轮上冠(8)的侧面安装若干个水轮机叶片(7)，在水轮机叶片(7)的下端安装与转轮上冠(8)同轴的转轮下环(6)，其特征在于，
所述蜗壳(1)的进口直径为370～375mm；
所述活动导叶(3)的分布圆直径为525～530mm；
所述活动导叶(3)采用新的导叶型线，该型线上21个点在直角坐标系中的坐标如表1所示：
表1：导叶中间截面型线坐标点
  序号   301   302   303   304   305   306   307   308   309   310   311   X   0   6   12   18   24   30   36   42   48   54   58.01   Y   2.21   4.61   4.67   4.51   4.19   3.72   3.09   2.35   1.62   0.89   0.43   序号   312   313   314   315   316   317   318   319   320   321     X   58.01   54   48   42   36   30   24   18   12   6     Y   -0.21   -0.7   -1.48   -2.26   -3.05   -3.78   -4.02   -3.85   -3.22   -1.92  
所述转轮上冠(8)与水轮机叶片(7)相接触的最高点到所述转轮下环(6)与水轮机叶片(7)相对应的最高点间的距离h为60～65mm；
所述水轮机叶片(7)的中间截面采用新的型线，该型线上23个点在直角坐标系中的位置如表2所示：
表2：水轮机叶片中间截面型线坐标点
  序号   701   702   703   704   705   706   707   708   709   710   X   -81.61   -65.42   -48.8   -32.27   -14.9   0   14.9   32.27   48.84   65.42   Y   32.3   24.99   11.05   0.43   -6.87   -10.71   -12.45   -12.61   -10.01   -5.1   序号   711   712   713   714   715   716   717   718   719   720   X   80.05   90.56   90.56   80.05   65.42   48.84   32.27   14.9   0   -14.9   Y   1.42   7.31   6.43   -0.63   -7.61   -12.89   -15.45   -15.6   -14.38   -11.72   序号   721   722   723                 X   -32.27   -48.8   -65.42                 Y   -7.81   -0.91   10.58              
所述活动导叶(3)中心线到尾水管(5)底板间的高度H为2600～2650mm。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103114954A (zh) * 2012-12-07 2013-05-22 哈尔滨电机厂有限责任公司 改善混流式水泵水轮机压力脉动的方法
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