CN210599255U - 一种提高空化性能的水轮机泄水锥 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种提高空化性能的水轮机泄水锥，包括设置在水轮机的转轮下端的锥状本体，延锥状本体外壁设置有螺旋状的转轮a，锥状本体内壁呈空腔状。本实用新型一种提高空化性能的水轮机泄水锥通过在锥状本体的外表面设置有螺旋状的转轮a，使水流在冲击水轮机叶片后进入尾水管，由于流道相对加长，尾水管入口处的旋转速度分量增加，从而使得该处相对速度降低，即降低了尾水管进口动压；另一方面在离心力的作用下，尾水管入口处水流冲向螺旋转轮的边缘，使得气泡受压凝结，不会产生液体和气泡的两相分离，从而大大减小气蚀发生的可能性，实现了降低空腔气蚀的目的，使得水轮机稳定性提高，增加了水轮机使用年限。

Description

一种提高空化性能的水轮机泄水锥

技术领域

本实用新型属于水力机械辅助设备技术领域，具体涉及一种提高空化性能的水轮机泄水锥。

背景技术

水轮机气蚀是流体动力学的一种常见现象。水体在汽化时产生气泡，这些气泡的形成、发展、溃裂以及对过流表面所产生的物理化学作用称为气蚀。

一般来说，水轮机气蚀主要是由于其内部水流压力降低引起的。当水轮机中某一局部区域流速增高而压力降低到水的汽化压力时，会因水的汽化而产生大量气泡；气泡进入高压区时，会迅速压缩而溃裂，气泡溃裂时伴随着发生强大的冲击力；同时气泡被压缩溃裂时需要释放能量，这些能量和冲击力对金属表面的反复冲击会产生局部高温，加之水流掺气而使得金属表面产生氧化作用；由于气泡的不断产生和溃裂，使得机件受到瞬间的、反复的冲击力，当超过材料的抗疲劳强度时就使得机件产生剥蚀，表面产生麻点，甚至在某些部位被穿透而形成空洞。

按照气蚀发生的部位，水轮机的气蚀主要分为以下四种类型：叶型气蚀、空腔气蚀、间隙气蚀、其他局部脱落流引起的气蚀。

其中空腔气蚀十分严重，空腔气蚀是指尾水管中心空腔处由于大的水流涡产生的气蚀，在反击式水轮机偏离设计工况时，转轮出口水轮具有一定的圆周分速度，旋转的水流汇聚，在尾水管进口处构成带状大涡流。水流涡带中心真空度很大，压力降低，当压力降低到水的汽化压力时，首先在涡带中心产生气泡，随着气泡的溃裂，发出强烈的噪音并引起机组振动，当涡带中心周期性触及或者延伸到尾水管壁时，就会造成尾水管气蚀破坏。空腔气蚀主要发生在叶片出口下环及尾水管进口处，运行人员可以直接在尾水管直锥段管壁听到空腔气蚀引起的撞击声。发生空腔气蚀时，往往伴随着发生机组功率摆动和真空表指针摆动，严重时使机组不能正常运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种提高空化性能的水轮机泄水锥，解决了现有水轮机空腔气蚀严重、水轮机机组使用不稳定的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种提高空化性能的水轮机泄水锥，包括设置在水轮机的转轮下端的锥状本体，延锥状本体外壁设置有螺旋状的转轮a，锥状本体内壁呈空腔状。

本实用新型的特征还在于，

转轮a的厚度与锥状本体的管壁厚度比例为0.2-0.4:1，锥状本体的管壁厚度与水轮机的叶片厚度相同。

每层转轮a与水平面的夹角为60°。

转轮a投影在锥状本体的竖直高度与水轮机的尾水管的竖直高度比为0.1:1；

锥状本体的竖直高度与水轮机的尾水管的竖直高度比为0.11:1。

锥状本体上表面半径和锥状本体下表面半径比为3:1；锥状本体上表面半径与转轮a的宽度比为2.5:1。

锥状本体的上表面半径与水轮机的尾水管入口半径比为1:3。

转轮a每层的层间距和锥状本体上表面直径相等。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种提高空化性能的水轮机泄水锥通过在锥状本体的外表面设置有螺旋状的转轮a，使水流在冲击水轮机叶片后进入尾水管，由于流道相对加长，尾水管入口处的旋转速度分量增加，从而使得该处相对速度降低，即降低了尾水管进口动压；另一方面在离心力的作用下，尾水管入口处水流冲向螺旋转轮的边缘，使得气泡受压凝结，不会产生液体和气泡的两相分离，从而大大减小气蚀发生的可能性，实现了降低空腔气蚀的目的，使得水轮机稳定性提高，增加了水轮机使用年限。

附图说明

图1是本实用新型一种提高空化性能的水轮机泄水锥的立体图；

图2是本实用新型一种提高空化性能的水轮机泄水锥的主视图；

图中，1.锥状本体，2.转轮a。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种提高空化性能的水轮机泄水锥，如图1所示，包括设置在水轮机的转轮下端的锥状本体1，延锥状本体1外壁设置有螺旋状的转轮a2，锥状本体1内壁呈空腔状；锥状本体1处于水轮机的尾水管入口处，但和尾水管没有连接。

转轮a2的厚度与锥状本体1的管壁厚度比例为0.2-0.4:1，锥状本体1的管壁厚度与水轮机的叶片厚度相同。本实用新型泄水锥与水轮机配合使用，转轮a2适当厚度可以稳定水轮机，避免由于水流压力造成的转轮a2损坏。

转轮a2与水平面的夹角为60°，其中转轮a2与水轮机叶片的旋转方向应保持一致，方面水流能快速进入水流通道，避免由于水流撞击产生的水轮机破坏。

转轮a2投影在锥状本体1的竖直高度与水轮机尾水管的竖直高度比为0.1:1；锥状本体1的竖直高度与水轮机尾水管竖直高度比为0.11:1。该设定可以使得水流流动迅速并且顺畅向下宣泄，很好的防止了水流的相互撞击从而减少水力损失，提高效率。

锥状本体1从上到下半径依次减小，锥状本体1上表面半径和锥状本体1下表面半径比为3:1；锥状本体1上表面半径与转轮a2的宽度比为2.5:1。

锥状本体1的上表面半径与水轮机的尾水管入口半径比为1:3。

转轮a2每层的层间距和锥状本体1上表面直径相等。

本实用新型一种提高空化性能的水轮机泄水锥的工作过程如下：

将本实用新型泄水锥安装在水轮机的转轮上，需要注意的是转轮a2与水轮机叶片的旋转方向一致，工作时，在水轮机水流冲击叶片后，水流高速旋转排向尾水管，使得水流在冲击水轮机叶片后进入尾水管，由于流道相对加长，使得尾水管入口处的旋转速度分量大大增加，从而降低该处相对速度，即降低了尾水管进口动压；在离心力的作用下，尾水管入口处水流冲向螺旋状的转轮a2的边缘，使得气泡受压凝结，即时在最大的降压点——尾水管入口处，其离心力作用小，不会产生液体和气泡的两相分离，减少轮机空腔气蚀现象，加强水轮机的空化性能，提高稳定性，增加了水轮机尾水管使用年限。

本实用新型一种提高空化性能的水轮机泄水锥，通过转轮实现改善水流流道，从而进一步来改变尾水管内水流流向，并且增大径向离心力，达到降低空腔气蚀，提高水轮机的使用稳定性，增加使用年限。

Claims (7)

1.一种提高空化性能的水轮机泄水锥，其特征在于，包括设置在水轮机的转轮下端的锥状本体(1)，延所述锥状本体(1)外壁设置有螺旋状的转轮a(2)，所述锥状本体(1)内壁呈空腔状。

2.根据权利要求1所述的一种提高空化性能的水轮机泄水锥，其特征在于，所述转轮a(2)的厚度与所述锥状本体(1)的管壁厚度比例为0.2-0.4:1，所述锥状本体(1)的管壁厚度与所述水轮机的叶片厚度相同。

3.根据权利要求1所述的一种提高空化性能的水轮机泄水锥，其特征在于，每层所述转轮a(2)与水平面的夹角为60°。

4.根据权利要求1所述的一种提高空化性能的水轮机泄水锥，其特征在于，所述转轮a(2)投影在锥状本体(1)的竖直高度与所述水轮机的尾水管的竖直高度比为0.1:1；

所述锥状本体(1)的竖直高度与所述水轮机的尾水管的竖直高度比为0.11:1。

5.根据权利要求1所述的一种提高空化性能的水轮机泄水锥，其特征在于，所述锥状本体(1)上表面半径和所述锥状本体(1)下表面半径比为3:1；所述锥状本体(1)上表面半径与所述转轮a(2)的宽度比为2.5:1。

6.根据权利要求4所述的一种提高空化性能的水轮机泄水锥，其特征在于，所述锥状本体(1)的上表面半径与所述尾水管入口半径比为1:3。

7.根据权利要求1所述的一种提高空化性能的水轮机泄水锥，其特征在于，所述转轮a(2)每层的层间距和所述锥状本体(1)上表面直径相等。

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