CN210859032U - 一种双向全贯流水轮机尾水管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双向全贯流水轮机尾水管，包括依次连接的第一扩散段、第二扩散段、第三扩散段及第四扩散段，沿第二扩散段内壁圆周连接有第一导流板、第二导流板，第一导流板、第二导流板等间距分布，第一导流板的长度等于第二扩散段长度，第二导流板长度为第二扩散段的0.5倍；第二导流板一端位于第二扩散段出口截面处，第一导流板和第二导流板的高度沿正向水流方向依次增大。能减弱从尾水管进口流入的紊乱流体与接近转轮的流体的相互作用，从而提高了反向能量转换效率。
Description
技术领域
本实用新型属于水轮机技术领域，涉及一种双向全贯流水轮机尾水管。
背景技术
我国海岸线广阔，潮汐能资源丰富，潮汐能具有的低水头特性，使得贯流式水轮机成为潮汐能开发的首选，但目前用于潮汐能电力生产的常规贯流式水轮机大都只能单向发电，无法均衡水轮机双向运行时的水力性能，为了提高低水头潮汐能的能量转换效率，双向全贯流式水轮机发电装置研发成为了贯流式水轮机的主流研究方向。双向全贯流式水轮机包括进水管、尾水管，进水管内中心轴线上沿水流方向依次设置有活动导叶、转轮，现有的双向贯流式水轮机尾水管的设计造成了反向工况能量利用效率低、正向偏工况尾水管内涡带及压力脉动大等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种双向全贯流水轮机尾水管，解决了现有技术中存在的贯流式水轮机存在反向能量转换效率低、正向偏工况尾水管内涡带及压力脉动大的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种双向全贯流水轮机尾水管，包括依次连接的第一扩散段、第二扩散段、第三扩散段及第四扩散段，沿第二扩散段内壁圆周连接有第一导流板、第二导流板，第一导流板、第二导流板等间距分布，第一导流板的长度等于第二扩散段长度，第二导流板长度为第二扩散段的0.5倍；第二导流板一端位于第二扩散段出口截面处，第一导流板和第二导流板的高度沿正向水流方向依次增大。
本实用新型的特点还在于：
第一导流板、第二导流板的形状相同。
第二扩散段任意位置处的直径为D，第一导流板和第二导流板在第二扩散段的高度均为0.05D。
第一导流板、第二导流板的数量均和转轮叶片数量相等。
第一导流板远离第二扩散段内壁的两个顶角为倒角，且倒角的圆弧半径为0.05-0.1D。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种双向全贯流水轮机尾水管，利用每个截面的直径去约束两个导流板高度，能保证流体在该扩散段各个截面相对作用的均匀性；第一导流板和第二导流板两端采用倒角处理，避免了不必要的流动损失；将第二导流板放在远离转轮出口一侧，能防止与叶轮形成较强的动静干涉作用，影响稳定运行；正向工况时，第一导流板能减弱尾水管内从叶轮出口流出的流体的周向环量，使涡带发展不起来，或者减小涡带的范围，将涡带运动轨迹控制在主轴中心线附近，不会与壁面碰撞产生不稳定安全因素，降低压力动脉；反向工况时，第二导流板引导流体顺着导流板诱导方向平稳流入转轮进口区域，能减弱从尾水管进口流入的紊乱流体与接近转轮的流体的相互作用，从而提高了反向能量转换效率。
附图说明
图1是本实用新型一种双向全贯流水轮机尾水管的结构示意图；
图2是本实用新型一种双向全贯流水轮机尾水管的第二扩散段的透视图；
图3是本实用新型一种双向全贯流水轮机尾水管的导流板结构示意图。
图中，1.第一扩散段，2.第二扩散段，3.第三扩散段，4.第四扩散段，5.第一导流板，6.第二导流板。
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。
一种双向全贯流水轮机尾水管，如图1所示，包括依次连接的第一扩散段1、第二扩散段2、第三扩散段3及第四扩散段4，如图2所示，沿第二扩散段2内壁圆周连接有第一导流板5、第二导流板6，这是由流体在尾水管内的流动特性决定的，对于不同模型的尾水管，最好的效果是将导流板放在第二段扩散段2-2上；第一导流板5、第二导流板6间隔设置，第一导流板5的长度等于第二扩散段2长度，且大于第二导流板6长度；第二导流板6一端位于第二扩散段2出口截面处，综合考虑水流特性，将第二导流板6设置在远离转轮出口一侧，防止与转轮形成较强的动静干涉作用，影响稳定运行。
第一导流板5、第二导流板6的形状相同。对于贯流式水轮机来说，旋转轴水平放置且运行水头低，水流流速慢，周向换量小，所以对导流板的强度要求较低，故而第一导流板5、第二导流板6厚度较小，两个导流板产生的机械损失是及其小的。
第一导流板5和第二导流板6的高度沿正向水流方向依次增大。
第一扩散段1出口截面的直径为D1，第二扩散段2出口截面的直径为D2，第二扩散段2任意位置处的直径为D，第一导流板5和第二导流板6在第二扩散段2的高度均为0.05D，即在X1端为0.05D1，用X1端截面参数进行约束是因为越靠近转轮5出口流向的各向异性越强，导流板对其导流效果要越强；在X2端为0.05D2。对于半径慢慢变大的第二扩散段2，用每个截面的半径去约束两个导流板高度，能保证流体在该扩散段各个截面相对作用的均匀性。
第一扩散段1距离转轮5旋转中心线的距离为X1，第二扩散段2距离转轮5旋转中心线的距离为X2，第二导流板6的长度为0.5(X2-X1)。
第一导流板5、第二导流板6的数量均和转轮叶片的数量相等，其主要原因是考虑动静干涉。
如图3所示，第一导流板5或第二导流板6远离第二扩散段2内壁的两个顶角为倒角，且倒角的圆弧半径为0.05-0.1D。两个导流板两端采用倒角处理，避免了不必要的流动损失。倒角的圆弧半径过小会使导流作用变差，过大流动造成机械损失增大。
本实用新型一种双向全贯流水轮机尾水管的工作原理如下：
水流正向工况运行时，水流进入尾水管2，在偏工况下极易在泄水椎出口形成涡带并在尾水管2内扩大，严重时涡带会周期性摔打在尾水管2壁面上形成较大的压力脉动和噪音，第一导流板5能减弱尾水管2内从叶轮出口流出的流体的周向环量，使涡带发展不起来，或者减小涡带的范围，将涡带运动轨迹控制在主轴中心线附近，不会与壁面碰撞产生不稳定安全因素；水流反向工况运行时，尾水管2作为进水管，第二导流板6引导流体顺着导流板诱导方向平稳流入转轮进口区域，能减弱从尾水管进口流入的紊乱流体与接近转轮的流体的相互作用，而抵消了一部分环量，从而解决了因流动耦合引起的环量损失而造成的方向效率下降问题。
通过以上方式，本实用新型一种双向全贯流水轮机尾水管，利用每个截面的直径去约束两个导流板高度，能保证流体在该扩散段各个截面相对作用的均匀性；正向工况时，第一导流板能减弱尾水管内流体的周向环量，使涡带发展不起来，或者减小涡带的范围，将涡带运动轨迹控制在主轴中心线附近，不会与壁面碰撞产生不稳定安全因素；反向工况时，第二导流板引导流体顺着导流板诱导方向平稳流入转轮进口区域，能减弱从尾水管进口流入的紊乱流体与接近转轮的流体的相互作用。
Claims (3)
1.一种双向全贯流水轮机尾水管，其特征在于，包括依次连接的第一扩散段(1)、第二扩散段(2)、第三扩散段(3)及第四扩散段(4)，沿所述第二扩散段(2)内壁圆周连接有第一导流板(5)、第二导流板(6)，所述第一导流板(5)、第二导流板(6)等间距分布，所述第一导流板(5)的长度等于第二扩散段(2)长度，所述第二导流板(6)长度为第二扩散段(2)的0.5倍；所述第二导流板(6)一端位于第二扩散段(2)出口截面处，所述第一导流板(5)和第二导流板(6)的高度沿正向水流方向依次增大，所述第二扩散段(2)任意位置处的直径为D，所述第一导流板(5)和第二导流板(6)在第二扩散段(2)的高度均为0.05D，所述第一导流板(5)远离第二扩散段(2)内壁的两个顶角为倒角，且倒角的圆弧半径为0.05-0.1D。
2.根据权利要求1所述的一种双向全贯流水轮机尾水管，其特征在于，所述第一导流板(5)、第二导流板(6)的形状相同。
3.根据权利要求1所述的一种双向全贯流水轮机尾水管，其特征在于，所述第一导流板(5)、第二导流板(6)的数量均和转轮叶片数量相等。
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