CN213598112U - 一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，包括依次固接的进水流道、导叶段、转轮室和尾水管；导叶段内设置轮毂体，轮毂体本体依次设置有支墩、N个导叶和N个转轮叶片，轮毂体一端位于进水流道内，另一端位于转轮室内，支墩安装在进水流道内侧，导叶安装于导叶段内侧，转轮叶片安装于转轮室内侧；位于转轮室的轮毂体一端设置有空心圆台，空心圆台位于尾水管内，且沿其轴向的本体外侧均匀设置有至少4个支撑导板，支撑导板另一端安装在尾水管内侧。本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，解决了现有技术中存在的正向工况下尾水管产生压力脉动引起机组振动、反向工况下叶轮叶片受损严重与进水无环量的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于流体机械设备技术领域，具体涉及一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机。
背景技术
贯流式水轮机多应用于低水头、大流量的场景，其具有水流方向基本不变、过流能力强、比转速高、土建工作量小、便于做双向或可逆运行等诸多优点，在国内外得到了广泛应用，尤其是在平原地区中小型电站以及潮汐式电站中。对于双向贯流式水轮机而言，正向工况下水轮机尾水管出口动能约占水轮机利用水头的40％，同时尾水管中的偏心涡带是引起机组振动与产生噪声的重要原因，因此抑制偏心涡带形成，改善尾水管压力脉动是十分必要的；同时在反向工况下，来自海洋方向的水流直接冲击叶轮，并且因潮汐周期性波动，叶轮背面也会受到周期性冲击，从而大大降低使用寿命，而且反向工况进水无环量也使得水轮机反向工况效率低，因此，减少反向工况下水轮机叶轮受损、提高机组效率势在必行。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，解决了现有技术中存在的正向工况下尾水管产生压力脉动引起机组振动、反向工况下叶轮叶片受损严重与进水无环量的问题。
本实用新型所采用的技术方案是一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，包括依次固接的进水流道、导叶段、转轮室和尾水管；
导叶段内设置轮毂体，轮毂体本体依次设置有支墩、N个导叶和N个转轮叶片，轮毂体一端位于进水流道内，另一端位于转轮室内，支墩安装在进水流道内侧，导叶安装于导叶段内侧，转轮叶片安装于转轮室内侧；
位于转轮室的轮毂体一端设置有空心圆台，空心圆台位于尾水管内，且沿其轴向的本体外侧均匀设置有至少4个支撑导板，支撑导板另一端安装在尾水管内侧。
本实用新型的特点还在于：
进水流道的轴向截面为梯形，且靠近轮毂体一端的内径小于另一端内径。
支墩为椭圆形柱体。
4个支撑导板呈十字形。
支撑导板为曲面板，支撑导板的出口角为35°。
尾水管包括尾水管扩散段和尾水管延伸段，空心圆台位于尾水管扩散段内，支撑导板两端分别与空心圆台外侧和尾水管扩散段内侧固接。
空心圆台和尾水管扩散段同轴线，且长度相同，空心圆台的厚度不小于尾水管扩散段轴向长度的1/15，空心圆台与尾水管扩散段同端的直径比为1：6。
支撑导板的长度不小于尾水管扩散段轴向长度的1/2，支撑导板的厚度为尾水管扩散段轴向长度的1/8～1/10。
尾水管扩散段的径向截面为圆形，轴向截面为梯形，且靠近尾水管延伸段一端的内径大于另一端的内径，尾水管延伸段的径向截面为正方形，轴向截面为梯形，且靠近尾水管扩散段一端的内径小于另一端的内径。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，通过在尾水管扩散段设置空心圆台，抑制正向工况下尾水管涡带的产生以及压力脉动，减少机组产生的振动与噪音，从而提高运行的稳定性；本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，通过设置支撑导板改变反向工况下水流的流动方向，使水流具有顺时针的环量，从而减少水力损失，提高反向工况效率；本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，能够减小水流对转轮的冲击力，提高转轮叶片的疲劳寿命，从而降低运行成本。
附图说明
图1是本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机的结构示意图；
图2是本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机中支撑导板的结构示意图；
图3是本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机中支撑导板的剖面图；
图4是本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机中尾水管扩散段的结构示意图。
图中，1.进水流道，2.支墩，3.导叶，4.转轮叶片，5.转轮室，6.尾水管扩散段，7.尾水管延伸段，8.支撑导板，9.空心圆台，10.轮毂体，11.导叶段。
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。
本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，结构如图1所示，包括依次平滑固接的进水流道1、导叶段11、转轮室5和尾水管；
导叶段11内设置轮毂体10，轮毂体10本体依次设置有支墩2、N个导叶3和N个转轮叶片4，轮毂体10一端位于进水流道1内，另一端位于转轮室5内，支墩2安装在进水流道1内侧，导叶3安装于导叶段11内侧，通过油压密封，转轮叶片4安装于转轮室5内侧，通过油压密密封；导叶3和转轮叶片4分别与轮毂体10配合安装。
位于转轮室5的轮毂体10一端设置有空心圆台9，空心圆台9位于尾水管内，且沿其轴向的本体外侧均匀设置有至少4个支撑导板8，支撑导板8另一端安装在尾水管内侧。
优选地，导叶3数量为14～16个，转轮叶片4数量为3～4个。
优选地，进水流道1的轴向截面为梯形，且靠近轮毂体10一端的内径小于另一端内径。
优选地，支墩2为椭圆形柱体。
优选地，4个支撑导板8呈十字形。
优选地，支撑导板8为曲面板，支撑导板8的出口角α为35°，如图2、3所示。
优选地，尾水管包括尾水管扩散段6和尾水管延伸段7，空心圆台9位于尾水管扩散段6内，支撑导板8两端分别与空心圆台9外侧和尾水管扩散段6内侧固接。如图4所示。
优选地，空心圆台9和尾水管扩散段6同轴线，且长度相同，空心圆台9的厚度不小于尾水管扩散段6轴向长度的1/15，空心圆台9与尾水管扩散段6同端的直径比为1：6。
优选地，支撑导板8的长度不小于尾水管扩散段6轴向长度的1/2，支撑导板8的厚度为尾水管扩散段6轴向长度的1/8～1/10。
优选地，尾水管扩散段6的径向截面为圆形，轴向截面为梯形，且靠近尾水管延伸段7一端的内径大于另一端的内径，尾水管延伸段7的径向截面为正方形，轴向截面为梯形，且靠近尾水管扩散段6一端的内径小于另一端的内径。
本实用新型一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其工作原理如下：
双向贯流式水轮机在非最优正向工况下运行，旋转的转轮出口水流流速分布不均，会在尾水管中形成涡带，涡带在自转的同时还会绕偏离尾水管几何中心的轴线公转，此时，设置的空心圆台9可以阻碍偏心涡带的形成，减弱尾水管内部分负荷压力脉动，进而提高机组运行的稳定性；在反向工况下工作时，原本没有旋转的水流在经过尾水管延伸段7内的支撑导板8时形成一定的旋转，旋转方向为顺时针，此时的水流具有一定的环量，随后，旋转水流推动转轮叶片4使其做功，水流的环量随着旋转增大，提高了对转轮的做功能力，从而提高水轮机的效率，水流做功之后经过全开导叶3和进水流道1后流出。
支撑导板8的存在不仅使水流具有一定的环量、减少了水力损失，还改变了水流对转轮叶片4的冲角，大大减小了水流对转轮叶片4的直接冲击，减少水流冲击造成的机组振动及噪声，提高了转轮叶片4的疲劳寿命。
Claims (9)
1.一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，包括依次固接的进水流道(1)、导叶段(11)、转轮室(5)和尾水管；
所述导叶段(11)内设置轮毂体(10)，所述轮毂体(10)本体依次设置有支墩(2)、N个导叶(3)和N个转轮叶片(4)，所述轮毂体(10)一端位于进水流道(1)内，另一端位于转轮室(5)内，所述支墩(2)安装在进水流道(1)内侧，所述导叶(3)安装于导叶段(11)内侧，所述转轮叶片(4)安装于转轮室(5)内侧；
位于转轮室(5)的所述轮毂体(10)一端设置有空心圆台(9)，所述空心圆台(9)位于尾水管内，且沿其轴向的本体外侧均匀设置有至少4个支撑导板(8)，所述支撑导板(8)另一端安装在尾水管内侧。
2.如权利要求1所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述进水流道(1)的轴向截面为梯形，且靠近轮毂体(10)一端的内径小于另一端内径。
3.如权利要求1所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述支墩(2)为椭圆形柱体。
4.如权利要求1所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述4个支撑导板(8)呈十字形。
5.如权利要求1所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述支撑导板(8)为曲面板，所述支撑导板(8)的出口角为35°。
6.如权利要求1所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述尾水管包括尾水管扩散段(6)和尾水管延伸段(7)，所述空心圆台(9)位于尾水管扩散段(6)内，所述支撑导板(8)两端分别与空心圆台(9)外侧和尾水管扩散段(6)内侧固接。
7.如权利要求6所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述空心圆台(9)和尾水管扩散段(6)同轴线，且长度相同，所述空心圆台(9)的厚度不小于尾水管扩散段(6)轴向长度的1/15，所述空心圆台(9)与尾水管扩散段(6)同端的直径比为1：6。
8.如权利要求6所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述支撑导板(8)的长度不小于尾水管扩散段(6)轴向长度的1/2，所述支撑导板(8)的厚度为尾水管扩散段(6)轴向长度的1/8～1/10。
9.如权利要求6所述的一种具有新型尾水管的双向贯流式水轮机，其特征在于，所述尾水管扩散段(6)的径向截面为圆形，轴向截面为梯形，且靠近尾水管延伸段(7)一端的内径大于另一端的内径，所述尾水管延伸段(7)的径向截面为正方形，轴向截面为梯形，且靠近尾水管扩散段(6)一端的内径小于另一端的内径。
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