[实用新型]一种含新型隔离墩的混流式水轮机尾水管

说明书

技术领域

本实用新型属于水利水电技术领域，尤其是涉及一种含新型隔离墩的混流式水轮机尾水管。

背景技术

我国水力资源丰富，但与经济发达国家开发状况相比，我国水电开发利用程度较低。针对该现状,建立大量的水力发电厂是必然趋势，其不仅可节约能源，而且能减少环境污染。然而，当前我国水力发电存在许多缺陷，随着水电机组单机容量的提高，以及水电机组在电力系统中比重的增大，其安全性和稳定性问题日益突出，制约着自身的发展。大量的研究表明，混流式水轮机尾水管内螺旋形涡带引起的压力脉动是导致混流式水轮机组振动的主要原因之一，而其内部原因是尾水管内涡带的发展。在尾水管内，水流从垂直方向转为水平方向，受离心力的作用流动中存在二次流，且通过过流断面的水流会沿流向扩散、收缩、再扩散，并常常伴随有局部脱流和回流等现象，流动非常复杂。尤其在偏离最优工况运行时，尾水管内的流动更加复杂，严重威胁机组的安全运行。

目前，当水电机组出现尾水管偏心涡带引起的振动时，通常采用两种措施减轻其影响。一种是对转轮区进行补气，这种方法虽然在一定程度上减小了振动，但其也引起了许多不良现象，如水轮机出力会降低、转轮后面的压力脉动增大等。另一种是在尾水管内加导流隔板，隔板可以设置在尾水管各个部位，其中尾水管扩散段隔板位置对效率的影响非常大。现有的尾水管大多在扩散段设置一到两个隔板（隔离墩），没有明确的研究说明隔离墩位置和个数对尾水管性能的影响，隔离墩的形式也比较单一，大多是平板。就目前我国大多数水轮机的运行状态而言，现有的尾水管稳定性较差，不能适应较长时间处于非设计工况条件，亟待优化尾水管设计。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有研究的不足，提供一种含新型隔离墩的混流式水轮机尾水管。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种含新型隔离墩的混流式水轮机尾水管，包括直锥段、弯肘段、扩散段、隔离墩，直锥段为管状圆台，其竖直截面为梯形，直锥段的上端与转轮相连接，下端与弯肘段的进口相连接，弯肘段的出口与扩散段相连接；两个隔离墩设置在扩散段内；

所述的弯肘段的进口截面为圆形，出口截面为四边形；两个隔离墩对称设置在扩散段的内，隔离墩中心位置距离扩散段外侧边的距离为d，尾水管扩散段的宽度为B，隔离墩中心设置在尾水管扩散段的五分之一点处；即d=15B;]]>

所述的隔离墩的截面为直角梯形，与弯肘段出口相连接的为短边面；且该隔离墩短边面为半圆柱形；隔离墩上设置有三个通孔。

所述的三个通孔具体位置如下：

三个通孔距离扩散段底面高度分别为h1、h2、h3，尾水管扩散段3最高的高度为H,h1＝h3,h2＝0.5H,h1＝(0.3-0.25)H;三个通孔离扩散段外侧距离为l1、l2、l3，扩散段3的长度为L，l1＝(0.34-0.3)L，l2＝(0.58-0.54)L，l3＝(0.8-0.84)L；三个通孔大小相同，直径均为d'＝(0.7-1)b。

所述转轮与直锥段相连接，转轮进口直径D,隔离墩中心位置距离扩散段外侧边的距离为d，尾水管扩散段的宽度为B，隔离墩的宽度为b，则：B＝(2.7-3.3)D,b＝(0.1-0.15)B,d＝0.2B。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型利用CFD技术和能量梯度理论，通过对比不同隔离墩设置条件下的能量梯度函数K值的大小，来确定最优的隔离墩设置。得到的含通孔的混流式水轮机尾水管隔离墩设置，在水轮机运行状态下，通孔附件形成局部涡流，对扩散段3处的涡流发展起到了阻碍作用，减小了部分工况条件下水轮机尾水管内涡带的尺寸，进而减轻压力脉动，提高水轮机的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型三维图。

图2本实用新型俯视图。

图3为本实用新型隔离墩侧视图。

图中：直锥段1、弯肘段2、扩散段3、隔离墩4。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。