[发明专利]水轮机转轮体内的消涡装置

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机技术领域，具体涉及轴流转桨式水轮机，尤其涉及装在转轮体内泄水锥上的用于消除尾水涡带的装置。

背景技术

水轮机及辅机是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备。水轮机作为当前最重要的发电技术中的设备之一，虽然有着较高的效率，但是仍然存在一定的效率损失，尤其是其转轮桨叶在部分负荷下会引起尾水涡带，对于水轮机组的振动产生不利影响。具体而言，在转轮桨叶尾缘水流出口处，若出口水流速度出现与转轮旋转方向相同的切向速度且出口速度值较大时，会在尾水管中形成涡带，导致水轮机组运行不稳定，而当出口水流速度出现与转轮旋转方向相反的切向速度时，在转轮出口处，会形成两股方向相反的旋转水流，两股水流产生相互碰撞，消耗能量，增加了转轮桨叶尾缘水流出口处及尾水管中的动能损失。现有技术中，用于消除尾水涡带的主要措施是在转轮采用向导叶和转轮叶片之间或尾水管内补气，以降低水压脉动，但是由于在通流管道中安装了附加设备，使得水轮机的效率降低。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种水轮机转轮体内的消涡装置，其能够有效消除尾水涡带，降低压力脉动，增强水轮机组的使用寿命，并且能够有效回收尾水涡带能量，提高了水轮机的效率。

本发明的技术方案如下：

水轮机转轮体内的消涡装置，包括在水轮机转轮体内的泄水锥上安装的消涡叶片，消涡叶片位于两相邻转轮桨叶之间，消涡叶片的直径小于转轮桨叶的直径。

其进一步技术方案为：

所述消涡叶片与转轮桨叶的数量一致。

所述消涡叶片位于两相邻转轮桨叶叶根部随边的正中间。

所述消涡叶片的直径与转轮桨叶的直径比为0.27～0.32。

所述消涡叶片的转角与转轮桨叶转角的差值的绝对值小于或等于6°

本发明的技术效果：

本发明通过在泄水锥上安装消涡叶片，使得泄水锥上脱落的涡以及转轮桨叶相互作用产生的尾水涡带在初始向水轮机尾水管运动时，遇到消涡叶片的作用，涡被消涡叶片打散，使得尾水管中不能再形成很强的涡带，尾流场变得平和稳定，从而有效地消除尾水涡带，减少了引起压力脉动的脉动源，降低振动，降低了尾水管空腔空化的可能，延长了水轮机组的使用寿命；同时消涡叶片在将尾水涡带打散的过程中，产生与转轮桨叶旋转方向相同的转矩，使得尾水涡带的能量转化为消涡叶片上转轮桨叶旋转方向相同的转矩，有效地回收了尾水涡带的能量，从提高了水轮机的效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明在水流场中的受力示意图，图中T表示转轮桨叶受到的水推力，M表示转轮桨叶受到的水推力产生的力矩，T＇表示消涡叶片受到的水推力，M＇表示消涡叶片受到的水推力产生的力矩，图中二者的水推力方向相同。

图3为本发明所述消涡叶与转轮桨叶的安装位置关系的示意图。

其中：1、泄水锥；2、消涡叶片；3、转轮桨叶；4、转轮轮毂。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1，本发明所述的消涡装置包括在轴流转桨式水轮机转轮体内的泄水锥1上安装的消涡叶片2，消涡叶片2位于两相邻转轮桨叶3之间，消涡叶片2的直径小于转轮桨叶3的直径。

进一步地，为了保持整个水轮机转轮体的结构对称平衡，优选地，使所述消涡叶片2与转轮桨叶3的数量一致，并优选所述消涡叶片2位于两相邻转轮桨叶3叶根部随边的间距的正中间，见图3，两相邻转轮桨叶3叶根部随边的间距为L，而消涡叶片2位于两相邻转轮桨叶3叶根部的正中间，消涡叶片2与两相邻转轮桨叶3叶根部随边之间的距离为L/2，具体可采用消涡叶片2的导边延长线与转轮桨叶3的随边延长线对消涡叶片2进行定位；为了达到最优的消涡效果，控制所述消涡叶片2的直径与转轮桨叶3的直径比处于0.27～0.32范围之内；为了进一步地保证运行稳定性，使所述消涡叶片2的转角与转轮桨叶3转角的差值的绝对值小于或等于6°，所述“转角”的概念为本领域所公知，即叶片相对于正常运转时的设计位置向开启方向或者关闭方向转动的角度。