[发明专利]一种减压减震泄水锥装置

说明书

技术领域

本发明涉及混流式水轮机技术领域，特别是一种减压减震泄水锥装置。 

背景技术

混流式水轮机的应用最为广泛，这种机组形式具有结构紧凑，运行可靠，能适应很宽的水头范围以及满载时效率高等优点。但是国内外许多电站在投产运行后出现了不同程度的顶盖压力过高和水力振动问题。增加顶盖均压管，使顶盖上腔与尾水连通，可以起到泄压作用。电站采用避开振动区运行、补气等方法来解决水力振动问题。但这些方法有的受限于机组布置和复杂的结构形式，有的造成严重的能源浪费，效果也不理想。如图1所示，混流式水轮机的上冠(3)处设置了泄水孔(5)和减压板(6)，采用这种结构，漏水进入顶盖减压板(6)和转轮减压板(6)之间的间隙，受离心力的作用，溢至顶盖减压板(6)上，经过泄水孔(5)，再经过泄水锥(1)和补气阀(7)围成的内腔排入尾水管。当机组运行到压力脉动偏大的区域时，补气阀(7)会打开，进行补气，以解决机组的水力振动问题。即使采用这种结构，国内外许多电站在投产运行后也出现了不同程度的顶盖压力过高和水力振动问题。刘家峡、大朝山水电站出现了转轮上腔压力过高导致推力瓦温度过高的问题，萨杨、岩滩和五强溪等水电站机组 振动明显，甚至出现了机组的毁坏。 

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题而提供一种结构简单的减压减震泄水锥装置，通过改进泄水锥的结构，显著降低混流式水轮机的轴向水推力和减小水力振动，保证机组的安全、高效运行。本发明的技术方案为：一种减压减震泄水锥装置，包括与转轮的上冠(3)相连的泄水锥(1)和在机组上设置的引水板(6)和泄水孔(5)，所述泄水锥(1)内侧焊有均布的肋板(8)，所述泄水锥(1)外侧开设有均布的螺旋形凹槽(9)。 

所述肋板(8)在泄水锥(1)内呈倾斜布置，即从泄水锥(1)顶部顺着机组旋转方向倾斜到泄水锥(1)的底部，倾斜角度为与转轮中轴线成20°～40°夹角。 

所述肋板(8)的数目比泄水孔(5)数目的一半多1，当泄水孔(5)数目为奇数时，肋板(8)的数目为泄水孔(5)数目加1的一半。 

所述螺旋形凹槽(9)从泄水锥(1)顶部顺着机组旋转方向倾斜到泄水锥(1)的底部，当机组转轮进口直径在4m以内时螺旋形凹槽(9)的包角为180°，当机组转轮进口直径大于4m时螺旋形凹槽(9)的包角为360°。 

所述螺旋形凹槽(9)的数目比叶片(2)数目的一半多1，当叶片(2)数目为奇数时，螺旋形凹槽(9)的数目为叶片(2)数目加1的一半。 

技术效果： 

1、混流式水轮机运行时，泄水锥内侧的肋板是轴向的叶片泵结构，从泄水孔泄露的水流被叶片泵加压，增大泄流量，这样可以改善顶盖受力情况，减小机组的轴向水推力。 

2、水轮机运行时，泄水锥外侧的螺旋形凹槽带动泄水锥附近的水流旋转，更好地引导水流进入尾水管的中心区域，如同水射流的作用，这样可以减弱尾水管的压力脉动，解决水力振动引起的问题。 

3、减压减震泄水锥装置结构简单，易于加工，不受机组布置的影响，也避免了传统补气装置所带来的成本。 

附图说明

图1为传统泄水锥的结构示意图； 

图2为减压减震泄水锥装置的结构示意图； 

图3为具有肋板和螺旋形凹槽的泄水锥俯视图； 

图4为具有肋板和螺旋形凹槽的泄水锥仰视图。 

其中：1为泄水锥，2为叶片，3为上冠，4为下环，5为泄水孔，6为顶盖和转轮减压板，7为补气阀，8为泄水锥内侧肋板，9为泄水锥外侧螺旋形凹槽。 

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。 

实施例1： 

如图2所示，本发明的减压减震泄水锥装置，它包括与转轮的上冠3相连的泄水锥1，泄水锥1内侧焊有均布的肋板8，泄水锥1外 侧开设有均布的螺旋形凹槽9。泄水孔5的数目为均布的14个，叶片2的数目为13个。机组旋转方向为从发电机往水轮机方向看俯视顺时针旋转。 

如图3所示，所述肋板8在泄水锥1内呈倾斜布置，即从泄水锥1顶部顺着机组旋转方向倾斜到泄水锥1的底部，倾斜角度为与转轮中轴线成30°夹角。 

所述肋板8与泄水锥1的顶部和底部平齐，肋板8的宽度为20mm，肋板8的高度为20mm，肋板8的数目为均布的8个。 

如图4所示，所述螺旋形凹槽9从泄水锥1顶部顺着机组旋转方向倾斜到泄水锥1的底部，螺旋形凹槽9的包角为180°。