[发明专利]冲击式水轮机喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及水电机械领域，具体是一种冲击式水轮机喷嘴。

背景技术

我国是个水资源丰富的国家。作为利用水资源的能量转换设备水轮机，主要分为两种类型，一种是反击式水轮机，另一种是冲击式水轮机。对于冲击式水轮机而言，喷嘴的工作性能对于水轮机具有重要的意义，而喷嘴的工作性能的好坏则由喷嘴的形状决定。现有的水轮机喷嘴喷针都以45~67°方案为主，喷嘴喷针接触面为2~3mm，并无流态稳定段，当机组运行遇到杂物通过喷嘴时容易造成喷嘴口及喷针损坏，从而导致射流不稳定及机组出力效率下降，同时伴随转轮甩水和轴承进水等常见故障发生。且喷嘴采用多数内装式，维修更换十分困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲击式水轮机喷嘴，通过改善喷嘴提高使用寿命，保证机组出力稳定，维修及拆卸方便。

本发明解决问题所采用的技术方案是：一种冲击式水轮机喷嘴，包括喷嘴本体及喷针，所述喷针的针尖锥角为36~38°，最佳的针尖锥角为37°，所述喷针后段为直线段，该直线段所在面与喷嘴内面形成的夹角与喷针尖角一致，一般设计范围36~38°，最佳角度37° ；所述喷嘴前端设置流态稳定段，流态稳定段包括外稳定段和内稳定段，外稳定段长度为10mm ，内稳定段长度为10~20mm，内稳定段形状与喷针形状相适应，其斜度相同，内稳定段也为止水面。

所述喷嘴过水接触面采用不锈钢镶面，厚度2~3mm，所述喷针前端和与喷嘴接触面采用不锈钢镶面，厚度2~3mm。

所述喷针针尖过长部分倒角切除。

所述喷嘴结构为外装式，喷嘴通过螺栓外装在喷嘴座上。

在山区高水头径流式电站运行过程中，由于没有水库进行调节运行，来水量随天然径流而变化，机组随时调整出力尽量保持在高水头运行防止前池放空的情况，因此机组对调节提出较高要求，而调节的关键部位在于喷嘴、喷针。现行机组在水源不足出力较小时（约50%）就会出现以下问题：机组出现叶轮甩水，影响轴承进水而损坏，出力及效率急剧下降。主要原因为喷嘴射流分散不集中，部分水流直接喷射至水斗边缘或外面。而导致射流分散的主要原因为45°—67°喷针（嘴）产生射流时因角度较大水流相互碰撞，无射流稳定段，且距离转轮轮较远，详见射流示意图，从图2、3、4中可见，无论是45°喷针，还是67°喷针，其射流出喷嘴后均有放大，而37°喷针的射流则无放大，基本呈直线。

本申请人通过多年进行水轮机维修与试验发现将喷针及喷嘴角度修正在37°左右时水轮机效率最高且不易损坏。同时增加喷嘴口流态稳定段以保证喷嘴口强度和流态稳定性能。将过水接触面采用不锈钢镶面2~3mm以解决喷针、喷嘴磨损及腐蚀，并且保证止水面长度为10~20mm，以保证止水效果。喷嘴结构为外装式以方便喷嘴喷针维修及更换。由于喷针角度减小导致针尖长度增加，将喷针过长部分倒角切除，以保证折向器能正常使用，保证机组安全，详见射流示意图。根据本发明所述冲击式或斜击式水轮机喷嘴，使用寿命明显增加，约为原喷嘴2~3倍，射流集中，机组出力稳定，效率增高约5~10%，尤其在非满负荷时，作用明显，且维修及拆卸方便，大大减少喷针及喷嘴维修时间，提高电站效益。

附图说明

下面结合附图进一步详细描述本发明。

图1是本发明的结构示意图，显示为喷针与喷嘴闭合时状态。

图2是本发明所用37°喷嘴喷针射流示意图。

图3是45°喷嘴喷针射流示意图。

图4是67°喷嘴喷针射流示意图。

具体实施方式