[发明专利]水轮机尾水涡带消弱方法和装置

说明书

本发明公开一种水轮机尾水涡带消弱方法和装置，包括以下步骤：a.从水轮机转轮叶片出来的尾水，通过水轮机尾水管的直锥管段内消弱漩涡的隔板，隔板的结构如下：靠近转轮叶片端的上端环，在上端环下部的直锥管段安装下端环，下端环的直径大于上端环的直径，在上端环和下端环之间倾斜设置消弱漩涡的隔板；b.同时，从水轮机转轮叶片出来的尾水，通过水轮机尾水管的直锥管段内补气装置，用于调节尾水涡带中心的压力，补气装置结构如下：上端环为空心环，补气管穿过尾水管壁与空心环连通，在空心环的底部隔板之间的位置上均匀设置有补气孔，对尾水管进行补气。本发明将补气和涡带抑制结构相结合，从转轴下来的水流的涡带遭到破坏，部分偏心涡带被破坏，减小涡带偏心距，消除部分漩涡，从根源上减弱尾水压力脉动。

技术领域

本发明属于水电站的水轮机技术领域，具体地说涉及一种如何消弱水轮机尾水管内涡带的方法，还涉及消弱水轮机尾水管内涡带的装置。

背景技术

水轮机一般在30%~60%额定出力时容易在尾水管内发生水流涡带，涡带是造成水轮机压力超标、水电站不能稳定运行的主要原因之一。涡带产生的基本原理：当水流从水轮机的转轮离开的过程中，水流速度逐渐减小，而压力随之增大，当水流进入转轮下方的尾水管时，在尾水管内部因为周围压力大而中心压力小，导致周围和中心压力差变大，水流流速降低压力提高，引起涡带和偏心现象，并造成严重的径向压力脉动现象。水轮机的尾水管中形成的涡带是一种特殊形式的漩涡，当水轮机在部分负荷工况下运行时，水轮机实际运行工况的流量小于设计工况的流量时，在尾水管内部会产生强烈的压力脉动现象，这种压力脉动严重影响水轮机组稳定运行。为了减小这种涡带的带来的压力脉动，保证水轮机组稳定运行，目前常用的方法如下：尾水管内进行补气，或者在尾水管内增加导流装置，或者改变转轮出口设计，或者尾水管结构改变。但是不论选择那一种，削弱涡带的效果都不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水轮机尾水涡带消弱方法和装置，通过补气和隔板的设置，通过补气和导流栅多方面同时消弱水轮机尾水管内的涡带，减小尾水压力。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种水轮机尾水涡带消弱方法，包括以下步骤：

a.从水轮机转轮叶片出来的尾水，通过水轮机尾水管的直锥管段内消弱漩涡的隔板，隔板的结构如下：靠近转轮叶片端的上端环，在上端环下部的直锥管段安装下端环，下端环的直径大于上端环的直径，在上端环和下端环之间倾斜设置消弱漩涡的隔板；

b. 同时，从水轮机转轮叶片出来的尾水，通过水轮机尾水管的直锥管段内补气装置，用于调节尾水涡带中心的压力，补气装置结构如下：上端环为空心环，补气管穿过尾水管壁与空心环连通，在空心环的底部隔板之间的位置上均匀设置有补气孔，对尾水管进行补气。

所述轮机尾水涡带消弱方法，所述上端环为空心环，空心环的四周至少设置三根上支撑杆，其中一根上支撑杆为空心支撑杆，且空心支撑杆端部螺纹套接有螺母，其他几个上支撑杆为实心支撑杆，端部均螺纹套设有上套筒，对应地尾水管内壁上设置有上凹槽，所有的实心上支撑杆上的上套筒均卡在对应的上凹槽内，补气管穿过尾水管及凹槽与空心支撑杆连通。

所述轮机尾水涡带消弱方法，所述下端环为实心环，实心环的四周至少设置三根下支撑杆，所有下支撑杆均为实心杆，下支撑杆端部均螺纹套设有下套筒，对应地尾水管内壁上设置有下凹槽，下支撑杆端部的套筒卡在对应的下凹槽内。

一种水轮机尾水涡带消弱装置，在水轮机尾水管的直锥管段靠近转轮叶片端的上端环设置有上部构件，在上部构件下部的尾水管内设置有下部构件，所述上部构件包括上端环，上端环为空心环，在上端环下部的直锥管段安装下端环，下端环的直径大于上端环的直径，在上端环和下端环之间倾斜设置消弱漩涡的隔板，所述上端环为空心环，补气管穿过尾水管壁与空心环连通，在空心环的底部与隔板之间的位置上均匀设置有补气孔。