[发明专利]适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置

说明书

本发明公开了一种适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置，包括若干个主活动导叶、若干个副活动导叶和主活动导叶、副活动导叶的控制操纵系统。本发明双活动导叶装置在长时间偏工况运行下，可通过合理地、小范围地调节副活动导叶开度，改变转轮进口水流方向使其更接近于无撞击入流，进而改善转轮内部水流流动状态，同时可一定程度地减小活动导叶产生的流动分离与脱流等流动不稳定性，减小叶道涡与卡门涡产生概率，一定程度地减小压力脉动和空化的发生概率，达到提高偏工况运行效率和机组偏工况运行安全稳定性的目的。

技术领域

本发明属于水力机械辅助设备技术领域，具体涉及一种适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置。

背景技术

随着我国对能源需求的不断增长和环境的日益恶化，发展清洁能源发电成为必然趋势，而水力发电量相比于风电、光伏发电、核电等其他清洁能源的发电量占比更高，除此之外，水电可以灵活快速地进行调峰调频和调能储能，保证了电网运行的安全稳定及废弃电能的回收利用。水力发电利用水流的势能与动能推动水轮机转动而将水能转化为机械能，再带动同轴的发电机转子转动而切割磁感线形成电能。混流式水轮机具有应用范围大、运行可靠、效率高等优点而最广泛地应用于水电站。

混流式水轮机主要由金属蜗壳、座环、导水机构、转轮和尾水管组成，其中导水机构主要作用是通过调节活动导叶开度来调节水轮机流量，按照电力负荷需求的功率形成与改变进入转轮水流的速度矩。转轮主要由上冠、下环、叶片、泄水锥和止漏环组成，水流依次流经蜗壳、固定导叶、活动导叶后径向地流入转轮，有压水流在转轮空间曲面型叶片的约束下不断改变流速大小和方向，水流对叶片产生反作用力并形成旋转力矩驱动转轮旋转做功。

水轮机在最优工况下效率最高，但是为适应负荷变化需求经常需要在偏工况下运行，此时水力损失将会大大增加而造成效率下降。水力损失主要取决于转轮进口水流的撞击损失和转轮出口的尾水涡带损失，活动导叶及转轮叶片表面的流动分离和脱流也对水力损失有很大贡献。除此之外，在导叶表面形成脱流会在导叶尾部形成尾流，一定工况下会造成叶道涡和较大的压力脉动的产生，使转轮叶片产生振动与裂纹，在某特定工况下，活动导叶尾部还会产生交叉排列的卡门涡列，对导叶产生激振与裂纹，对流场产生更大的压力脉动和流动不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置，可在活动导叶灵活控制流量的基础上提高偏工况下混流式水轮机的工作效率，减少活动导叶表面与转轮内部的流动不稳定性，增强机组偏工况运行的安全稳定性。

本发明所采用的技术方案是：

适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置，包括若干个主活动导叶，主活动导叶立面呈“L”型，主活动导叶“L”型短边的内侧设置有副活动导叶安装桩，副活动导叶安装桩连接副活动导叶，副活动导叶整体呈翼型，副活动导叶头部为半圆形，在副活动导叶的一侧短边处设置有副活动导叶安装孔，副活动导叶安装桩插入副活动导叶安装孔，主活动导叶连接主活动导叶控制操纵系统，副活动导叶连接副活动导叶控制操纵系统。

本发明的特点还在于：

副活动导叶的头部与主活动导叶接触，主活动导叶和副活动导叶接触处的曲面之间平滑过渡，副活动导叶的头部设置有相间45度的3个卡槽，卡槽处设置有半圆形的副活动导叶头部立面橡胶密封，副活动导叶头部立面橡胶密封半圆形的两侧分别相切于主活动导叶尾部和副活动导叶头部，副活动导叶与主活动导叶接触的短边处设有副活动导叶下端面橡胶密封。

主活动导叶的上部和下部分别设置有主活动导叶上转轴和主活动导叶下转轴，副活动导叶的上部设置有副活动导叶上转轴，副活动导叶安装桩、副活动导叶安装孔和副活动导叶上转轴的轴线均与副活动导叶翼型截面的质心重合，主活动导叶上转轴和主活动导叶下转轴的轴线均与整体活动导叶截面的质心重合。