混流式水轮机反向S型长短叶片转轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103114953A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103114953103114953A(43)申请公布日2013.05.22(21)申请号201210524652.6(22)申请日2012.12.07(71)申请人哈尔滨电机厂有限责任公司地址150040黑龙江省哈尔滨市香坊区三大动力路99号哈尔滨电机厂有限责任公司技术管理部申请人国家水力发电设备工程技术研究中心哈尔滨大电机研究所(72)发明人韩秀丽赵昊阳王茜芸魏显著刘万江高海军(51)Int.Cl.F03B3/12(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图7页附图7页(54)发明名称混流式水轮机反向S型长短叶片转轮(57)摘要本发明的混流式水轮机反向S型转轮，包括一个上冠、一个下环和若干个连接在该上冠和下环之间的长叶片和短叶片。叶片进水边呈现反向“S”型，通过对长叶片和短叶片的包角，叶片的进出口角，短叶片轴面流道的长度，短叶片到相邻长叶片背面开口的大小等参数进行优化，大大降低部分负荷条件下尾水管压力脉动，减小转轮直径，从而提高转轮效率，改善小流量和大流量时叶片进口的流态，同时，还能保持进水边头部小，获得更高的最优效率；加长叶片，实现具有更加宽广的高效率运行范围；叶片的上冠型线的形状和特殊的叶片的下环型线的形状略呈反向“S”型，降低出口流速，改善转轮内流态，提高机组运行的稳定性。CN103114953ACN103495ACN103114953A权利要求书1/1页1.一种混流式水轮机反向S型长短叶片转轮，包括一个上冠（1）、一个下环（3）和若干个连接在上冠（1）和下环（3）之间的长短叶片（2），每一个叶片均有一个正对水轮机上游导流机构的进水边（4）和一个正对下游的出水边（5），其特征是：叶片（2）的进水边（4）从A点到D点之间带有两个拐点，即叶片（2）的进水边（4）带有P1、P2两个拐点，叶片（2）的进水边（4）为反向“S”型；叶片（2）的上冠型线（6）即叶片与上冠的交线，从D点到C点之间带有两个拐点，即叶片（2）的上冠型线（6）带有S1、S2两个拐点，上冠型线（6）呈现反向“S”型；叶片（2）的下环型线（7）即叶片与下环的交线，从A点到B点之间带有两个拐点，叶片（2）的下环型线（7）有X1、X2两个拐点，下环型线（7）呈现反向“S”型，叶片相关点、线的定义：点A为叶片进水边（4）与下环（3）的交点，点B为叶片出水边（5）与下环（3）的交点，点C为叶片出水边（5）与上冠（1）的交点，点D为叶片进水边（4）与上冠（1）的交点，线AD为叶片的进水边（4），线BC为叶片的出水边（5）。2.根据权利要求1所述的一种混流式水轮机反向S型长短叶片转轮，其特征是：所述的叶片的数量范围：十三个长叶片与十三个短叶片；或者十四个长叶片与十四个短叶片；或者十五个长叶片与十五个短叶片。3.根据权利要求1所述的一种混流式水轮机反向S型长短叶片转轮，其特征是：长叶片包角θL根据转轮所要求达到的水力性能进行优化确定，短叶片的包角θS按以下方式确定：θS/θL=0.35~0.45，长叶片进口角βL2与短叶片进口角βS2大小并不相同，二者之差Δβ2=βL2-βS2,短叶片轴面长度由短叶片轴面中间流线GH与长叶片轴面中间流线GK的比值进行确定：GH/GK=0.60~0.7。2CN103114953A说明书1/5页混流式水轮机反向S型长短叶片转轮技术领域：[0001]本发明涉及一种混流式水轮机反向S型长短叶片转轮。技术背景：[0002]近些年，特别是三峡技术引进后，我国的混流式水轮机水力设计水平有了长足的进步。但是随着技术的发展，国内外各电站对混流式水轮机的效率和稳定性的要求也逐步提高。针对小流量、大流量和最优工况，电站方面需要转轮能量性能具有更加宽泛的运行范围，也就是具有较高的能量指标。对叶片的空化和压力脉动提出了较高的要求。同时由于很多电站水头变幅较大，转轮要在不同的水头段下运行，这就决定了在很多情况下机组要不可避免地运行在偏离工况条件下，这就会使转轮空化和尾水管压力脉动变得很严重。[0003]水轮机转轮由于其转轮直径偏大，从而导致其圆盘损失增大，大大降低了水轮机的效率；同时，较高的流速也导致在部分负荷条件下，转轮进口出现强烈的动静干涉现象，尾水管进口出现强烈的压力脉动和高强度的空化等一系列问题。在这样的电站中，若使用常规水轮机转轮，不仅转轮效率水平偏低，而且还会给机组运行带来严重的不稳定性问题。现有的混流式转轮叶片一般为常规叶片和负倾角叶片。常规叶片俯视图如图4所示，其进水边4为直线或抛物线，最多只有一个拐点。负倾角叶片俯视图如图5所示，其进水边4为直线或抛物线，最多只有一个拐点。[0004]发明内容：本