混流式水泵水轮机长短叶片转轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102364083A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102364083A(43)申请公布日2012.02.29(21)申请号201110183170.4(22)申请日2011.07.01(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(72)发明人魏显著王焕茂陈元林覃大清刘万江(51)Int.Cl.F03B3/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称混流式水泵水轮机长短叶片转轮(57)摘要本发明的混流式水泵水轮机长短叶片转轮，包括一个上冠、一个下环，若干个经过优化设计的长叶片和短叶片。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，可以使水轮机工况部分负荷条件下尾水管压力脉动大大降低，可以使转轮直径减小，从而提高转轮效率，改善水轮机工况下的“S”区不稳定性问题。CN1023648ACCNN110236408302364102A权利要求书1/1页1.一种混流式水泵水轮机长短叶片转轮，包括一个上冠、一个下环，若干个长叶片和短叶片，其特征是：混流式水泵水轮机长短叶片转轮叶片数为：四个长叶片与四个短叶片，或者五个长叶片与五个短叶片，混流式水泵水轮机长短叶片转轮长叶片包角θL，短叶片的包角按以下方式确定：θS/θL＝0.40～0.85，泵工况长叶片出口角βL2与泵工况短叶片出口角βS2二者之差Δβ2＝βL2-βS2＝1.4°～2.6°，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：GH/GK＝0.60～0.85。相邻叶片之间的节距θp大小相同，适用比转速范围：给出公式中各个符号的含义：θS：短叶片包角；θL：长叶片包角；Δβ2：泵工况长短叶片出口角之差；βL2：泵工况长叶片出口角；βS2：泵工况短叶片出口角；GH：短叶片轴面中间流线；GK：长叶片轴面中间流线；a0：短叶片到长叶片负压面开口；ns：比转速；n：转速；Q：泵工况最高效率工况下对应的流量；H：泵工况最高效率工况下对应的扬程；ns单位：m，KW。2CCNN110236408302364102A说明书1/3页混流式水泵水轮机长短叶片转轮[0001]技术领域：本发明涉及一种混流式水泵水轮机长短叶片转轮。[0002]技术背景：随着中国可逆式水轮机开发技术的不断进步，以及业主对抽水蓄能电站经济利益越来越高的要求，中国今后一段时间抽水蓄能电站将越来越向超高水头、超大容量的方向发展。但是，这样电站的水泵水轮机转轮比转速低、流速高，其水力性能会存在一系列的问题。低比转速水泵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，大大降低了水泵水轮机的效率；同时，较高的流速也导致在水轮机工况部分负荷条件下，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，若使用常规的七叶片或九叶片水泵水轮机转轮，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。[0003]而且，中国目前在建和将要兴建的中等水头和容量的抽水蓄能电站中，由于很多电站水头变幅较大，水轮机工况下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。更为严峻的问题是，由于电站水头变幅较大，转轮运行的单位转速范围也将变大，这就意味着在某些特定条件下，转轮以水轮机工况运行时将更加容易地进入到“S”区不稳定运行区，这就给机组的并网带来极大的困难，严重影响机组的正常运行。在不使用非同步导叶的条件下，常规叶片的水泵水轮机转轮将很难解决上述问题。[0004]发明内容：本发明所要解决的技术问题：通过对混流式水泵水轮机长叶片和短叶片的优化设计，减轻水轮机工况部分负荷工况下尾水管压力脉动的问题，减轻超高水头、超大容量水泵水轮机的水轮机工况进口空化问题，同时改善水泵水轮机工况的“S”特性。本发明的技术方案为：一种混流式水泵水轮机长短叶片转轮，包括一个上冠、一个下环，若干个长叶片和短叶片，混流式水泵水轮机长短叶片转轮叶片数为：四个长叶片与四个短叶片，或者五个长叶片与五个短叶片，混流式水泵水轮机长短叶片转轮长叶片包角θL，短叶片的包角按以下方式确定：θS/θL＝0.40～0.85，泵工况长叶片出口角βL2与泵工况短叶片出口角βS2二者之差Δβ2＝βL2-βS2＝1.4°～2.6°，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：GH/GK＝0.60～0.85。相邻叶片之间的节距θp大小相同，适用比转速范围：[0005]给出公式中各个符号的含义：[0