一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，它包括正向進水流道、豎井、支撐架、雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪、反向進水流道、發(fā)電機和增速器，其特征在于還包括前置等寬活動導(dǎo)葉和后置等寬活動導(dǎo)葉，該前置等寬活動導(dǎo)葉設(shè)置在正向進水流道和雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪之間；該后置等寬活動導(dǎo)葉設(shè)置在雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪與反向進水流道之間；所述前置等寬活動導(dǎo)葉和后置等寬活動導(dǎo)葉的縱向截面均為兩端流線尖翼形，對稱地布置在雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪兩側(cè)。本發(fā)明不僅能夠提高發(fā)電機組的正向發(fā)電效率，而且能夠提高發(fā)電機組的反向發(fā)電效率，使得發(fā)電機組發(fā)電總效率進一步提高，適用于各種低水頭潮汐電站的貫流式水輪機。
【專利說明】一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體機械及水電工程設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著我國水電資源的大規(guī)模開發(fā)，屬于經(jīng)濟指標好的中、高水頭站點已經(jīng)越來越少，隨之開發(fā)低水頭徑流式電站特別是對潮汐能的開發(fā)利用已成為研究的熱點并進入實用性階段。公知的貫流式水輪機因其過流量大、轉(zhuǎn)速高和效率高，且高效區(qū)寬、結(jié)構(gòu)緊湊和布置簡單等優(yōu)點而成為低水頭水能資源開發(fā)中的一種最經(jīng)濟和適宜的水輪機型式，如何利用這些優(yōu)點開發(fā)出一種能夠應(yīng)用于潮汐電站的、高效的低水頭、大流量雙向豎井貫流式機組具有重大意義。
[0004]目前貫流式水輪機多采用斜向?qū)畽C構(gòu)，活動導(dǎo)葉分布在錐形面上，稱為錐形導(dǎo)葉。由于貫流式機組沒有蝸殼，固定導(dǎo)葉通常只起到支撐作用而不改變液流的環(huán)量，轉(zhuǎn)輪所需的環(huán)量均由活動導(dǎo)葉提供，活動導(dǎo)葉的性能對機組運行效能有直接的影響。公知技術(shù)顯示，現(xiàn)有雙向潮汐發(fā)電電站大多采用活動導(dǎo)葉為前置導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)。如中國專利申請201210511304.5公開了一種“低水頭豎井貫流雙向高效水輪機轉(zhuǎn)輪及其機電裝置和配套流道”，該裝置包括流道和機電部分，所述流道部分主要包括進水段、豎井段、導(dǎo)葉段、轉(zhuǎn)輪段和尾水管段；所述機電部分主要包括發(fā)電機、增速器、活動導(dǎo)葉、主軸和水輪機。該裝置采用前置活動導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)，雖然可通過調(diào)節(jié)活動導(dǎo)葉和葉片的配合角度，產(chǎn)生較好的正向發(fā)電的水力性能，但在反向發(fā)電時，因沒有后置活動導(dǎo)葉，水流在進入轉(zhuǎn)輪前沒有形成一定的環(huán)量，不能與葉片較好地配合，導(dǎo)致反向發(fā)電水力性能較差。
[0005]楊春霞發(fā)表的論文“采用單側(cè)-雙側(cè)活動導(dǎo)葉的潮汐機組雙向發(fā)電性能研究(Bidirectional Power Performance of a Tidal Unit with Unilateral and DoubleGuide Vanes)”,研究了采用單側(cè)與雙側(cè)活動導(dǎo)葉兩種不同形式導(dǎo)葉對貫流式潮汝機組水力性能的影響，當采用雙側(cè)活動導(dǎo)葉時，其正向發(fā)電效率為85.81%、反向發(fā)電效率為80.66%，正向和反向發(fā)電的總效率優(yōu)于采用單側(cè)活動導(dǎo)葉形式；雖然采用雙側(cè)活動導(dǎo)葉可提高發(fā)電效率，但同時還存在如下不足:當正向或反向發(fā)電時，水流經(jīng)出水導(dǎo)葉進入出水流道后將產(chǎn)生漩渦，既導(dǎo)致正向發(fā)電效率降低，又影響反向發(fā)電效率提高。
[0006]如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足已成為當今流體機械及水電工程設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】中亟待解決的重點難題之一。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，本發(fā)明不僅能夠提高發(fā)電機組的正向發(fā)電效率，而且能夠提高發(fā)電機組的反向發(fā)電效率，使得發(fā)電機組發(fā)電總效率進一步提高，適用于各種低水頭潮汐電站的貫流式水輪機。
[0009]根據(jù)本發(fā)明提出的一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，它包括正向進水流道、豎井、支撐架、雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪、反向進水流道、發(fā)電機和增速器，其中:發(fā)電機與雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪通過增速器連接；發(fā)電機和增速器置于豎井中；其特征在于還包括前置等寬活動導(dǎo)葉和后置等寬活動導(dǎo)葉，該前置等寬活動導(dǎo)葉設(shè)置在正向進水流道和雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪之間；該后置等寬活動導(dǎo)葉設(shè)置在雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪與反向進水流道之間；所述前置等寬活動導(dǎo)葉和后置等寬活動導(dǎo)葉的縱向截面均為兩端流線尖翼形，對稱地布置在雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪兩偵牝各導(dǎo)葉兩端為球面結(jié)構(gòu)，各導(dǎo)葉內(nèi)球面與外球面扭曲角度為10° ^15° ;所述前置等寬活動導(dǎo)葉和后置等寬活動導(dǎo)葉設(shè)置的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動中心線與機組轉(zhuǎn)動中心線之間的夾角Θ為80°，各導(dǎo)葉構(gòu)成的封水面與機組轉(zhuǎn)動中心線呈懸空交叉分布，各導(dǎo)葉中間截面型線上20個點在直角坐標系中的坐標如下表1:
表1
【權(quán)利要求】
1.一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，它包括正向進水流道(1)、豎井(2)、支撐架(5)、雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪(7)、反向進水流道(9)、發(fā)電機(3)和增速器(4)，其中:發(fā)電機(3)與雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪(7)通過增速器(4)連接；發(fā)電機(3)和增速器(4)置于豎井(2)中；其特征在于還包括前置等寬活動導(dǎo)葉(6)和后置等寬活動導(dǎo)葉(8);該前置等寬活動導(dǎo)葉(6)設(shè)置在正向進水流道(1)和雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪(7)之間；該后置等寬活動導(dǎo)葉(8)設(shè)置在雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪(7)與反向進水流道(9)之間；所述前置等寬活動導(dǎo)葉(6)和后置等寬活動導(dǎo)葉(8)的縱向截面均為兩端流線尖翼形，對稱地布置在雙向發(fā)電轉(zhuǎn)輪(7)兩側(cè)，各導(dǎo)葉兩端為球面結(jié)構(gòu)，各導(dǎo)葉內(nèi)球面與外球面扭曲角度為10°~15° ;所述前置等寬活動導(dǎo)葉(6)和后置等寬活動導(dǎo)葉(8)設(shè)置的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動中心線(12)與機組轉(zhuǎn)動中心線(15)之間的夾角Θ為80°，各導(dǎo)葉構(gòu)成的封水面與機組轉(zhuǎn)動中心線(15)呈懸空交叉分布，各導(dǎo)葉中間截面型線上20個點在直角坐標系中的坐標如下表1:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，其特征在于所述前置等寬活動導(dǎo)葉(6)與后置等寬活動導(dǎo)葉(8)的兩端寬度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，其特征在于前置等寬活動導(dǎo)葉(6)和后置等寬活動導(dǎo)葉(8)分別沿周向均勻?qū)ΨQ分布設(shè)置，其數(shù)量各均為10片、12片或14片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，其特征在于前置等寬活動導(dǎo)葉(6)和后置等寬活動導(dǎo)葉(8)對水流流量和水流方向進行控制；當正向發(fā)電時，后置等寬活動導(dǎo)葉(8)角度為保持全開狀態(tài)；當反向發(fā)電時，前置等寬活動導(dǎo)葉(6)角度為保持全開狀態(tài)，前置等寬活動導(dǎo)葉(6)或后置等寬活動導(dǎo)葉(8)從導(dǎo)葉全開狀態(tài)(13)至導(dǎo)葉全關(guān)狀態(tài)(14)的角度為88°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有前后對稱等寬活動導(dǎo)葉的貫流式水輪機，其特征在于豎井(2)的橫截面呈流線型。
【文檔編號】F03B3/18GK103742334SQ201310738483
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】楊春霞, 鄭源, 張玉全, 朱延濤, 劉惠文 申請人:河海大學(xué), 南京河?？萍加邢薰?br>