本發(fā)明涉及一種減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，屬于水力發(fā)電或泵站抽水。

背景技術(shù)：

1、水輪機(jī)是一種利用水流能量驅(qū)動的機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水力發(fā)電領(lǐng)域。然而，當(dāng)水輪機(jī)在水中工作運行時，由于水流的高速沖擊和摩擦，在其葉片背面低壓區(qū)通常會產(chǎn)生空化?？栈F(xiàn)象是指在水中局部壓力降低到汽化臨界壓力以下時，水體發(fā)生汽化或溶于水的空氣析出并發(fā)育形成空泡的現(xiàn)象。這種空泡在水流進(jìn)入低壓區(qū)時會繼續(xù)發(fā)育，在進(jìn)入壓力高于汽化壓力的臨界區(qū)域時，就會瞬間潰滅，在潰滅時會產(chǎn)生不低于50mpa的局部高壓和超過300℃的高溫，并伴有強(qiáng)烈的沖擊波和速度高達(dá)100m/s以上的微射流，會對水輪機(jī)葉片表面造成腐蝕和磨損，還會產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，稱為空蝕現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會嚴(yán)重影響水輪機(jī)葉片的使用壽命、運行效率和操作環(huán)境。

2、空化現(xiàn)象防治技術(shù)則是一種旨在防止或減少空化現(xiàn)象產(chǎn)生的技術(shù)，主要包括改進(jìn)水輪機(jī)設(shè)計、優(yōu)化水輪機(jī)運行工況等。現(xiàn)有的解決方案主要是通過改進(jìn)水輪機(jī)的設(shè)計和材料，以提高其抗空化能力和耐磨性，例如，通過改變?nèi)~片的形狀和材質(zhì)，或者采用特殊的涂層處理等方式，來減少空化現(xiàn)象的產(chǎn)生和空蝕磨損的程度。此外，還有一些方案是通過改變水輪機(jī)的運行工況，如調(diào)整轉(zhuǎn)速、流量等參數(shù)，來減少空化現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3、上述現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上可以解決水輪機(jī)的空化問題，但仍存在一些問題和不足。首先，現(xiàn)有的解決方案往往需要較高的成本，且實施起來較為復(fù)雜。其次，只能在一定程度上減少空化現(xiàn)象的產(chǎn)生，并不能從根本上解決問題。最后，會對水輪機(jī)的運行效率產(chǎn)生一定的影響。因此，如何有效地減少水輪機(jī)葉片在水中運行時產(chǎn)生的空化現(xiàn)象，進(jìn)而減輕葉片的空蝕磨損，仍是一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：

3、一種減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，包括軸流式水輪機(jī)葉輪、磁場發(fā)生裝置、壓力檢測組件、溫度檢測組件和控制組件，所述磁場發(fā)生裝置、所述壓力檢測組件和所述溫度檢測組件設(shè)置在靠近軸流式水輪機(jī)葉輪的水中，所述控制組件分別通過電纜與磁場發(fā)生裝置、壓力檢測組件和溫度檢測組件電性連接。

4、所述磁場發(fā)生裝置為電磁場發(fā)生裝置。

5、所述電磁場發(fā)生裝置設(shè)在軸流式水輪機(jī)葉輪的正下方，且電磁場發(fā)生裝置中電磁鐵的中軸線與軸流式水輪機(jī)葉輪的中軸線重合。

6、所述電磁場發(fā)生裝置的磁感應(yīng)強(qiáng)度b不小于12t，頻率為50hz。

7、所述壓力檢測組件包括多個水壓傳感器，且多個水壓傳感器圍繞軸流式水輪機(jī)葉輪一周進(jìn)行布置。

8、所述水壓傳感器的綜合精度為0.5％fs。

9、所述溫度檢測組件包括多個溫度傳感器，且多個溫度傳感器圍繞軸流式水輪機(jī)葉輪一周進(jìn)行布置。

10、所述溫度傳感器的型號為ds18b20，精度為±0.5℃。

11、所述控制組件為控制器。

12、所述控制器的型號為mcu-8051。

13、本發(fā)明的有益效果在于：

14、1、有效減少空化現(xiàn)象：采用電磁場干涉技術(shù)，通過從軸流式水輪機(jī)葉輪正下方往上，向水輪機(jī)葉片發(fā)射一定磁感應(yīng)強(qiáng)度的電磁場，電磁場能夠覆蓋整個葉輪機(jī)，可以大幅度抑制固定邊界葉片上空泡的產(chǎn)生，從而有效減少空化現(xiàn)象的產(chǎn)生。

15、2、提升工作效率：由于空化現(xiàn)象減少，水輪機(jī)葉片的空蝕磨損程度降低，從而提高了水輪機(jī)的運行效率，使其能夠更有效地將水流動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

16、3、延長使用壽命：由于空化現(xiàn)象的減少，水輪機(jī)葉片的空蝕磨損程度降低，水輪機(jī)葉片的使用壽命得到了延長，從而降低了設(shè)備維護(hù)和更換的成本，提高了設(shè)備的使用效率。

17、4、簡單易行：相比于現(xiàn)有技術(shù)中需要改變水輪機(jī)設(shè)計和材料的解決方案，本發(fā)明采用的電磁場干涉技術(shù)實施起來更為簡單，無需進(jìn)行大規(guī)模的設(shè)備改造，無需調(diào)整水輪機(jī)運行工況，也不用定期在葉片上涂刷防腐蝕涂料，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，且易于實施和推廣。

18、5、無負(fù)面影響：本發(fā)明的實施不會對水輪機(jī)的運行效率產(chǎn)生負(fù)面影響，相反，還能夠提升其運行效率，具有較高的實用價值。

技術(shù)特征：

1.一種減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括軸流式水輪機(jī)葉輪(1)、磁場發(fā)生裝置(2)、壓力檢測組件(3)、溫度檢測組件(4)和控制組件(5)，所述磁場發(fā)生裝置(2)、所述壓力檢測組件(3)和所述溫度檢測組件(4)設(shè)置在靠近軸流式水輪機(jī)葉輪(1)的水中，所述控制組件(5)分別通過電纜(6)與磁場發(fā)生裝置(2)、壓力檢測組件(3)和溫度檢測組件(4)電性連接。

2.如權(quán)利要求1所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述磁場發(fā)生裝置(2)為電磁場發(fā)生裝置。

3.如權(quán)利要求2所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述電磁場發(fā)生裝置設(shè)在軸流式水輪機(jī)葉輪(1)的正下方，且電磁場發(fā)生裝置中電磁鐵的中軸線與軸流式水輪機(jī)葉輪(1)的中軸線重合。

4.如權(quán)利要求2所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述電磁場發(fā)生裝置的磁感應(yīng)強(qiáng)度b不小于12t，頻率為50hz。

5.如權(quán)利要求1所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述壓力檢測組件(3)包括多個水壓傳感器，且多個水壓傳感器圍繞軸流式水輪機(jī)葉輪(1)一周進(jìn)行布置。

6.如權(quán)利要求5所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述水壓傳感器的綜合精度為0.5％fs。

7.如權(quán)利要求1所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述溫度檢測組件(4)包括多個溫度傳感器，且多個溫度傳感器圍繞軸流式水輪機(jī)葉輪(1)一周進(jìn)行布置。

8.如權(quán)利要求7所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述溫度傳感器的型號為ds18b20，精度為±0.5℃。

9.如權(quán)利要求1所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述控制組件(5)為控制器。

10.如權(quán)利要求9所述的減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述控制器的型號為mcu-8051。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種減輕水輪機(jī)葉片空蝕磨損的結(jié)構(gòu)，屬于水力發(fā)電或泵站抽水技術(shù)領(lǐng)域。該結(jié)構(gòu)包括軸流式水輪機(jī)葉輪、磁場發(fā)生裝置、壓力檢測組件、溫度檢測組件和控制組件，所述磁場發(fā)生裝置、所述壓力檢測組件和所述溫度檢測組件設(shè)置在靠近軸流式水輪機(jī)葉輪的水中，所述控制組件分別通過電纜與磁場發(fā)生裝置、壓力檢測組件和溫度檢測組件電性連接。采用的電磁場干涉技術(shù)實施起來更為簡單，無需進(jìn)行大規(guī)模的設(shè)備改造，無需調(diào)整水輪機(jī)運行工況，也不用定期在葉片上涂刷防腐蝕涂料，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，且易于實施和推廣。

技術(shù)研發(fā)人員：李浩,補(bǔ)金梓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14