帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組及其發(fā)電方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于流體機械及工程設備技術領域，具體涉及一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組，本發(fā)明還涉及利用上述水輪機組進行發(fā)電的方法。
【背景技術】
[0002]混流式水輪機用于水頭30?700m的大、中型水電站。而中、小型混流式水輪機則可用于水頭為20?400m的水電站。驅(qū)動水輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而發(fā)出電能。水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪是徑向式的，導出機構為徑向式的。導葉開度可隨負荷的改變而進行調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)輪是由上冠、下環(huán)及固定在其中間的一定數(shù)量流線型葉片所組成?；炝魇剿啓C又稱法蘭斯式水輪機，水流由徑向進入轉(zhuǎn)輪，大體沿軸向流出。混流式水輪機應用水頭范圍較大，結構簡單，運行可靠，效率高。是現(xiàn)代應用最廣泛的水輪機之一。
[0003]然而，當混流式水輪機在小流量工況時，水流經(jīng)過較小開度的導水機構后，葉片進口邊的沖角過大。水流對葉片壓力面進行沖擊，引起背部脫流、回流，從而降低效率，進一步發(fā)展形成葉道渦，產(chǎn)生壓力脈動，對機組的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組，解決了現(xiàn)有混流式水輪機組在小流量工況下產(chǎn)生葉道渦進而影響機組穩(wěn)定性的問題。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供利用上述帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組進行發(fā)電的方法。
[0006]本發(fā)明所采用的第一種技術方案是:一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組，包括從外到內(nèi)同心且不接觸設置的固定導葉，首級調(diào)節(jié)導葉、次級調(diào)節(jié)導葉和轉(zhuǎn)輪，固定導葉環(huán)形分布設置在蝸殼的內(nèi)側(cè)，蝸殼底面中部連接有尾水管，轉(zhuǎn)輪固定在主軸上。
[0007]本發(fā)明第一種技術方案的特點還在于:
[0008]首級調(diào)節(jié)導葉通過首級連桿與用于控制首級調(diào)節(jié)導葉的首級導葉調(diào)節(jié)機構連接，首級導葉調(diào)節(jié)機構內(nèi)鑲嵌有首級導葉接力器推拉桿連接。
[0009]次級調(diào)節(jié)導葉通過次級連桿與用于控制次級調(diào)節(jié)導葉的次級導葉調(diào)節(jié)機構連接，次級導葉調(diào)節(jié)機構內(nèi)鑲嵌有次級導葉接力器推拉桿連接。
[0010]首級調(diào)節(jié)導葉和次級調(diào)節(jié)導葉均為環(huán)形葉柵，且可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)。
[0011]首級調(diào)節(jié)導葉和次級調(diào)節(jié)導葉的葉片個數(shù)相同。
[0012]首級導葉調(diào)節(jié)機構和次級導葉調(diào)節(jié)機構為環(huán)形。
[0013]本發(fā)明所采用的第二種技術方案是:利用上述帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組進行發(fā)電的方法，具體按照以下步驟實施:
[0014]步驟1，水流經(jīng)蝸殼、固定導葉流至可調(diào)節(jié)水流流量的首級調(diào)節(jié)導葉；
[0015]步驟2，水流從首級調(diào)節(jié)導葉流至可調(diào)節(jié)水流入流角的次級調(diào)節(jié)導葉；
[0016]步驟3，水流經(jīng)次級調(diào)節(jié)導葉時帶動轉(zhuǎn)輪運動，轉(zhuǎn)輪通過主軸帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進而進行發(fā)電。
[0017]本發(fā)明第二種技術方案的特點還在于:
[0018]步驟I中首級調(diào)節(jié)導葉調(diào)節(jié)水流流量的具體方法為:由首級導葉接力器推拉桿推動首級導葉調(diào)節(jié)機構繞主軸中心轉(zhuǎn)動，然后首級導葉調(diào)節(jié)機構再通過首級連桿帶動首級調(diào)節(jié)導葉來調(diào)節(jié)水流的流量。
[0019]步驟2中次級調(diào)節(jié)導葉調(diào)節(jié)水流入流角的具體方法為:在首級調(diào)節(jié)導葉為小開度即小流量的情況下，增加次級調(diào)節(jié)導葉的開度，從而增加了水流的液流角。
[0020]增加次級調(diào)節(jié)導葉的開度的具體方法為:次級導葉接力器推拉桿推動次級導葉調(diào)節(jié)機構繞主軸中心轉(zhuǎn)動，然后次級導葉調(diào)節(jié)機構再通過次級連桿帶動次級調(diào)節(jié)導葉來增加次級調(diào)節(jié)導葉的開度。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組，通過首級調(diào)節(jié)導葉和次級調(diào)節(jié)導葉的雙重控制，前者主要調(diào)節(jié)水輪機的流量，后者主要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪進口來流的入流角，保證在各種工況下轉(zhuǎn)輪進口的沖角在合理范圍內(nèi)，以便改善機組在小流量工況下轉(zhuǎn)輪流道內(nèi)的流態(tài)、從而提高機組在小流量的工況下的效率，保證其安全運行的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組的結構示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組的主視圖；
[0024]圖3是本發(fā)明一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組的調(diào)節(jié)導葉與導葉控制機構的連接結構圖；
[0025]圖4是本發(fā)明一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組中調(diào)節(jié)機構的俯視圖。
[0026]圖中，1.蝸殼，2.固定導葉，3.首級調(diào)節(jié)導葉，4.次級調(diào)節(jié)導葉，5.轉(zhuǎn)輪，6.尾水管，7.首級導葉調(diào)節(jié)機構，8.次級導葉調(diào)節(jié)機構，9.主軸，10.首級連桿，11.次級連桿，12.首級導葉接力器推拉桿，13.次級導葉接力器推拉桿。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0028]本發(fā)明一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組的結構如圖1-2所示，包括從外到內(nèi)同心且不接觸設置的固定導葉2，首級調(diào)節(jié)導葉3、次級調(diào)節(jié)導葉4和轉(zhuǎn)輪5，固定導葉2環(huán)形分布設置在蝸殼I的內(nèi)側(cè)，蝸殼I底面中部連接有尾水管6，轉(zhuǎn)輪5固定在主軸9上；
[0029]如圖3-4所示，首級調(diào)節(jié)導葉3通過首級連桿10與用于控制首級調(diào)節(jié)導葉的首級導葉調(diào)節(jié)機構7連接，首級導葉調(diào)節(jié)機構7內(nèi)鑲嵌有首級導葉接力器推拉桿12連接，次級調(diào)節(jié)導葉4通過次級連桿11與用于控制次級調(diào)節(jié)導葉的次級導葉調(diào)節(jié)機構8連接，次級導葉調(diào)節(jié)機構8內(nèi)鑲嵌有次級導葉接力器推拉桿13連接，首級調(diào)節(jié)導葉3和次級調(diào)節(jié)導葉4均為環(huán)形葉柵，且可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，首級調(diào)節(jié)導葉3和次級調(diào)節(jié)導葉4的葉片個數(shù)相同。
[0030]一種帶有二次調(diào)節(jié)導葉機構的混流式水輪機組在工作時，水流經(jīng)過蝸殼I和固定導葉2流入首級調(diào)節(jié)導葉3，由首級導葉接力器推拉桿12推動首級導葉調(diào)節(jié)機構7繞主軸中心轉(zhuǎn)動，然后首級導葉調(diào)節(jié)機構7再通過首級連桿10帶動首級調(diào)節(jié)導葉3可調(diào)節(jié)水輪機的流量，水流經(jīng)過首級調(diào)節(jié)導葉3后流入次級調(diào)節(jié)導葉4，次級導葉接力器推拉桿13推動次級導葉調(diào)節(jié)機構8繞主軸中心轉(zhuǎn)動，然后次級導葉調(diào)節(jié)機構8再通過次級連桿11帶動次級調(diào)節(jié)導葉4調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輪進口來流的入流角，在首級調(diào)節(jié)