專利名稱：混流式水輪機(jī)l型葉片轉(zhuǎn)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪，確切的說(shuō)是涉及輪轉(zhuǎn)中各單元葉片的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期技術(shù)發(fā)展，混流式水輪機(jī)已基本定型，但是轉(zhuǎn)輪的葉片翼型的微小改進(jìn)可能對(duì)水輪機(jī)效率產(chǎn)生較大影響，尋求更為合理翼型結(jié)構(gòu)仍然是設(shè)計(jì)者不斷追求目標(biāo)，而且隨著水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速的提高，水頭變幅的增大，水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性定性問(wèn)題日益突出，近30年來(lái)國(guó)內(nèi)外一些大型機(jī)組，有相當(dāng)數(shù)量的水輪機(jī)相繼出現(xiàn)不同程度的振動(dòng)問(wèn)題，水輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性問(wèn)題是一個(gè)世界難題。隨著水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量不斷提高，水輪機(jī)尺寸隨之增加，轉(zhuǎn)輪剛強(qiáng)度相對(duì)減弱，中國(guó)專利ZL97195388.0提出一種改進(jìn)后的弗郎西斯型水輪機(jī)的葉輪，其氣蝕和水流特性得到改善，但就上述幾方面指標(biāo)仍不太理想?，F(xiàn)有的混流式水輪機(jī)葉片出水邊有以下兩種情況1.如圖3左所示，在轉(zhuǎn)輪俯視圖上A、M兩點(diǎn)及其之間任意一點(diǎn)G在同一直線上，即出水邊位于同一軸截面。
2.如圖3右所示，在轉(zhuǎn)輪俯視圖上，對(duì)于A與M之間的任意一點(diǎn)G，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向G位于直線AM的下方或直線AM上。
總之，對(duì)于現(xiàn)有的葉片在轉(zhuǎn)輪俯視方向，直線AM總在葉片區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是公開(kāi)一種混流式水輪機(jī)L型葉片轉(zhuǎn)輪。本發(fā)明所涉及的部位為葉片出水邊，通過(guò)葉片出水邊幾何形狀及尺寸的變化，達(dá)到改善水輪機(jī)水力性能的目的。
本發(fā)明主要包括上冠1、下環(huán)2及若干連接在上冠1與下環(huán)2間的曲面葉片3；轉(zhuǎn)輪高壓側(cè)，即水流徑向流入側(cè)，為葉片進(jìn)水邊4，轉(zhuǎn)輪低壓側(cè)，即水流軸向流出側(cè)，為葉片出水邊5；葉片出水邊5與下環(huán)2的連接點(diǎn)為A，葉片出水邊5與上冠1的連接點(diǎn)為B，出水邊5形線中點(diǎn)為M，，G為出水邊5形線上A與M之間的任意一點(diǎn)，轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心為O，轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)閚向，其特征在于在轉(zhuǎn)輪俯視圖上，葉片出水邊形線A與M之間至少存在一個(gè)拐點(diǎn)。
本發(fā)明在轉(zhuǎn)輪俯視圖上，對(duì)于A與M之間的點(diǎn)，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向n總存在點(diǎn)G位于直線AM的上方，即直線AM不完全在葉片(3)區(qū)內(nèi)。
本發(fā)明出水邊端點(diǎn)A、B與轉(zhuǎn)動(dòng)中心O的夾角(α)較小，不大于20度。
本發(fā)明直線AG延長(zhǎng)線與該處下環(huán)切線的夾角(θ)不小于90度。
本發(fā)明葉片在下環(huán)處的骨線長(zhǎng)度大于葉片在上冠處的骨線長(zhǎng)度，且其比值大于1.1。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例立體圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例另一角度立體圖；圖3現(xiàn)有葉片平面圖(轉(zhuǎn)輪俯視)示例圖；圖4本發(fā)明實(shí)施例葉片平面圖示例(左為角過(guò)渡，右為圓過(guò)渡)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例葉片俯視圖；圖6現(xiàn)有葉片下環(huán)處出水邊應(yīng)力圖；圖7本發(fā)明實(shí)施例葉片下環(huán)處出水邊應(yīng)力圖；具體實(shí)施方式
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展混流式水輪機(jī)已基本定型，轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)主要包括上冠、下環(huán)及若干連接在上冠與下環(huán)間的曲面葉片，如圖1所示。轉(zhuǎn)輪高壓側(cè)，即水流徑向流入側(cè)為葉片進(jìn)水邊，轉(zhuǎn)輪低壓側(cè)，即水流軸向流出側(cè)為葉片出水邊。如圖3所示，混流式水輪機(jī)葉片出水邊與下環(huán)的連接點(diǎn)為A，出水邊形線中點(diǎn)為M，G為出水邊形線上A與M之間的任意一點(diǎn)，本專利轉(zhuǎn)輪葉片的顯著特點(diǎn)在于對(duì)于出水邊形線A與M間的點(diǎn)，總存在點(diǎn)G沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向n位于直線AM的上方，即在轉(zhuǎn)輪俯視方向，直線AM沒(méi)有完全在葉片區(qū)內(nèi)，如圖4所示。
按照本發(fā)明，合理外展下環(huán)處出水邊的L型葉片，可以使混流式水輪機(jī)在以下方面獲益。
1.水輪機(jī)效率轉(zhuǎn)輪下環(huán)附近翼型對(duì)水輪機(jī)效率有較大影響，葉片下環(huán)出水邊局部外展，既減小了因出水邊整體外展造成的水力摩擦損失，又增加了下環(huán)附近葉片壓力面與吸力面的壓差，利于轉(zhuǎn)輪效率的提高。水輪機(jī)模型試驗(yàn)亦表明合理的下環(huán)出水邊局部外展的L型葉片，可使水輪機(jī)最優(yōu)提高(2-5)‰。
2.水輪機(jī)穩(wěn)定性隨著水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速的提高、水頭變幅的增大，水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題日益突出。近30年來(lái)國(guó)內(nèi)外一些大型機(jī)組，有相當(dāng)數(shù)量的水輪機(jī)相繼出現(xiàn)不同程度的振動(dòng)問(wèn)題，水輪機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題是一個(gè)世界性的難題。
實(shí)踐表明部分負(fù)荷時(shí)的壓力脈動(dòng)是造成水輪機(jī)組振動(dòng)的主要根源。轉(zhuǎn)輪出口環(huán)量與尾水管壓力脈動(dòng)，這是衡量水輪機(jī)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，有著直接的聯(lián)系。葉片下環(huán)出水邊局部外展，可以改變轉(zhuǎn)輪葉片出水邊的環(huán)量分布，降低轉(zhuǎn)輪出口環(huán)量，從而降低尾水管內(nèi)的壓力脈動(dòng)幅值，提高水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。
3.轉(zhuǎn)輪強(qiáng)度現(xiàn)代水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量不斷提高，水輪機(jī)尺寸隨之增加，轉(zhuǎn)輪剛強(qiáng)度相對(duì)減弱。L型葉片在改善水輪機(jī)水力性能的同時(shí)，還可以提高轉(zhuǎn)輪剛強(qiáng)度，降低葉片應(yīng)力，提高水輪機(jī)組運(yùn)行可靠性。
對(duì)比圖6與圖7的應(yīng)力數(shù)值計(jì)算結(jié)果，葉片下環(huán)處出水邊局部外展后，葉片下環(huán)處的應(yīng)力值從105MPa降至68.4MPa，最大應(yīng)力值亦有所下降。L型葉片較大程度的提高了轉(zhuǎn)輪剛強(qiáng)度。
通過(guò)以上分析可以看出L型葉片轉(zhuǎn)輪，不僅可以改善水輪機(jī)水力性能提高效率及水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，還可以提高轉(zhuǎn)輪剛強(qiáng)度，在工程上具有較高的使用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種混流式水輪機(jī)L型葉片轉(zhuǎn)輪，主要包括上冠(1)、下環(huán)(2)及若干連接在上冠(1)與下環(huán)(2)間的曲面葉片(3)；轉(zhuǎn)輪高壓側(cè)，即水流徑向流入側(cè)，為葉片進(jìn)水邊(4)，轉(zhuǎn)輪低壓側(cè)，即水流軸向流出側(cè)，為葉片出水邊(5)；葉片出水邊(5)與下環(huán)(2)的連接點(diǎn)為A，葉片出水邊(5)與上冠(1)的連接點(diǎn)為B，出水邊(5)形線中點(diǎn)為M，，G為出水邊(5)形線上A與M之間的任意一點(diǎn)，轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心為0，轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)閚向，其特征在于在轉(zhuǎn)輪俯視圖上，葉片出水邊形線A與M之間至少存在一個(gè)拐點(diǎn)。
2.按權(quán)力要求1所述的混流式水輪機(jī)L型葉片轉(zhuǎn)輪，其特征在于在轉(zhuǎn)輪俯視圖上，對(duì)于A與M之間的點(diǎn)，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向n總存在點(diǎn)G位于直線AM的上方，即直線AM不完全在葉片(3)區(qū)內(nèi)。
3.按權(quán)力要求1、2所述的混流式水輪機(jī)L型葉片轉(zhuǎn)輪，其特征在于出水邊端點(diǎn)A、B與轉(zhuǎn)動(dòng)中心O的夾角(α)較小，不大于20度。
4.按權(quán)力要求1、2、3所述的混流式水輪機(jī)L型葉片轉(zhuǎn)輪，其特征在于直線AG延長(zhǎng)線與該處下環(huán)切線的夾角(θ)不小于90度。
5.按權(quán)力要求1、2、3、4所述的混流式水輪機(jī)L型葉片轉(zhuǎn)輪，葉片在下環(huán)處的骨線長(zhǎng)度大于葉片在上冠處的骨線長(zhǎng)度，且其比值大于1.1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種混流式水輪機(jī)L型葉片轉(zhuǎn)輪。本發(fā)明所涉及的部位為葉片出水邊，通過(guò)葉片出水邊幾何形狀及尺寸的變化，達(dá)到改善水輪機(jī)水力性能的目的。本發(fā)明主要包括上冠1、下環(huán)2及若干連接在上冠1與下環(huán)2間的曲面葉片3；轉(zhuǎn)輪高壓側(cè)，即水流徑向流入側(cè)，為葉片進(jìn)水邊4，轉(zhuǎn)輪低壓側(cè)，即水流軸向流出側(cè)，為葉片出水邊5；葉片出水邊5與下環(huán)2的連接點(diǎn)為A，葉片出水邊5與上冠1的連接點(diǎn)為B，出水邊5形線中點(diǎn)為M，G為出水邊5形線上A與M之間的任意一點(diǎn)，轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心為O，轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)閚向，其特征在于在轉(zhuǎn)輪俯視圖上，葉片出水邊形線A與M之間至少存在一個(gè)拐點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03B3/12GK1584323SQ20041004360
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者覃大清, 紀(jì)興英 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司