專利名稱：水輪機(jī)中部分負(fù)荷運(yùn)行過程中的液體控制射流的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)，在所述水輪機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行過程中，具有以高速 沿軸向在所述水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪下游噴射并且噴射到所述水輪機(jī)尾水管上部的一個 或多個液體控制射流，以控制回旋流，并且緩解螺旋旋渦旋脫落及其相關(guān)的壓 力波動。
背景技術(shù)：
直到現(xiàn)在，水輪機(jī)一直接近最高效率運(yùn)行。在該最優(yōu)運(yùn)行點的鄰近區(qū)域中， 除了例如甩負(fù)荷和浪涌的瞬時情況，水輪機(jī)部件上的動力通常很低。
能源市場上多變的需求和有限的儲能能力要求水輪機(jī)運(yùn)行中大的靈活性。 結(jié)果，水輪機(jī)傾向于在遠(yuǎn)離最佳效率點的擴(kuò)大的范圍上運(yùn)行。特別地，具有固 定間距轉(zhuǎn)輪的混流式水輪機(jī)由于在部分負(fù)荷情況下運(yùn)行時在由導(dǎo)葉(導(dǎo)流葉 片)產(chǎn)生的渦流和由水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪引起的角動量之間的不匹配，在尾水管入口處 具有高程度的殘余渦流。在水輪機(jī)尾水管中，離開轉(zhuǎn)輪的流動減速，由此將過 多的動能轉(zhuǎn)化為靜壓。減速的回旋流通常導(dǎo)致與所述尾水管中液體流動相關(guān)的 正常旋渦脫落，這引起尾水管中中心準(zhǔn)停滯區(qū)的形成。旋渦脫落現(xiàn)在被認(rèn)為是 在部分負(fù)荷運(yùn)行的水輪機(jī)的尾水管中出現(xiàn)劇烈壓力波動或壓力脈動的主要原 因。壓力脈動^皮認(rèn)為由在運(yùn)行情況朝向部分負(fù)荷轉(zhuǎn)變時，軸對稱回旋渦流轉(zhuǎn)變 為 一個或多個前進(jìn)的螺旋旋渦造成的。螺旋旋渦的前進(jìn)運(yùn)動導(dǎo)致在尾水管的任 何靜止點上波動的壓力。另外，液流中有限量的空氣或水蒸汽提供一定程度的 彈性，稱為空穴柔量，并且該彈性可導(dǎo)致由與旋渦流的中心相關(guān)的前進(jìn)的不對 稱壓力場引起的尾水管中共振的形成。
已經(jīng)關(guān)于尾水管不穩(wěn)定性問題提出了很多不同的解決方案，包括改變?nèi)~片 設(shè)計，在尾水管中引入葉片，和將空氣噴射到由渦帶圍繞的再循環(huán)區(qū)域中。空 氣噴射產(chǎn)生基本上軸對稱的穩(wěn)定流動或由回旋水流圍繞的中空空氣中心?？諝?噴射將旋渦脫落形式從螺旋形變化為氣泡。相對少量的空氣噴射對水輪機(jī)運(yùn)行
4的效率具有小的影響，同時顯著降低部分負(fù)荷壓力擺動。但是，渦帶和所述帶 的激發(fā)機(jī)制繼續(xù)存在。
因此，需要開發(fā)用于當(dāng)今水電設(shè)施的水輪機(jī)，其不僅在標(biāo)稱負(fù)荷情況下而 且在低或部分負(fù)荷情況下有效運(yùn)行，而不會經(jīng)受由于在轉(zhuǎn)輪下游減速的回旋流 中的旋渦脫落在尾水管中產(chǎn)生的劇烈的壓力波動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及通過在轉(zhuǎn)輪出口或尾水管入口處的一個或多個液體高速射流 軸向噴射控制水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪下游的回旋流。所述一個或多個液體控制射流通過抑 制該液體的旋渦流動路徑脫落由此在水輪機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行過程中使經(jīng)受的壓 力波動消除或消失來影響尾水管中的液體流動。
"高速"意思是液體的軸向?qū)蛏淞骶哂写笥谠谵D(zhuǎn)輪出口處流動的平均軸 向液體速度，以提供本發(fā)明的優(yōu)點。 一個或多個液體控制射流的該高速可以是
在轉(zhuǎn)輪出口處流動的液體平均軸向速度的約2到4倍或更高。應(yīng)可理解， 一個 或多個液體控制射流的高速將根據(jù)所述一個或多個液體控制射流的噴射位置 和所使用的控制射流的數(shù)量而變化?？蛇M(jìn)一步理解，通過參照沿水輪機(jī)軸向噴 射的一個或多個高速液體控制射流，意味著一個或多個控制射流可沿水輪機(jī)
與水輪機(jī)軸相鄰的平行軸上的會聚點上。而且，所述一個或多個射流可偏離水 輪機(jī)軸例如，不限于此，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑的10%設(shè)置，并且仍可認(rèn)為關(guān)于水輪 機(jī)轉(zhuǎn)輪中心軸設(shè)置。
所述一個或多個控制射流優(yōu)選在水輪機(jī)在部分負(fù)荷情況下運(yùn)行時才喿作。所 述一個或多個控制射流從至少一個噴嘴頭裝置噴射，所述噴水頭裝置相對于水 輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中心軸并且與尾水管的上部相鄰設(shè)置，由此所述一個或多個液體射流 噴射到所述轉(zhuǎn)輪下游。所述至少一個噴嘴頭裝置具有至少一個噴嘴，相應(yīng)的高 速液體控制射流從所述至少一個噴嘴噴射到尾水管中。在一個實施例中，水輪 機(jī)具有安裝在尾水管上方的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，并且所述轉(zhuǎn)輪具有封裝所述至少一 個噴嘴頭裝置的上冠部分。在可替代實施例中，所述至少一個噴嘴頭裝置可支 撐在尾水管的上部中，在所述水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上冠下面，并且與所述水輪機(jī)上冠間隔開。
所述至少一個噴嘴頭裝置可包括單個噴嘴或以一個或多個圓形排列布置 的多個噴嘴，或一個環(huán)形噴嘴。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種水輪機(jī)，包括允許液體穿過所述水輪機(jī)的通道和形 成所述通道的一部分的尾水管，在最優(yōu)水輪機(jī)運(yùn)行情況下，液體通過所述尾水 管沿切向在旋渦流動路徑中流動。可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪安裝在所述尾水管的上游，并 且圍繞穿過所述轉(zhuǎn)輪并且延伸到所述尾水管中的中心軸旋轉(zhuǎn)。至少一個噴嘴頭 裝置相對于所述轉(zhuǎn)輪的中心軸并且與所述尾水管的上部相鄰設(shè)置。所述至少一 個噴嘴頭裝置具有至少一個噴嘴，在部分負(fù)荷的水4侖機(jī)運(yùn)行過程中，相應(yīng)的高 速液體控制射流從所述至少一個噴嘴沿軸向噴射在所述轉(zhuǎn)輪下游，并且噴射到 流入所述尾水管上部的液體中，以抑制旋渦流動路徑的脫落。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種在部分負(fù)荷情況下控制水輪機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行的方 法，所述水輪機(jī)包括轉(zhuǎn)輪、設(shè)置在所述轉(zhuǎn)輪下游的尾水管和延伸穿過所述轉(zhuǎn)輪
射一個或多個高速液體控制射流，并且噴射到所述尾水管的至少上部中的步驟。
應(yīng)可想象，所述方法在所述噴射步驟之前可還包括將所述一個或多個控制 射流設(shè)置在所述轉(zhuǎn)輪中心的步驟。而且，所述一個或多個射流可偏離所述水輪 機(jī)軸設(shè)置。
而且，在所述噴射一個或多個控制射流的步驟過程中，所述一個或多個 控制射流可沿一個方向噴射，所述方向選自包括沿水輪機(jī)軸、平行于水輪機(jī)軸、 會聚在與尾水管的上部相鄰位于水輪機(jī)軸或與水輪機(jī)軸相鄰的平行軸上的會 聚點上的組。


可參照示意性附圖來更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)和目的，附圖中
圖1A是混流式水輪機(jī)局部剖視的正視圖，顯示了設(shè)置在尾水管上方的上 冠中用于噴射控制射流的噴嘴頭裝置；
6圖IB示出用于噴射控制射流的噴嘴頭裝置的可替代實施例，其中，所述
噴嘴頭裝置只在轉(zhuǎn)輪上冠中；
圖2示出用于噴射控制射流的噴嘴頭裝置的可替代實施例，其中，所述噴 嘴頭裝置設(shè)置在在上冠下方間隔開的尾水管中；
圖3A和3B顯示了流經(jīng)尾水管的水的相比較的等流速線；
圖4A和4B顯示了流經(jīng)尾水管的水的相比較的等壓力線；
圖5A到5D顯示了噴嘴頭裝置中噴嘴布置的可替代實施例。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)，所述水輪機(jī)具有沿軸向?qū)虻剿啓C(jī)轉(zhuǎn)輪下游并 且導(dǎo)向到尾水管上部的一個或多個液體控制射流。本發(fā)明旨在用于固定間距的 水輪機(jī)中，并且優(yōu)選用于旋槳式和混流式水輪機(jī)中。
參照圖1A，顯示了適用于水力發(fā)電的示例性水輪機(jī)裝置10。水輪機(jī)裝置 10包括具有上冠14、轉(zhuǎn)輪葉片16和卡環(huán)18的混流式水輪才幾12。所述混流式 水輪機(jī)12適合于在固定的保護(hù)性外殼42內(nèi)旋轉(zhuǎn)?；炝魇剿啓C(jī)轉(zhuǎn)輪12下面 設(shè)置有尾水管22。應(yīng)可理解，雖然顯示了混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，但是所述轉(zhuǎn)輪也 可以是旋槳式轉(zhuǎn)輪。僅顯示了尾水管22的一部分。尾水管22的上部24顯示 為具有垂直延伸的中心軸26。軸26也是轉(zhuǎn)輪12的中心軸和水輪機(jī)10的軸。
上冠14的上部連接到軸28。軸28具有結(jié)合法蘭30,其由螺栓32連接到 發(fā)電機(jī)軸36的結(jié)合法蘭34?；炝魇睫D(zhuǎn)輪12的旋轉(zhuǎn)使軸28旋轉(zhuǎn)，并且因此使 發(fā)電機(jī)軸36旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)軸36連接到響應(yīng)混流式水輪才幾12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生 電力的發(fā)電機(jī)(未顯示)。
混流式水輪機(jī)12由于水沿水通道40移動，從蝸形殼42經(jīng)過固定導(dǎo)葉44， 經(jīng)過閥門46、轉(zhuǎn)輪葉片16，并且進(jìn)入尾水管22而旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)圖1A中顯示的實施例，控制射流50噴射入在尾水管22的頂部24中 流動的水中。噴嘴頭裝置52包括穿過上冠14中心的導(dǎo)管58的端部。噴嘴頭 裝置52具有噴嘴54，控制射流50從所述噴嘴54噴射到流經(jīng)尾水管22的水或液體中。上冠14具有上冠端部56,其封裝噴嘴頭裝置52。
壓力下的水通過穿過軸28的導(dǎo)管58供到上冠端部56和噴嘴頭裝置52。 導(dǎo)管58連接到徑向向里延伸的導(dǎo)管60。軸28具有其中包括一個或多個液體端 口 64的外壁62。徑向向里導(dǎo)向的導(dǎo)管60通過導(dǎo)管58和噴嘴頭裝置52與噴嘴 54連接，并且將高壓水從液體端口 64傳送到噴嘴54。在示出的實施例中，入 口端口 64設(shè)置在結(jié)合法蘭30和34之間，由于結(jié)合法蘭30形成軸28的一部 分，因此本文也稱設(shè)置在軸28的外壁上。雖然軸28和36以實心示出，但實 際上其通常是中空的。
固定的液體收集室66以與中空軸28圍繞密封關(guān)系安裝，或在示出的實施 例中以與結(jié)合法蘭30， 34圍繞密封關(guān)系安裝。固定的液體收集室66將加壓水 導(dǎo)向到端口 64中。固定的液體或水收集室66在其端部70處連接到液體或水 旁路供給導(dǎo)管68。液體旁路供給導(dǎo)管68具有與渦形殼42以密封關(guān)系結(jié)合的相 對端部72，并且將液體從渦形殼42傳送到液體收集室66。調(diào)節(jié)閥74設(shè)置在 加壓液體供給導(dǎo)管68中。所述閥74控制供到液體室的液體流速，根據(jù)水輪機(jī) 裝置10的部分負(fù)荷運(yùn)行情況，適于將控制射流從關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換到打開狀態(tài)， 并且適于改變控制射流的流速。在所顯示的實施例中，調(diào)節(jié)閥74設(shè)置在噴嘴 54的上游，以控制水的流速，并且因此控制從噴嘴54噴射的"高速，，控制射 流50的最終速度。應(yīng)可理解，當(dāng)水輪機(jī)在最優(yōu)負(fù)荷情況下運(yùn)行時，調(diào)節(jié)閥74 能夠?qū)⑺揭后w收集室66的供給關(guān)閉。結(jié)果沒有水從噴嘴54噴射。在圖1A 的實施例中，控制射流50從噴嘴頭裝置52的噴嘴54噴射，噴嘴頭裝置52的 噴嘴54與上冠14內(nèi)的尾水管22的上部同中心并且相鄰設(shè)置。利用中空水輪 機(jī)軸在上冠端部產(chǎn)生水射流，并且得益于來自水輪機(jī)渦形殼中上游的高壓水供 給。
應(yīng)可理解，圖1A示出示例性射流產(chǎn)生和控制系統(tǒng)，包括噴嘴頭裝置52、 導(dǎo)管58, 60、水收集室66、導(dǎo)管68和閥74,并且應(yīng)可理解，用于將壓力下的 水供到噴嘴頭裝置52的可替代實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是容易理解的。
圖1B中顯示了穿過包括渦形殼111、固定葉片113、導(dǎo)葉112、混流式轉(zhuǎn) 輪109和尾水管114的水輪機(jī)10的橫截面。通道115延伸穿過水輪機(jī)110。轉(zhuǎn)輪上冠120包括通過開放的管道126與轉(zhuǎn)輪109的高壓側(cè)124連接的中心腔室 122。噴嘴頭裝置128具有針閥132和噴嘴130,高速液體控制射流50從轉(zhuǎn)輪 上冠120由噴嘴130噴射到尾水管114的上部140中。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)134由主動控 制裝置136驅(qū)動，用于調(diào)節(jié)噴嘴頭裝置128的位置，以控制高速液體控制射流 50的速度。
一個或多個壓力傳感器142安裝在尾水管114中，與其側(cè)壁相鄰，靠近尾 水管114的上部140。壓力傳感器142測量尾水管114上部中的水壓，并且將 這些測量傳送到主動控制裝置136,主動控制裝置136反之控制噴嘴頭裝置128 的運(yùn)動，以調(diào)節(jié)高速液體控制射流50的速度。當(dāng)在噴嘴頭裝置128的打開位 置中時，來自轉(zhuǎn)輪109的高壓側(cè)124的水通過管道126、內(nèi)腔或水收集室122 供到噴嘴130。結(jié)果，液體控制射流50將從轉(zhuǎn)輪上冠120噴射到也已知為尾水 管入口的尾水管114的上部140中。液體控制射流50的速度或流速根據(jù)由壓 力傳感器142測量的壓力通過噴嘴頭裝置128的位置控制。當(dāng)水輪機(jī)沒有處于 部分負(fù)荷運(yùn)行情況下時，噴嘴頭裝置128閉合。該射流產(chǎn)生系統(tǒng)具有這樣的優(yōu) 點射流產(chǎn)生系統(tǒng)涉及水輪機(jī)的一個部件，即轉(zhuǎn)輪。該射流產(chǎn)生系統(tǒng)并不意味 著任何水密性問題，并且除了轉(zhuǎn)輪內(nèi)腔和管道，可對于現(xiàn)有轉(zhuǎn)輪和所有系統(tǒng)部 件原位實現(xiàn)，并且可被認(rèn)為是完整的射流產(chǎn)生式套件。
參照圖2,顯示了另一個實施例，其中噴嘴頭裝置80與水輪機(jī)10的上冠 l4間隔開。噴嘴頭裝置80包括噴嘴82，液體射流50從噴嘴82沿尾水管22 的軸26軸向從與尾水管22相鄰的上部24垂直噴射。噴嘴頭裝置80還包括多 個與噴嘴頭82相互連接的支撐和液體供給導(dǎo)管84，總管86設(shè)置在尾水管22 的外壁上。總管86通過旁路供給管路88連接到蝸殼40。調(diào)節(jié)閥90設(shè)置用于 控制供到噴嘴82的液體或水壓力，并且因此控制液體控制射流50的"高速"。 在該實施例中，壓力下的水從蝸殼40經(jīng)過尾水管22的壁，并且不經(jīng)過混流式 水輪機(jī)12的上冠14供給。
參照圖3A， 3B， 4A和4B,顯示了發(fā)生在部分負(fù)荷情況下尾水管22中流動 的水的等流速和等壓力線的計算機(jī)模擬。圖3A和3B顯示了在部分負(fù)荷情況下 尾水管中流動的水的等流速線。圖3A中，沒有控制射流噴射在尾水管中。在 圖3B中，液體控制射流已經(jīng)噴射到尾水管中。在圖3A中，其中沒有使用射流，顯示了一個螺旋狀尾水管渦帶94。在圖3B中，其中控制射流正在進(jìn)行，由等
值面標(biāo)示的中心低壓區(qū)已經(jīng)大大減小，并且其形狀已經(jīng)由螺旋狀改變?yōu)樯晕⑵?br> 心的伸長的圓錐形96,其與導(dǎo)致劇烈壓力波動的前進(jìn)運(yùn)動有關(guān)。在圖4B中，
通過沿軸向?qū)⒏咚僖后w的控制射流噴射到尾水管中，改變尾水管中的前進(jìn) 頻率，并且最后，通過消除準(zhǔn)停滯中心區(qū)，控制射流阻止或減少尾水管液流中 的渦帶的形成。結(jié)果，控制射流直接解決了渦帶出現(xiàn)的形成，因而抑制了壓力 波動的主要來源，或至少改變了前進(jìn)頻率，并且顯著減小了壓力波動幅度。液 體控制射流的噴射與在上冠端部的空氣控制不同，因為液體控制射流的目的在 于控制或消除旋渦脫落。而且在水輪機(jī)運(yùn)行過程中不需要控制射流時，控制射 流可關(guān)閉。
通過避免旋渦脫落，由于減少了由嚴(yán)重的流動非均勻性和不穩(wěn)定性造成的 水力損耗，顯著提高了尾水管在部分負(fù)荷下的所有性能。
控制射流提供了轉(zhuǎn)輪下游回旋流的主動控制?？刂粕淞魇褂谜麄€水輪機(jī)排 放的一部分。射流排放繞過水輪機(jī)葉片區(qū)，并且在水輪機(jī)軸處不產(chǎn)生動力。但 是，由于射流排放繞過水輪機(jī)葉片區(qū)，效率的減小低于所期望的。這是因為前 進(jìn)的渦帶造成水力損耗的減小，用于抵消消耗在射流上的水力能。另外，在部 分排放時，控制射流具有使劇烈的壓力波動、尾水管的不穩(wěn)定性消失的優(yōu)點。
參照圖5A到5D，顯示了用于圖2的單個噴嘴頭裝置80的蓋部分82。應(yīng) 可理解，可使用多個噴嘴頭裝置，或用于每一個噴嘴頭裝置的多個蓋部分82 可用于可替代實施例。但是，在圖5A中，用于噴射控制射流50的單個噴嘴1 02 設(shè)置用于將射流50沿尾水管的軸26導(dǎo)向?？蛇x地，該射流50可沿平行于并 且偏離軸26的軸導(dǎo)向。在圖5B中，多個噴嘴102以圍繞中心軸26的圓形排 列布置。這將導(dǎo)致多個射流從噴嘴102噴射。可選地，射流可圍繞平行且偏離 軸26的軸的圓形排列布置，或射流可朝向彼此會聚。噴嘴102可布置用于噴 射平行于軸26的射流，或射流可導(dǎo)向到平行于中心軸26的軸上的會聚點。在 圖5C中，噴嘴102的兩個圓形排列圍繞中心軸26同中心布置。在圖5D中， 單個噴嘴以圓環(huán)102的形式圍繞軸26布置。在圖5A到5D的可替代實施例中，
10噴嘴的設(shè)置可選擇來將一個或多個控制射流以尾水管22的直徑的10%偏離控
制軸26導(dǎo)向。
本發(fā)明利用一個或多個控制液體射流a)成功地直接解決流動穩(wěn)定性的 主要原因，而不是效果；b)不需要轉(zhuǎn)輪外形的幾何修改；c)可根據(jù)運(yùn)行情況 連續(xù)調(diào)節(jié)，并且可在不需要時關(guān)閉；和d)雖然一部分排放可繞過葉片區(qū)，但 是整個水輪機(jī)效率影響小，并且由于在轉(zhuǎn)輪和尾水管中的改進(jìn)，當(dāng)控制射流在 部分負(fù)荷運(yùn)行情況下打開時，可提高效率。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是通過使用 一個或多個軸向高速液體控 制射流控制回旋流和抑制旋渦脫落及相關(guān)的劇烈壓力波動的流體動力學(xué)方法 的最實用實施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)可理解，本發(fā)明不限于此，而是相反，旨 在覆蓋水輪機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的各種改進(jìn)和等同布置。
ii
權(quán)利要求
1. 一種水輪機(jī)，包括通道，允許液體穿過所述水輪機(jī)；尾水管，形成所述通道的一部分，在最優(yōu)水輪機(jī)運(yùn)行情況下，液體通過所述尾水管沿切向流入旋渦流動路徑；可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪，安裝在所述尾水管的上游，并且圍繞穿過所述轉(zhuǎn)輪并且延伸到所述尾水管中的中心軸旋轉(zhuǎn)；至少一個噴嘴頭裝置，相對于所述轉(zhuǎn)輪的中心軸并且與所述尾水管的上部相鄰設(shè)置，所述至少一個噴嘴頭裝置具有至少一個噴嘴，在部分負(fù)荷的水輪機(jī)運(yùn)行過程中，相應(yīng)的高速控制射流從所述至少一個噴嘴在所述轉(zhuǎn)輪下游沿軸向噴射，并且噴射到流入所述尾水管上部的液體中，以抑制旋渦流動路徑的脫落。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個噴嘴在沿所述水輪機(jī)的中心軸并且偏離水輪機(jī)中心軸的位置中設(shè)置相應(yīng)的高速液體控制射流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪具有上冠部分，并且所述上冠部分封裝所述至少一個噴嘴頭裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水輪機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)輪的所述上冠部分和所述軸部分之一的射流發(fā)生和控制系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個高速液體控制射流從所述噴嘴沿軸向噴射到在所述尾水管中流動的液體旋渦流動路徑的中心部分中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個噴嘴頭裝置還包括至少一個布置在所述至少一個噴嘴上游的閥，用于控制相應(yīng)的控制射流液體的壓力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個閥能夠在打開和關(guān)閉狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換相應(yīng)的控制射流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)，其特征在于，所述至少一個噴嘴頭裝置支撐為與從所述尾水管壁延伸到所述尾水管上部中的導(dǎo)管流體連通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)，其特征在于，在所述尾水管中還包括一 個或多個壓力傳感器，用于測量所述尾水管的上部中的液體壓力，并且將這些 測量傳送到主動控制裝置，所述主動控制裝置反之控制噴嘴頭裝置的運(yùn)動，以 調(diào)節(jié)高速液體的控制射流速度。
10. —種在部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下控制水輪機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行的方法，所述水 輪機(jī)具有轉(zhuǎn)輪、設(shè)置在所述轉(zhuǎn)輪下游的尾水管和延伸穿過所述轉(zhuǎn)輪和所述尾水個或多個高速液體控制射流，并且噴射到所述尾水管的至少上部中的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述噴射 布置之前將所述一個或多個控制射流設(shè)置在所述轉(zhuǎn)輪中心的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述噴射一個或多個高速液體控制射流的步驟過程中，所述一個或多個控制射流沿一個方向噴射， 所述方向選自包括沿所述水輪機(jī)軸、平行于所述水輪機(jī)軸、會聚在與所述尾水 管的上部相鄰的在所述水輪機(jī)軸上的會聚點上和會聚在與所述尾水管的上部 相鄰位于與所述水輪機(jī)軸相鄰的平行軸上的會聚點上的組。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置步驟包括將所述一個或多個高速液體控制射流偏離水輪機(jī)軸設(shè)置。
全文摘要
一種在部分負(fù)荷運(yùn)行下通過在水輪機(jī)下游將一個或多個液體高速控制射流(50)沿所述機(jī)器軸噴射在尾水管(22)的上部上以抑制水輪機(jī)中壓力波動的方法和系統(tǒng)；所述一個或多個液體射流的流動速率可根據(jù)尾水管中的壓力波動程度連續(xù)調(diào)節(jié)，以控制轉(zhuǎn)輪下游的回旋流，并且避免在部分負(fù)荷運(yùn)行下螺旋旋渦脫落，因而消除壓力波動的主要原因。
文檔編號F03B11/00GK101501329SQ200780021523
公開日2009年8月5日 申請日期2007年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者加百利·丹·喬坎, 埃里克·德默斯, 武志公, 羅密歐·弗羅林·蘇薩雷西加, 貝恩德·內(nèi)恩尼馬恩 申請人:安德里茲技術(shù)資產(chǎn)管理有限公司