带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构的制作方法

背景技术：
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海洋能开发已经成为世界能源开发的热点，其中最为直接和容易开发的海洋能即为潮流能。水平轴流水轮机是开发利用潮流能的一种主要形式，其特点为水轮机主轴与水流方向平行。由于潮流流动状态复杂多变，使水轮机转速波动很大，对水轮机的使用寿命影响较为严重。为改善以上缺陷，需要重新设计潮流能水轮机叶片，以实现水轮机启动平稳和低速蓄能的目的。潮流能水轮机叶片内部一般为空心结构，这样叶片转动惯量较小，容易受到水流变化的影响，导致机组工况恶化。若在叶片上开设过流孔，利用叶片内部空间蓄水，增加叶片转动惯量，就能够改善水轮机工况，并极大地减小转速波动。这样既可以降低产品成本，又能提高水轮机的可靠性和寿命。综上，提出一种带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构。如图1所示，常规潮流能水轮机叶片结构，叶片内部为空腔，需采取密封措施，当水轮机安装在海底时，叶片转动惯量较小，受来流条件变化影响较大，导致水轮机转速波动较大，不具有稳定的输出功率；且密封措施一定要可靠，否则会因叶片内部渗入水而导致严重后果。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是公开一种保证水轮机叶片质量相同，且增大了水轮机转动惯量的带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构。本实用新型的技术方案为：一种带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构，潮流能水轮机的叶片由受压面(1)和背压面(2)构成，背压面(2)上开设一个过流孔(3)，过流孔(3)为通孔分布在以叶片回转轴为中心的等半径圆周上。

本实用新型工作原理：为保证潮流能水轮机在运行过程中具有稳定的功率输出，必须要减小水流变化对水轮机转速的影响。潮流能水轮机叶片一般为空心结构，叶片质量相对较小，因此潮流能水轮机叶片的转动惯量较小。在水流速度变化的情况下，会对潮流能水轮机转速产生显著地影响，从而导致其输出功率波动较大。为克服以上缺点，可以增加潮流能水轮机叶片的质量，从而大大增加其转动惯量，以储存部分能量。当水流速度减小时，释放能量；当水流速度增大时，储存能量，以降低水流速度变化对潮流能水轮机转速的影响，达到稳定输出功率的目的。

如图2所示，带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构由受压面(1)和背压面(2)构成，为增大叶片的转动惯量，在背压面(2)上开设一个过流孔(3)。过流孔(3)应尽量靠近水轮机转轴位置，因为在水轮机转动时，靠近转轴位置处由于回转半径小，所以离心力也小，水流不容易从叶片流出。若将过流孔开到靠近叶片顶部时，由于受离心力的作用，叶片中靠近顶部的水压力最大，反而会导致水大量流出而不容易流入，难以达到增加叶片转动惯量的目的。

与现有常规潮流能水轮机叶片相比，本实用新型中的带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构具有以下优点：

1)潮流能叶片一般都为分段连接式叶片，那么在连接处一般均要采取密封措施以防止海水渗入叶片内部空间，在叶片转动时，渗入叶片中的水会在其中形成流动和冲击，对叶片带来周期性的载荷，导致叶片产生疲劳破坏；再者若因水渗入而导致潮流能水轮机上的每个叶片的质量不相同，将会给水轮机带来致命性的破坏。相反在本实用新型中，我们直接在叶片上开过流孔，让叶片内部充满水，一则叶片不需要密封措施，再则改善了叶片的受力状况，极大地提高了潮流能水轮机的可靠性。

2)利用叶片上的过流孔使叶片内部充满水，既增加了叶片的质量，同时也增大了潮流能水轮机的转动惯量。使潮流能水轮机对来流条件要求降低。降低来流速度变化对潮流能水轮机的影响，减缓潮流能水轮机的转速波动，稳定输出功率。极大地改善了潮流能水轮机的运行状况，延长潮流能水轮机的使用寿命。

附图说明：

图1为现有常规潮流能水轮机叶片结构

图2为本实用新型带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构

具体实施方式：

如图2所示，带有过流孔的潮流能水轮机叶片结构，潮流能水轮机的叶片由受压面1和背压面2构成，背压面2上开设一个过流孔3，过流孔3为通孔分布在以叶片回转轴为中心的等半径圆周上。

当水轮机安装在海底时，水会自动充满叶片内部空间，保证水轮机叶片质量相同，且增大了水轮机的转动惯量。能够稳定水轮机工作状态并维持稳定的输出功率；改善潮流能水轮机的工作状态，延长水轮机的使用寿命，提高可靠性。