双向分流的混流式水泵水轮机叶片空间位置的确定方法
【专利说明】
[0001]
技术领域：本发明涉及一种双向分流的混流式水泵水轮机叶片空间位置的确定方 法。
【背景技术】 [0002] ：在我国，为了保证电力系统的有效运行，近年来建设了大量抽水蓄能电 站。抽水蓄能电站装机容量很大，对解决电网"削峰填谷"的问题上起到重要的作用，从而 帮助大容量的火力发电厂、核电站及风电场更经济地运行。此外，抽水蓄能电站能显著提高 电力系统的稳定性，并通过各种辅助服务保证电网很高的电力质量。未来抽水蓄能电站无 疑将继续在电力系统的组成中占据重要的地位。为了提高抽水蓄能电站的整体经济性，抽 水蓄能电站中的水泵水轮机逐渐向高水头、高转速和大容量机组发展。但是，这样电站的水 泵水轮机转轮由于其比转速低，提高其水力稳定性及其它性能会存在一系列难以解决的问 题。低比转速水泵水轮机转轮由于其导叶相对高度较低，水轮机工况下转轮进口流速偏高， 导致在水轮机工况下转轮进口出现强烈的动静干涉现象，从而造成无叶区压力脉动的大幅 增加，影响水泵水轮机的水力稳定性；较高的流速也导致水轮机工况转轮进口发生高强度 的空化，从而影响机组的寿命和安全稳定性；同时由于低比转速水泵水轮机直径偏大，导致 其圆盘损失增大，使得水泵水轮机的效率降低很多。在这样的电站中，若使用常规的水泵水 轮机转轮，不仅转轮效率水平偏低，而且还会给机组运行带来诸多的水力不稳定性问题。
【发明内容】
[0003] ：本发明通过对双向分流的混流式水泵水轮机转轮的优化设计，降低水 泵水轮机无叶区压力脉动水平，改善超高水头、超大容量水泵水轮机的水轮机工况叶片进 口空化问题。本发明的技术方案为
[0004] 1)确定长短叶片双向分流位置：短叶片（1)水轮机方向出水边（2)与转轮下环 (3)交点处直径DS2和长叶片（4)水轮机方向出水边（5)与转轮下环（3)交点处直径Du的 比值：DS2/1\2= 0. 5~1 ;短叶片⑴水轮机方向进水边（6)与转轮下环（3)交点处直径DS1 和长叶片（4)水轮机方向进水边（7)与转轮下环（3)交点处直径Du的比值：DS1/D U= 1~ 1. 05 ;或长叶片（4)水轮机方向进水边（7)与转轮下环（3)交点处直径化和短叶片（1)水 轮机方向进水边（6)与转轮下环（3)交点处直径D S1的比值：DU/DS1= 1~1. 05 ;
[0005] 2)确定短叶片偏置角度：转轮流道内部压力梯度与速度梯度的关系如下式所示：
【主权项】
1. 一种双向分流的混流式水累水轮机叶片空间位置确定方法，其特征是： 1) 确定长短叶片双向分流位置；短叶片（1)水轮机方向出水边（2)与转轮下环（3)交 点处直径DS2和长叶片（4)水轮机方向出水边（5)与转轮下环（3)交点处直径DL2的比值； DS2/DL2 = 0. 5~1 ;短叶片（1)水轮机方向进水边（6)与转轮下环（3)交点处直径DS1和 长叶片（4)水轮机方向进水边（7)与转轮下环（3)交点处直径DL1的比值；DS1/DL1 = 1~ 1.05;或长叶片（4)水轮机方向进水边（7)与转轮下环（3)交点处直径DL1和短叶片（1) 水轮机方向进水边做与转轮下环（3)交点处直径DS1的比值；DL1/DS1 = 1~1. 05 ; 2) 确定短叶片偏置角度；转轮流道内部压力梯度与速度梯度的关系如下式所示：
式中，P为压力，n为法向，P为流体密度，R为流体微团到圆屯、的距离，《为旋转角速 度，0为流线方向与周线相反方向的夹角，W为相对速度；根据公式，短叶片相对其中间位 置偏置角度A0与叶片圆周分布角0的比值；A0/0 =-0.3~0.3,其中，负号表示短 叶片俯视顺时针方向偏置，0 = 360/Z，，Z为叶片数； 3) 确定叶片水轮机方向进水边与转轮上冠交点位置；短叶片（1)水轮机方向进水边 (6)与转轮上冠（8)交点处直径DSr和短叶片（1)水轮机方向进水边（6)与转轮下环（3) 交点处直径DS1的比值；DSr/DSl= 0. 95~1 ;长叶片（4)水轮机方向进水边（7)与转轮 上冠（8)交点处直径化r和长叶片（4)水轮机方向进水边（7)与转轮下环（3)交点处直 径DL1 的比值；DL1' /DL1 = 0. 95 ~1 ; 4) 确定双向分流的混流式水累水轮机转轮适用叶片数；3枚长叶片3枚短叶片，4枚长 叶片4枚短叶片，5枚长叶片5枚短叶片，6枚长叶片6枚短叶片，7枚长叶片7枚短叶片。
【专利摘要】本发明公开一种双向分流的混流式水泵水轮机叶片空间位置确定方法，通过对长叶片和短叶片相关位置进出口直径、短叶片偏置位置等参数进行优化，可以使水泵水轮机转轮具有双向分流的功能，从而使水泵水轮机无叶区压力脉动大大降低，并大大改善水轮机工况下转轮进口的空化性能。
【IPC分类】F03B3-12
【公开号】CN104791172
【申请号】CN201510106536
【发明人】王焕茂, 陈元林, 夏燕挺, 覃大清, 魏显著, 刘登峰, 陈金霞, 刘智良, 李涛
【申请人】哈尔滨电机厂有限责任公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月12日