一种六工况三叶片转轮双向潮汐发电水轮机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于流体机械及工程设备技术领域，尤其设及一种采用全新导叶型线和转 轮叶片厚度分布规律的六工况=叶片转轮双向潮软灯泡贯流式水轮机。
【背景技术】
[0002] 国内外已建成和再建的潮软发电站主要采用灯泡贯流式机组。与其他水轮机组相 类似，潮软发电机组的性能在很大程度上取决于内部流动状况和机组的动力特性。在水力 设计研究中，水轮机的流场分析主要依靠CFD计算与模型试验，通过几十年的研究发展，目 前己经可W比较准确地预测水力性能和不定常流动特性，并进一步开展了较多的流动诱导 的动力特性研究。
[0003] 新型双向潮软发电机组运行工况复杂，包括正向水轮机、正向水累、正向泄水、反 向水轮机、反向水累和反向泄水共6个工况。由于潮软机组双向运行的特点，要求正向水轮 机工况和反向水轮机工况都要具备较高的效率，传统的水力设计方法只能保证单向水轮机 工况的效率，不能保证发电量最大。另外潮软机组由于水头变化快，水力波动大，造成机组 运行稳定性差，振动和压力脉动较大。
【发明内容】
[0004] 为了提高机组的过流量并降低叶片上的压力脉动，本发明提出了一种高效率的新 型六工况=叶片转轮双向潮软发电水轮机，包括:依次连接的进口管、管型座和尾水管，W 及设置在管型座内的灯泡体、与灯泡体尾端和管型座内壁连接的多片导叶、安装在管型座 和尾水管交界处的转轮;所述导叶的中间截面采用的型线共有20个点，各点在直角坐标系 中的位置如表1所示；
[000引表1:导叶中间截面型线坐标点
[0008] 所述转轮的结构为:在轮穀体的侧面均匀安装多个水轮机叶片，该水轮机叶片能 绕着自身的枢轴旋转；
[0009] 所述水轮机叶片的中间截面采用的型线共有20个点，各点在直角坐标系中的位置 如表2所示；
[0010] 表2:水轮机叶片中间截面型线坐标点
[0011]
[0012] 所述水轮机叶片的数量为3个。
[0013] 本发明的有益效果为:相对于其他现有潮软机组提高了正反双向水轮机效率，提 高了机组的过流量和功率，减小了振动和压力脉动，机组的运行稳定性得W提高。
【附图说明】
[0014] 图1为所述双向潮软发电水轮机结构的示意图；
[0015] 图2为所述双向潮软发电水轮机转轮的结构示意图；
[0016] 图3为所述双向潮软发电水轮机导叶图；
[0017] 图4为所述双向潮软发电水轮机转轮叶片图；
[0018] 图5为所述双向潮软发电水轮机导叶中间截面示意图；
[0019] 图6为所述双向潮软发电水轮机导叶水轮机叶片中间截面示意图；
[0020] 图7为3叶片与4叶片上的压力脉动对比图；
[0021 ]图8为3叶片与4叶片机组的过流量对比图。
[0022] 图中标号：1 一进口管；2-灯泡体;3-管型座;4一导叶；5-转轮;6-尾水管；7- 轮毅体;8-转轮叶片。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图，对实施例作详细说明。
[0024] 如图1所示，该该水轮机包括依次连接的进口管1、管型座3和尾水管6，W及设置在 管型座3内的灯泡体2、与灯泡体2尾端和管型座3内壁连接的多片导叶4、安装在管型座3和 尾水6管交界处的转轮5。
[0025] 如图2所示，转轮5的结构为:轮毅体7的侧面安装多个水轮机叶片8,水轮机叶片8 可W绕着自己的枢轴旋转，在此选用4片水轮机叶片。
[0026] 如图3和图5所示，导叶4的中间截面设计成全新的型线，该导叶型线是由两段首尾 相连接的曲线组成的闭合曲线，从型线上取20个点，各点在直角坐标系中的位置如表1所 /J、- O
[0027] 表1:导叶中间截面型线坐标点
[0029] 拟合后的两条曲线的方程分别为：
[0030] Y = 0.00 0001x3-0.001x2-0.0291X巧 7.926;
[0031 ] Y = 0.00 00001x3-0.0002x2+0.0124X-30.419。
[0032] 如图4和图6所示，为保证转轮的水力性能和结构强度，将水轮机叶片8的中间截面 设计成两段首尾相接的曲线组成的闭合曲线，从型线上取20个点，各点在直角坐标系中的 位置如表2所示。
[0033] 表2:水轮机叶片中间截面型线坐标点
[0035] 拟合后的两条曲线的方程分别为：
[0036] Y = -0.0000005x3-0.0001x2-0.5792X+47.268;
[0037] Y = -0.0000005x3+0.0002x2-0.5876X-32.644。
[0038] 本发明在TH-CX-Ol模型机组上进行了测试，分析了各部分流道的流动损失，分析 了流道形状变化对能量性能、空化性能和稳定性的影响，分析了不同运行工况的水力性能。
[0039] 通过测试数据和实际效果，可W发现，使用本发明的机组相对于其他现有潮软机 组提高了正反双向的效率，增加了机组过流量和功率，同时减小了振动和压力脉动，水轮机 的运行稳定性得W提高。
[0040] 目前世界上所有其他的潮软发电水轮机组都采用的是4叶片的转轮，因为传统观 念认为4叶片转轮具有控流能力强，流道内压力脉动小的特点。而本发明提出的=叶片转轮 是目前世界上成功应用于潮软电站机组的唯一案例（已成功应用于我国的江厦潮软电站1 号机组），在研发过程中，通过30多个导叶和60多个转轮的型线优化，成功的将叶片上的压 力脉动降低到比传统的4叶片转轮的压力脉动还略低，见图7所示。同时提高了机组的过流 量，高效区向大流量偏移，见图8,保证了潮起潮落时机组具有更多的发电量、更高的效率和 更小的压力脉动及振动。
[0041] 此实施例仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该W权利要求的保护范围 为准。
【主权项】
1. 一种六工况双向潮汐发电水轮机，其特征在于，包括依次连接的进口管（1)、管型座 (3)和尾水管(6)，以及设置在管型座(3)内的灯泡体(2)、与灯泡体(2)尾端和管型座(3)内 壁连接的多片导叶(4)、安装在管型座(3)和尾水管(6)交界处的转轮(5)，其特征在于，为减 小导叶段的流动损失，所述导叶(4)的中间截面采用的型线是由两段首尾相连接的曲线所 组成的闭合曲线，该型线上20个点在直角坐标系中的坐标如下表所示：所述转轮(5)的结构为:在轮毂体(7)的侧面均匀安装多个水轮机叶片(8 )，该水轮机叶 片(8)能绕着自身的枢轴旋转； 所述水轮机叶片(8)的中间截面采用的型线是由两段首尾相连接的曲线所组成的闭合 曲线，该型线上20个点在直角坐标系中的位置如下表所示：〇2. 根据权利要求1所述六工况双向潮汐发电水轮机，其特征在于，所述水轮机叶片（8) 的数量为3个。
【专利摘要】本发明属于流体机械及工程设备技术领域，特别涉及一种采用全新导叶型线和转轮叶片厚度分布规律的六工况三叶片转轮双向潮汐灯泡贯流式水轮机。该机组包括进水管、灯泡头、管型座、导叶、转轮和尾水管，对导叶形状进行了设计，采用了全新的导叶型线，使流动更加顺畅，流道中的阻力损失更小；将转轮叶片数由4个减少为3个，提高了机组的过流量，同时对转轮叶片进行了优化设计，采用S型转轮叶片，从进口到出口采用了新的厚度变化规律，保证正反双向水轮机运行时都具有较高的效率。相比常规4叶片转轮潮汐机组提高了正反双向水轮机的效率、过流量和功率，减小了振动和压力脉动，水轮机的运行稳定性得以提高。
【IPC分类】F03B13/26
【公开号】CN105604776
【申请号】CN201510570752
【发明人】王正伟, 罗永要, 肖业祥
【申请人】清华大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年9月9日