一种用于水轮机的转轮及水轮机的制作方法

本申请实施例涉及水利工程，具体而言，涉及一种用于水轮机的转轮及水轮机。

背景技术：

1、我国水力资源丰富，水能利用在我国能源规划中起着举足轻重的战略地位。但是我国的河流含沙很多，年平均输沙量在1000万吨以上的河流有115条，直接入海泥沙总量达19.4亿吨。就长江来说，年平均输沙量已达5.14亿吨，三峡库区年平均含沙量1.17kg/m3，最大达10.5kg/m3。黄河的含沙量更大，据统计黄河三门峡河段年平均含沙量达37.6kg/m3，我国河流含沙量高导致30％～40％的水电站存在泥沙磨损问题，另外，我国小型电站没有排沙装置，水中泥沙一般都通过水轮机，使过流部件磨蚀程度更重。

2、严重的磨损使水力发电设备本身的结构材料受到破坏，影响运行的可靠性和稳定性，水轮机效率降低、出力减少，转轮使用寿命缩短，并导致机组大修周期缩短，工期延长，材料消耗品及备品增加，经济损失巨大，因而引起国内外专家的高度重视。

3、以一台单机装机容量30万常规混流式水轮机为例，因对机组进行一次修理至少花费170万元，同时，检修周期一般在60天左右，发电损失就达200万元，每次拆卸机组更换过流部件都会造成其他部件使用寿命降低，增加了以后的维护成本。若磨蚀情况更加严重，则会造成无法坚持一个汛期就需要停机进行检修，预计会造成4000万kw·h的电量损失，1000万元以上的经济损失。

4、由于磨蚀破坏的机理极为复杂，因素很多，其防护研究是一项多学科的系统工程，必须从实际出发，因地制宜，采取综合的治理措施，如优化水轮机水力和结构设计，采用优质材料并大力提高加工精度，机组要避免在不稳定区域运行，提高检修质量以及采用必要的金属和非金属防护层等等。

5、目前对于水轮机泥沙磨损的处理方式，主要分为水力设计、运行控制和采用抗磨材料。水力设计是机组转轮抗磨的本质核心。在电站规划设计阶段，根据电站规模、机组选型、泥沙条件等进行含沙多相流的抗磨转轮设计，保证转轮叶型与水流来流、沙粒冲击角度和冲击速度等的合理性，避免转轮的快速磨损。

技术实现思路

1、本申请实施例在于提供一种用于水轮机的转轮及水轮机，旨在提高转轮的抗磨损能力，增加转轮的使用寿命。

2、本申请实施例第一方面提供一种用于水轮机的转轮，包括：

3、上冠、底环以及设置在所述底环内的转轮下环，所述上冠位于所述转轮下环的一侧；

4、所述转轮下环的外侧壁上设置有至少一组阻流泵叶组；

5、所述阻流泵叶组包括沿着所述转轮下环的圆周方向均匀间隔设置的多个阻流泵叶，所述阻流泵叶的形状设置为流线型，且流线型的所述阻流泵叶的凹口朝向所述上冠所在一侧的方向。

6、可选地，所述阻流泵叶的叶型骨线设置为椭圆形，椭圆形的所述叶型骨线的长轴半径：

7、

8、

9、其中，r为椭圆形的所述叶型骨线的长轴半径，d为所述转轮下环的外径，l为所述转轮下环的壁厚，l为所述阻流泵叶的叶型弦长，β为叶片安放角。

10、可选地，所述阻流泵叶的叶型弦长长度为：

11、l＝(0.1-0.18)l

12、其中，l为所述转轮下环的壁厚。

13、可选地，所述阻流泵叶的宽度为：

14、h＝(0.005-0.001)d

15、其中，d为所述转轮下环的外径。

16、可选地，所述阻流泵叶的轴心安装高度距离尾水管进口之间的距离为：

17、c＝(0.2-0.4)h

18、其中，h为所述转轮下环的高度。

19、可选地，所述阻流泵叶的中央位置设置有连接螺栓，所述阻流泵叶通过所述连接螺栓与所述转轮下环活动连接。

20、可选地，所述转轮下环上位于所述连接螺栓的位置设置有连接槽，所述连接槽内设置有液压油；

21、所述连接螺栓远离所述阻流泵叶的一端转动连接在所述连接槽的内壁上，且所述连接螺栓的端部上设置有旋转推动板；

22、所以旋转推动板被配置为能够随着所述连接槽内的液压油的压力的增加或减小，发生不同方向的转动，以带动所述连接螺栓及所述泵叶转动。

23、可选地，所述底环上设置有流量传感器，所述流量传感器用于监测所述转轮下环与所述底环之间的间隙泄漏量。

24、可选地，所述阻流泵叶的材质包括不锈钢。

25、本申请实施例第二方面提供一种水轮机，包括如本申请实施例第一方面提供的用于水轮机的转轮。

26、有益效果：

27、本申请提供一种用于水轮机的转轮及水轮机，通过设置上冠、底环和转轮下环，转轮下环的外侧壁上设置有至少一组阻流泵叶组，阻流泵叶组包括沿着转轮下环的圆周方向均匀间隔设置的多个阻流泵叶，且阻流泵叶的形状设置为流线型，且流线型的所述阻流泵叶的凹口朝向上冠所在一侧的方向；在转轮使用时，水流从转轮下环和底环之间的间隙泄漏进入转轮下环腔时，转轮下环侧壁上设置的阻流泵叶组会产生与间隙中水流主流相反的逆流升力，降低间隙内的压力差，减少转轮主流道进入转轮下环间隙内的水流，减少泄漏量，从而降低间隙内粒子冲击速度，提高转轮的抗磨损能力，进而使得转轮的使用寿命增加。

技术特征：

1.一种用于水轮机的转轮，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

5.根据权利要求2所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

7.根据权利要求5所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的用于水轮机的转轮，其特征在于：

10.一种水轮机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的转轮。

技术总结
本申请实施例提供一种用于水轮机的转轮及水轮机，属于水利工程技术领域，包括：上冠、底环以及设置在所述底环内的转轮下环，所述上冠位于所述转轮下环的一侧；所述转轮下环的外侧壁上设置有至少一组阻流泵叶组；所述阻流泵叶组包括沿着所述转轮下环的圆周方向均匀间隔设置的多个阻流泵叶，所述阻流泵叶的形状设置为流线型，且流线型的所述阻流泵叶的凹口朝向所述上冠所在一侧的方向。通过本申请实施例提供的一种用于水轮机的转轮及水轮机，可以提高转轮的抗磨损能力，增加转轮的使用寿命。

技术研发人员：宋华婷,王正伟,周旭辉,宋希杰,邓建华,黄星星,贺三伟
受保护的技术使用者：新华水力发电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15