一种H型流道转轮的混流式水轮机

摘要

一种H型流道转轮的混流式水轮机，涉及一种混流式水轮机的结构设计。本发明的技术特点是在两个转轮叶片间横加了一个导流叶片，构成一个H型流道转轮。所述的导流叶片安放在流道中间，长度和转轮叶片相同，以最优工况时流道中间的流线为骨线，采用薄翼型厚度分布规律，最大厚度为转轮叶片最大厚度的2/3～1/2。在本发明的这种水轮机的作用下，可以有效的抑制转轮流道内的横流，改善流动状况，扩大水轮机的高效率运行区，减小水力振动；同时该水轮机具有结构简单，装卸方便，加工成本低，适用范围广的特点，可以满足在大流量工况和小流量工况的稳定运行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混流式水轮机，尤其涉及一种H型流道转轮的混流式水轮机，属于流体机械及工程设备技术领域。

背景技术

混流式水轮机是目前应用最广泛的水轮机，水流径向流入转轮叶片，推动转轮做功，并改变流动方向，沿轴向流出。混流式水轮机一般适用水头从50～700米，出力从几万千瓦到几百万千瓦。

混流式水轮机是固定式叶片水轮机，叶片固定在上冠和下环之间，当混流式水轮机运行在偏离设计工况时，将在转轮叶片进口产生撞击，叶片出口形成带环量出口。尤其是在小流量工况时，在转轮叶片的压力面形成大范围的横流，即水流不是从进口到出口流动，而是从上冠横向流到下环，在转轮下环出口处集中出流。从而，引起流动不稳定，使水轮机效率降低，水力振动加大，水轮机运行受限，给机组的安全运行带来极大的危害。

发明内容

本发明的目的是提出一种H型流道转轮的混流式水轮机，可以抑制转轮流道内的横流，扩大水轮机的高效率运行区，减小水力振动，从而提高混流式水轮机的效率，增加运行稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种H型流道转轮的混流式水轮机，按水流方向依次包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管，所述的转轮包括上冠、下环和固定在上冠和下环之间的转轮叶片，其特征在于：在每相邻两个转轮叶片间横加一个导流叶片，构成一个H型流道，所述的导流叶片安放在流道中间，其长度和转轮叶片相同，以最优工况时流道中间的流线为骨线，采用薄翼型厚度分布规律，最大厚度为转轮叶片最大厚度的2/3～1/2。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明由于在每相邻两个转轮叶片间横加一个导流叶片，构成了一个具有H型流道的转轮，因而可以有效的抑制转轮流道内的横流，改善流动状况，扩大水轮机的高效率运行区，减小水力振动；同时该水轮机具有结构简单，装卸方便，加工成本低，适用范围广的特点，可以满足在大流量工况和小流量工况的稳定运行。

附图说明

图1为本发明提供的H型流道转轮的混流式水轮机的结构示意图。

图2为本发明的H型流道转轮的立体结构示意图。

图3为图2的纵剖面图。

图4为导流叶片的示意图。

图5为导流叶片的翼型厚度图。

图中：1-蜗壳；2-固定导叶；3-活动导叶；4-H型流道转轮；5-尾水管；6-下环；7-转轮叶片；8-导流叶片；9-上冠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构作进一步的说明。

图1为本发明提供的H型流道转轮的混流式水轮机结构示意图。该混流式水轮机，按水流方向依次包括蜗壳1、固定导叶2、活动导叶3、H型流道转轮4和尾水管5；H型流道转轮4由上冠9、下环6、固定在上冠和下环之间的转轮叶片7以及导流叶片8组成，导流叶片8安装在每两个相邻转轮叶片7之间(如图2、图3所示)，构成一个H型流道；导流叶片8安放在流道中间，长度和转轮叶片相同，以最优工况时流道中间的流线为骨线，采用薄翼型厚度分布规律，最大厚度为转轮叶片最大厚度的2/3～1/2(如图4、5所示)。转轮叶片数和导流叶片数相同，一般为9～21片。

H型流道转轮的混流式水轮机工作时，当运行在最优工况时，由于导流叶片沿流线放置，因此，水流沿叶片流动，对转轮内的流动没有影响，不影响此时水轮机的高效率；当运行在小流量工况，由于导流叶片8的存在，从上冠9开始的横流受导流叶片的导流作用，到了流道中部开始沿最优工况的流线流动，横流的强度和范围大大减小，因此，提高了混流式水轮机的水力效率，降低了水力振动；当运行在大流量工况，由于导流叶片的存在，在流道中部的流动还是沿最优工况的流线流动；所以，应用H型流道转轮可以有效的抑制转轮流道内的横流，改善流动状况，扩大水轮机的高效率运行区，减小水力振动。