一種用于水輪機的尾水管制造技術

本發明專利技術公開了一種用于水輪機的尾水管，在尾水管的通道內設有前后兩端開口的整流筒，整流筒與錐管段同軸，水輪機的水流經轉輪出口流出，并進入尾水管的錐管段。水流進入錐管段后，錐管段中的水壓具有軸心小周邊大的特點，當水流在錐管段某個位置遇到前后開口的整流筒后會使軸心的水壓增大，而周邊的壓力相反會減小，因此，就會使軸心和周邊的壓力差減小，從而可以實現抑制偏心渦帶的產生及影響，它可在不影響水輪機輸出功率的情況下有效地抑制或減少回流現象，使得水流更穩定并延長其推動水輪機轉輪持續做功的時間。在不增加直錐管高度，也即不增加水電站的下部開挖前提條件下，實現了提高能量恢復系數的目標，使水輪機的能量轉換效率得到提高。

【技術實現步驟摘要】
—種用于水輪機的尾水管【
】本專利技術涉及流體機械及工程設備
，具體涉及一種用于水輪機的尾水管。【
技術介紹
】水輪機是把水流的動能轉換為機械能的動力機械，屬于流體機械中的透平機械。現代水輪機大多數安裝在水電站內，用來驅動發電設備，水輪機一般都設有尾水管，尾水管通常設計成一種管徑橫截面面積由小增大的彎管，轉輪出口處的水流經過尾水管時，流速下降，壓力升高，形成逆壓力場，因此尾水管又叫做擴壓管。其作用是:把轉輪出口處的水流排向下游，并回收轉輪出口處一部分水流的能量，盡最大化地利用水流的位能。在實際運用中我們希望尾水管中水流的流動盡可能平穩，擴壓效果盡可能好，恢復系數盡可能高。然而在實際工作中，尾水管往往存在著以下幾種狀況。其一，由于尾水管是一種擴壓式的管道，當水流流經尾水管時，容易引起脫流、二次回流以及流動不穩定的現象，特別是對于彎肘式的尾水管，這種現象更為明顯。其二，當 水輪機在偏離最優工況運行時，進入尾水管的流動就會變得更加的復雜，水流在周期性非平穩因素及離心力的影響下產生偏心，并形成偏心渦帶，偏心渦帶以低頻的周期在尾水管內旋轉，撞擊著尾水管的壁面，形成反射波向上游傳播而旋進，進而出現回流區，致使尾水管產生壓力脈動，當偏心渦帶誘發的壓力脈動頻率接近機組的某一個固有頻率時，又將引起強烈的共振。上述這些問題不僅會使機組的運行存在著不穩定的情況，還使尾水管的恢復系數降低，致使水輪機的工作效率下降。專利技術專利號:201210209725.2，其公開了一種水輪機尾水管渦流發生器，包括水輪機尾水管和若干對均勻排列在水輪機尾水管內壁的金屬葉片，每個金屬葉片的形狀為直角梯形，每個梯形葉片含上底、下底、高和斜邊，其中梯形的高作為安裝截面，固定在尾水管的內壁，上底安裝在接近尾水管進水口的一側，下底安裝在遠離尾水管進水口的一側，渦流發生器的安裝截面為尾水管內部旋渦開始形成的截面，每對金屬葉片中兩個梯形葉片對稱使用，兩葉片所在平面關于中心軸線對稱。該專利技術在一定程度上增加了其運行的穩定性，減小了脈動壓力，但是設在尾水管內壁的金屬片在破壞偏心渦帶使水流平穩運行的同時，也使得水流損失大量的能量，因此，能量恢復系數有待進一步提高，以提高水輪機的效率。本專利技術即對現有技術的不足研究而提出。【
技術實現思路
】本專利技術要解決的技術問題是提供一種用于水輪機的尾水管，在尾水管的通道內設有前后兩端開口的整流筒，整流筒與錐管段同軸，水輪機的水流經轉輪出口流出，并進入尾水管的錐管段，錐管段內的水壓有軸心小周邊大的特點，當水流在錐管段內某個位置遇到前后開口的整流筒后會使軸心的水壓增加，周邊的壓力相反會減小，所以這樣就會使軸心和周邊的壓力差減小，從而可以實現抑制偏心渦帶的產生及影響。它可在不影響水輪機功率輸出的情況下有效地減慢直錐段軸心部分的水流速度，使得水流更穩定并延長推動水輪機轉輪持續做功的時間，在不增加直錐管高度，也即不增加水電站的下部開挖的前提條件下，實現了提高能量恢復系數的目標，使水輪機的能量轉換效率得到提高。為解決上述技術問題，本專利技術一種用于水輪機的尾水管有兩種實施方式，第一種實施方式包括前端開口小且后端開口大的錐管段，所述錐管段前端與水輪機轉輪出水口對接，其特征在于所述錐管段的通道內設有與其同軸且前后開口的整流筒。所述錐管段軸向長度為LI，所述整流筒軸向長度為L2，所述整流筒前端面距離錐管段后端面為L3，滿足L2〈0.5L1，0〈L3〈L1。所述錐管段前端口內徑為DI，所述錐管段后端口內徑為D3，所述整流筒外接圓內徑為 D2，滿足 0.1D1〈D2〈D3。所述整流筒為中空狀且前后開口的圓柱筒,或者正多邊形筒,或者喇叭筒,或者直錐筒，所述直錐筒的錐角為0°~20°。 所述整流筒也可以采用由三個相同的、呈中空狀且前后開口的正六邊形筒拼接而成蜂窩狀結構，相鄰兩個正六邊形筒互成120°。為了將整流筒相對錐管段固定，第一種固定方式采用在所述整流筒外表面與錐管段內表面之間沿周向設有固定桿，用于將整流筒固定連接在錐管段上。第二種固定方式采用在所述整流筒的后端用支撐桿固定連接，所述支撐桿另一端固定于地面上。作為本專利技術一種用于水輪機的尾水管的第二種實施方式，包括錐管段和擴散段，所述錐管段前端開口小且后端開口大，所述錐管段后端與擴散段前端之間設有用于過渡連接的肘管段，所述錐管段前端與水輪機轉輪出水口對接，所述錐管段與肘管段對接處的通道內設有與錐管段同軸且前后開口的整流筒，所述整流筒外表面沿周向設有固定桿，所述固定桿另一端與錐管段或者肘管段內壁固定連接。所述整流筒為中空狀且前后開口的圓柱筒,或者正多邊形筒,或者喇叭筒,或者直錐筒，所述直錐筒的錐角為0°~20°。所述整流筒也可以采用由三個相同的、呈中空狀且前后開口的正六邊形筒拼接而成蜂窩狀結構，相鄰兩個正六邊形筒互成120°。本專利技術一種用于水輪機的尾水管，在尾水管的通道內設有前后兩端開口的整流筒，并保證整流筒與錐管段同軸，當水輪機的水流經轉輪出口流出進入尾水管的錐管段后，水輪機的水流經轉輪出口流出，并進入尾水管的錐管段。水流進入錐管段后，錐管段中的水壓具有軸心小周邊大的特點，當水流在錐管段內某個位置遇到前后開口的整流筒后會使軸心的水壓增大，而周邊的壓力相反會減小，因此，就會使軸心和周邊的壓力差減小，從而可以實現抑制偏心渦帶的產生及影響，它可在不影響水輪機輸出功率的情況下有效地抑制或減少回流現象，使得水流更穩定并延長其推動水輪機轉輪持續做功的時間。在不增加直錐管高度，也即不增加水電站的下部開挖前提條件下，實現了提高能量恢復系數的目標，使水輪機的能量轉換效率得到提高。【【附圖說明】】下面結合附圖對本專利技術的【具體實施方式】作進一步詳細說明，其中:圖1為本專利技術中整流筒采用圓柱筒的結構示意圖。圖2為圖1的剖視圖。圖3為本專利技術中整流筒采用正多邊形筒的結構示意圖。圖4為圖3的剖視圖。圖5為本專利技術中整流筒采用三個正六邊形筒拼接而成蜂窩狀結構的結構示意圖。圖6為圖5的剖視圖。圖7為本專利技術中整流筒采用直錐筒的結構示意圖。圖8為本專利技術中整流筒采用喇叭筒的結構示意圖。圖9為本專利技術第一種實施例的使用參考狀態圖之一。圖10為本專利技術第一種實施例的使用參考狀態圖之二。圖11為本專利技術第二種實施例的使用參考狀態圖之一。圖12為本專利技術第二種實施例的使用參考狀態圖之二。圖13為對比實 驗一中電流I與時間t的關系曲線圖。圖14為對比實驗一中功率P與時間t的關系曲線圖。圖15為對比實驗二中電流I與時間t的關系曲線圖。圖16為對比實驗二中功率P與時間t的關系曲線圖。圖17為對比實驗三中電流I與時間t的關系曲線圖。圖18為對比實驗三中功率P與時間t的關系曲線圖。圖19為對比實驗四中電流I與時間t的關系曲線圖。圖20為對比實驗四中功率P與時間t的關系曲線圖。圖21為對比實驗五中電流I與時間t的關系曲線圖。圖22為對比實驗五中功率P與時間t的關系曲線圖。【【具體實施方式】】下面結合附圖對本專利技術的實施方式作詳細說明。本專利技術一種用于水輪機的尾水管，第一種實施例如圖1至圖10所示，包括前端開口小且后端開口大的錐管段1，所述錐管段I前端與水輪機轉輪出水口對接，其特征在于所述錐管段I的通道內設有與其同軸且前后開口的整流筒2。所述錐管段I軸向長度為L本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于水輪機的尾水管，包括前端開口小且后端開口大的錐管段(1)，所述錐管段(1)前端與水輪機轉輪出水口對接，其特征在于所述錐管段(1)的通道內設有與其同軸且前后開口的整流筒(2)。

【技術特征摘要】
1.一種用于水輪機的尾水管，包括前端開口小且后端開口大的錐管段(1)，所述錐管段(I)前端與水輪機轉輪出水口對接，其特征在于所述錐管段(I)的通道內設有與其同軸且前后開口的整流筒(2)。2.按權利要求1所述一種用于水輪機的尾水管，其特征在于所述錐管段(I)軸向長度為LI，所述整流筒(2)軸向長度為L2，所述整流筒(2)前端面距離錐管段(I)后端面為L3，滿足 L2〈0.5L1，0〈L3〈L1。3.按權利要求1所述一種用于水輪機的尾水管，其特征在于所述錐管段(I)前端口內徑為D1，所述錐管段⑴后端口內徑為D3，所述整流筒⑵外接圓內徑為D2，滿足0.1D1〈D2〈D3。4.按權利要求1或2或3所述一種用于水輪機的尾水管，其特征在于所述整流筒(2)為中空狀且 前后開口的圓柱筒，或者正多邊形筒，或者喇叭筒，或者直錐筒，所述直錐筒的錐角為O。~20°。5.按權利要求1或2或3所述一種用于水輪機的尾水管，其特征在于所述整流筒(2)由三個相同的、呈中空狀且前后開口的正六邊形筒拼接而成蜂窩狀結構，相鄰兩個正六邊形筒互成120°。6.按權利要求1所述一種用于水輪機的尾水管，其特征在于所述整流筒(2)外表...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊栗晶，
申請(專利權)人：中山市創想模型設計有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44