本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及其改進(jìn)方法，所述改進(jìn)方法具體如下：第一步，保持原水輪機(jī)室的尺寸，對(duì)水輪機(jī)其轉(zhuǎn)輪直徑按照7％～8％的比例增大，第二步，根據(jù)水輪機(jī)室的大小和效能至少增加兩葉片數(shù)量，并調(diào)整葉片角度，將所述葉片設(shè)置為頂部寬根部窄，將所述葉片背水側(cè)設(shè)置一導(dǎo)水角；在輪轂的迎水和背水兩面均設(shè)置一圓錐體盤(pán)蓋；本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，包括水輪機(jī)室和轉(zhuǎn)輪，所述轉(zhuǎn)輪上設(shè)置有四片以上葉片；所述葉片背水側(cè)為機(jī)翼型結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪其迎水面安裝有一圓錐形盤(pán)蓋；本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，在降低耗水量和提高水輪機(jī)輸出功率的同時(shí)，使機(jī)組運(yùn)行更平穩(wěn)，延長(zhǎng)水輪機(jī)使用壽命。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種高效水輪機(jī)改進(jìn)，具體涉及一種改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及其改進(jìn)方法，屬于高效水輪機(jī)改進(jìn)
技術(shù)介紹
水資源作為清潔可再生資源隨全球環(huán)境的變暖和工業(yè)的不斷發(fā)展和開(kāi)發(fā)的條件下，短缺現(xiàn)象已引起人類(lèi)的高度重視和關(guān)切；為此，通過(guò)技術(shù)革新和對(duì)水輪機(jī)的設(shè)計(jì)和改造，達(dá)到充分利用現(xiàn)有水資源、提高水資源的利用率已成為全球水資源利用、發(fā)展的必然趨勢(shì)；為使水資源能更好地為人類(lèi)的生產(chǎn)和生活服務(wù)，避免重復(fù)投資造成的環(huán)境危害、引發(fā)的系列社會(huì)問(wèn)題，達(dá)到少投入多產(chǎn)出的目的，使投入和產(chǎn)出比達(dá)到最佳效果；即在降低耗水量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的增效，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的發(fā)展理念；通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的水輪機(jī)組存在的不足如下：(1)、由于現(xiàn)有技術(shù)耗水量較大，未能充分發(fā)揮水資源的應(yīng)用價(jià)值；(2)、水輪機(jī)葉輪數(shù)量偏少和轉(zhuǎn)輪直徑較小，未占據(jù)水輪室足夠空間，運(yùn)行過(guò)程吸入大量的空氣，在水流和空氣的共同作用下對(duì)葉輪產(chǎn)生較為嚴(yán)重的氣蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重縮短了轉(zhuǎn)輪的使用壽命；導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪維護(hù)成本增加，檢維修工作量增大，機(jī)組的利用率不能達(dá)到最大化；(3)、由于現(xiàn)有水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪均為四葉結(jié)構(gòu)；運(yùn)行時(shí)：由于轉(zhuǎn)輪直徑偏小、葉輪數(shù)量相對(duì)較少和水對(duì)葉輪的作用位置不當(dāng)；使大量的水沿轉(zhuǎn)輪和葉輪縫隙漏掉，未完全作用于葉輪，從而形成水資源的浪費(fèi)；且其葉輪分布角較大，機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較為明顯和強(qiáng)烈的震動(dòng)，對(duì)機(jī)組的長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行帶來(lái)潛在的事故風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重地制約了設(shè)備的安全運(yùn)行和維護(hù)工作量；另外運(yùn)行過(guò)程水對(duì)葉
輪的作用存在的時(shí)間間隔較長(zhǎng)，監(jiān)視測(cè)量系統(tǒng)存在一定的擺幅現(xiàn)象，對(duì)水電機(jī)組的并網(wǎng)和聯(lián)機(jī)運(yùn)行造成一定的障礙，需有專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；(4)、“四葉片水輪”的葉片幾何形狀不合理，導(dǎo)致葉片本體產(chǎn)生力矩?fù)p失嚴(yán)重；由于“四葉片水輪”的葉片幾何形狀缺陷，葉片數(shù)少、葉片排列角度達(dá)不到最佳角度，不能充分地利用水能，造成能量損失；最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組效率變差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及其改進(jìn)方法，在降低耗水量和提高水輪機(jī)輸出功率的同時(shí)，使機(jī)組的運(yùn)行更為平穩(wěn)。本專(zhuān)利技術(shù)的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改進(jìn)方法，所述改進(jìn)方法具體如下：第一步，保持原水輪機(jī)室的尺寸，對(duì)水輪機(jī)其轉(zhuǎn)輪直徑按照7％～8％的比例增大，使水輪機(jī)導(dǎo)葉控制流出的水流盡量地作用葉片的中和后端；第二步，根據(jù)水輪機(jī)室的大小和效能至少增加兩葉片數(shù)量，并調(diào)整葉片角度，使葉片呈最佳迎水角度環(huán)輪轂均勻分布；將所述葉片設(shè)置為頂部寬根部窄，將所述葉片背水側(cè)設(shè)置一導(dǎo)水角；在輪轂的迎水和背水兩面均設(shè)置一圓錐體盤(pán)蓋。進(jìn)一步地，所述第二步的調(diào)整葉片角度具體為：使葉片每一點(diǎn)的寬度與這個(gè)點(diǎn)的線速度相吻合。一種改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，包括水輪機(jī)室和轉(zhuǎn)輪，所述轉(zhuǎn)輪上設(shè)置有四片以上葉片；所述葉片為頂部寬根部窄結(jié)構(gòu)；所述葉片背水側(cè)為機(jī)翼型結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪其迎水面安裝有一圓錐形盤(pán)蓋。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)輪上設(shè)置有六片葉片。本專(zhuān)利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本專(zhuān)利技術(shù)的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，在壩區(qū)中、低水頭的軸流式和混流式水輪機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)極為明顯，在降低耗水量和提高水輪機(jī)輸出功率的同時(shí)，使機(jī)組的運(yùn)行更為平穩(wěn)，充分地延長(zhǎng)了水輪機(jī)的使用壽命，使裝置的利用達(dá)到最大化。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專(zhuān)利技術(shù)的轉(zhuǎn)輪和葉片結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專(zhuān)利技術(shù)的圓錐形盤(pán)蓋結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本專(zhuān)利技術(shù)的水流量和發(fā)電量的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)示意圖。具體實(shí)施方式葉片迎水產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩原理，是一種典型的“重心”在中間的一種“杠桿原理”；葉片頂部上的點(diǎn)一定是迎水產(chǎn)生力矩的值最大，而根部上的點(diǎn)一定是迎水產(chǎn)生力矩值最小的，葉頂處的施力是極具利用價(jià)值的；所以，設(shè)計(jì)葉片時(shí)，在條件允許的情況下，葉頂部應(yīng)設(shè)計(jì)的盡量寬一些，以便使葉片更有效地利用水能在葉頂部產(chǎn)生的力矩；為此，本專(zhuān)利技術(shù)的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改進(jìn)方法，對(duì)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪和葉片作如下革新：本專(zhuān)利技術(shù)的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改進(jìn)方法，所述改進(jìn)方法具體如下：第一步，保持原水輪機(jī)室的尺寸，對(duì)水輪機(jī)其轉(zhuǎn)輪直徑按照7％～8％的比例增大，使水輪機(jī)導(dǎo)葉控制流出的水流盡量地作用葉片的中和后端；實(shí)現(xiàn)在同等條件下增大水輪機(jī)輸出功率的目的；第二步，根據(jù)水輪機(jī)室的大小和效能至少增加兩葉片數(shù)量，并調(diào)整葉片角
度，使葉片呈最佳迎水角度環(huán)輪轂均勻分布；將所述葉片設(shè)置為頂部寬根部窄，將所述葉片背水側(cè)設(shè)置一導(dǎo)水角；在輪轂的迎水和背水兩面均設(shè)置一圓錐體盤(pán)蓋；背水側(cè)有一導(dǎo)水角，可很好地利用水動(dòng)能；輪轂的迎水、背水兩面皆有圓錐體盤(pán)蓋；這樣的導(dǎo)水設(shè)計(jì)可很好地利用水動(dòng)能；其中，所述第二步的調(diào)整葉片角度具體為：使葉片每一點(diǎn)的寬度與這個(gè)點(diǎn)的線速度相吻合；因葉片是繞軸旋轉(zhuǎn)的，所以距離軸心越近的點(diǎn)的運(yùn)行軌跡周長(zhǎng)越短，距離軸心越遠(yuǎn)的點(diǎn)的運(yùn)行軌跡周長(zhǎng)越長(zhǎng)；因此，在水輪迎水旋轉(zhuǎn)時(shí)，距離軸心越近的點(diǎn)的線速度越低，距離軸心越遠(yuǎn)的點(diǎn)的線速度越高，根據(jù)這種水輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓周運(yùn)動(dòng)特性，設(shè)計(jì)為葉片越靠近軸心處越窄，距離軸心越遠(yuǎn)處應(yīng)該越寬；達(dá)到上述的葉片每一點(diǎn)的寬度與這個(gè)點(diǎn)的線速度相吻合，而葉片頂部越寬意味著迎水面積越大其獲得的水能也將越大，水的利用率也會(huì)提高；由于加裝多片葉片，必然使輪轂直徑同時(shí)變大，迎水面的阻力也必然增大，因此對(duì)設(shè)備要求比較高，對(duì)軸承部位的強(qiáng)度也有影響，所以這種設(shè)計(jì)會(huì)帶來(lái)副作用；本專(zhuān)利技術(shù)的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改進(jìn)方法通過(guò)下述方法來(lái)消除副作用帶來(lái)的不利影響：(1)、在水輪的迎水面增加一個(gè)圓錐形盤(pán)蓋設(shè)計(jì)來(lái)減小水沖擊阻力；(2)、在水輪葉的背水側(cè)采用導(dǎo)風(fēng)的機(jī)翼型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)葉片增加了導(dǎo)水角度提高了水能的利用；該設(shè)計(jì)使輪葉迎水面能更有效地接受水能吸收水能，而背水一面同時(shí)可以降低水的阻力，更有利于水輪轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)施例1：如圖1至圖3所示的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，包括水輪機(jī)室(未圖示)和轉(zhuǎn)輪1，所述轉(zhuǎn)輪1上設(shè)置有六片葉片2；所述葉片2為頂部寬根部窄結(jié)構(gòu)；所述葉片2背水側(cè)為機(jī)翼型結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)輪1其迎水面安裝有一圓
錐形盤(pán)蓋3。本專(zhuān)利技術(shù)的改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，其葉片與傳統(tǒng)水水輪葉片不同，同時(shí)保留了傳統(tǒng)水輪葉片根部窄小，頂部寬大的梯形設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，使葉片頂部更有利于受力；使在相同條件下，此種水輪葉片給水輪的轉(zhuǎn)矩更大，更有利于水輪轉(zhuǎn)動(dòng)，水輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度也會(huì)平穩(wěn)提高；在此基礎(chǔ)上，新型多葉水輪葉片采用最優(yōu)設(shè)計(jì)，打破傳統(tǒng)四葉水輪設(shè)計(jì)理念，在水輪上加裝多個(gè)葉片，使多葉片水輪可以更好地利用水輪機(jī)的水能，成倍提高水能的利用率；新型水輪設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的水輪設(shè)計(jì)思路，使水輪葉片更加合理，更加符合流體動(dòng)力學(xué)，因此其具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)、水輪啟動(dòng)時(shí)的水流量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，更有利于并網(wǎng)；(2)、水輪運(yùn)轉(zhuǎn)扭力強(qiáng)勁，功率增大發(fā)電量增多；(3)、由于效率高，水輪機(jī)啟動(dòng)速度快；(4)、可以水平流發(fā)電，穩(wěn)定性好，電壓、電流、功率表不波動(dòng)；(5)、水能資源效率高、轉(zhuǎn)速高，節(jié)水量15％--40％；(6)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于具備以上優(yōu)點(diǎn)本新型多葉水輪可以利用于小、中型水力發(fā)電；(7)、水輪使用范圍廣,資源利用率高；水能轉(zhuǎn)化率高；發(fā)電功率提高10％-30％；(8)、水輪運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定機(jī)組振幅明顯降低；(9)、水輪制造安裝調(diào)整簡(jiǎn)單故障率低，水輪變角系統(tǒng)基本本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改進(jìn)方法，其特征在于，所述改進(jìn)方法具體如下：第一步，保持原水輪機(jī)室的尺寸，對(duì)水輪機(jī)其轉(zhuǎn)輪直徑按照7％～8％的比例增大，使水輪機(jī)導(dǎo)葉控制流出的水流盡量地作用葉片的中和后端；第二步，根據(jù)水輪機(jī)室的大小和效能至少增加兩葉片數(shù)量，并調(diào)整葉片角度，使葉片呈最佳迎水角度環(huán)輪轂均勻分布；將所述葉片設(shè)置為頂部寬根部窄，將所述葉片背水側(cè)設(shè)置一導(dǎo)水角；在輪轂的迎水和背水兩面均設(shè)置一圓錐體盤(pán)蓋。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種改進(jìn)的多葉片大輪體高效水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪改進(jìn)方法，其特征在于，所述改進(jìn)方法具體如下：第一步，保持原水輪機(jī)室的尺寸，對(duì)水輪機(jī)其轉(zhuǎn)輪直徑按照7％～8％的比例增大，使水輪機(jī)導(dǎo)葉控制流出的水流盡量地作用葉片的中和后端；第二步，根據(jù)水輪機(jī)室的大小和效能至少增加兩葉片數(shù)量，并調(diào)整葉片角度，使葉片呈最佳迎水角度環(huán)輪轂均勻分布；將所述葉片設(shè)置為頂部寬根部窄，將所述葉片背水側(cè)設(shè)置一導(dǎo)水角；在輪轂的迎水和背水兩面均設(shè)置一圓錐體盤(pán)蓋。2.根據(jù)權(quán)利要...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：甘邵南，王光軍，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：成都金克星氣體有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51
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