一种可调节的混流式尾水管涡带抑制装置的制作方法

本申请涉及流体机械及工程设备技术领域，尤其涉及一种可调节的混流式尾水管涡带抑制装置。

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。

随着混流式水轮机不断向高转速、大容量发展，稳定性问题日益突出。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无撞击，叶片出口形成带环量出口。在转轮下方的尾水管内产生涡带，同时由于尾水管中心区的回流的顶托作用，在离心不稳定性和剪切不稳定性的复杂相互作用，加上粘性效应，尾水管涡带将会发展成为高度非定常的螺旋型涡带。并使尾水管内压力脉动加大。机组在部分负荷工况下，涡带成螺旋状在尾水管内摆动回旋，形成低频涡带脉动，涡带脉动压力传至各过流部件可导致机组振动、大轴周期性摆动、出力摆动及管道中水流压力脉动等，国内外很多大型水力机组由于尾水管涡带引起的强烈的压力脉动而造成巨大的损失。由于尾水管涡带是影响水轮机稳定性的关键因素之一，它引起的压力脉动大小是评价水轮机性能的重要指标，是水力机组招标中不可缺的必要指标。由于尾水管涡带是水轮机固有的特性，只要在偏离设计工况运行，就会存在。当水轮机在偏离最优工况条件下运行时，转轮出口水流将会形成环流，工况偏离越大则旋转水流强度越大，随着进入尾水管内旋转水流的增加，旋转中心内的压力急剧下降，当压力低于该温度下饱和蒸汽压力则在尾水管内会产生旋转空腔涡带并与尾水管壁面发生周期性的碰撞从而引起强烈的压力脉动影响机组的稳定运行。

然而在相关技术中，通过电磁抑涡装置抑制尾水管内产生的涡带，将电磁抑涡装置安装在尾水管和转轮之间，通过螺栓固定在转轮体底部，通过采用电磁抑涡装置使其可加大尾水管中心流速，削弱尾水管回流区，抑制尾水管涡带的强度，减小尾水管压力脉动，从而进一步提高混流式水轮机组的运行稳定性，但是此种装置存在结构复杂，安装繁琐，不具有普遍适用性的问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，以解决混流式水轮机中转轮下方的尾水管内产生涡带的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，所述装置在转轮下游尾水管锥管周向设置有若干导流板，所述导流板通过连接杆连接液压传动设备，所述液压传动设备通过所述连接杆调节所述导流板的径向位置。

可选的，所述导流板的数量为4个，且均匀对称分布在所述尾水管锥管周向位置。

可选的，所述转轮为中低水头混流式水轮机转轮，所述转轮叶片数为13个。

可选的，所述尾水管锥管的出口直径为进口直径的1.3倍。

可选的，所述导流板为弧形导流板，所述导流板的周向弧长为所述尾水管锥管进口直径的0.3-0.4倍，展向长度为所述尾水管锥管的0.7-0.8倍，厚度为所述尾水管锥管进口直径的0.002-0.005倍。

可选的，所述导流板上下断面各通过一根连接杆固定，所述液压传动设备通过所述连接杆调节所述导流板的径向位置。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供的一种可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，所述装置在转轮下游尾水管锥管周向设置有若干导流板，所述导流板通过连接杆连接液压传动设备，所述液压传动设备通过所述连接杆调节所述导流板的径向位置。尾水管内空腔涡带是引起水轮机压力脉动的主要来源，因此，减弱空腔涡带的强度对降低压力脉动的振幅有直接作用。本申请提供的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，通过在尾水管内设置可调节的导流板，采用液压传动设备通过连接杆调节所述导流板的径向位置，可以根据不同工况进行调节，在偏工况下可以破坏空腔涡带的形态，从而来降低压力脉动的强度，改善机组运行稳定性，解决了混流式水轮机中转轮下方的尾水管内产生涡带的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的无涡带工况下导流板布置主视图；

图2为本申请实施例提供的无涡带工况下导流板布置俯视图；

图3为本申请实施例提供的有涡带工况下导流板布置主视图；

图4为本申请实施例提供的有涡带工况下导流板布置俯视图；

图5为本申请实施例提供的连接有液压传动设备的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置结构示意图。

附图标记说明：

1、转轮，2-尾水管锥管，3-导流板，4-连接杆，5-液压传动设备。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参考附图1-4，附图1-4分别展示了本申请实施例提供的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置在有和无涡带工况下导流板布置的主视图和俯视图，如图所示，本申请提供的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，所述装置在转轮1下游尾水管锥管2周向设置有若干导流板3，所述导流板3通过连接杆4连接液压传动设备5，所述液压传动设备5通过所述连接杆4调节所述导流板3的径向位置，如图5所示为本申请实施例提供的连接有液压传动设备的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置结构示意图。

由于尾水管内空腔涡带是引起水轮机压力脉动的主要来源，因此，减弱空腔涡带的强度对降低压力脉动的振幅有直接作用。本申请提供的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，通过在尾水管内设置可调节的导流板3，采用液压传动设备5通过连接杆4调节所述导流板3的径向位置，可以根据不同工况进行调节，在偏工况下可以破坏空腔涡带的形态，从而来降低压力脉动的强度，改善机组运行稳定性，解决了混流式水轮机中转轮下方的尾水管内产生涡带的问题。

可选的，所述导流板3的数量为4个，且均匀对称分布在所述尾水管锥管2周向位置。

将导流板3的数量设置为均匀对称分布的4个，可以使得在尾水管锥管2周向的各个方向上的位置对尾水管内产生涡带进行抑制。

可选的，所述转轮1为中低水头混流式水轮机转轮，所述转轮1叶片数为13个。

其中，转轮1叶片的个数可以根据机组的实际情况和设计参数进行合理选择，转轮1叶片个数的多少对水力性能和强度有显著的影响，同时对机组最优工况的单位流量和出力限制线的位置有影响，将转轮1叶片设置为13个，可以更好的保证转轮1对水力性能和强度的控制。

可选的，所述尾水管锥管2的出口直径为进口直径d的1.3倍。

尾水管锥管2的出口直径与尾水管锥管2进口直径d和尾水管锥管2高度h有关，可以根据以下公式选择：(尾水管锥管出口直径-尾水管锥管进口直径d)/尾水管锥管高度h＝0.123～0.158，尾水管锥管进口直径d与转轮1的尺寸有关，尾水管锥管高度h，一方面会影响机组的运行稳定性，另一方面会影响工程量，尾水管锥管高度h可以根据实际情况和机组设计参数进行选择，本申请实施例中不做具体限定。

可选的，所述导流板3为弧形导流板，所述导流板3的周向弧长为所述尾水管锥管2进口直径d的0.3-0.4倍，展向长度为所述尾水管锥管2高度h的0.7-0.8倍，厚度为所述尾水管锥管2进口直径d的0.002-0.005倍。

导流板3的周向弧长和展向长度的选择对导流板3的导流效果有一定的影响，具体参数的选择可以根据仿真计算结果及实际运行情况进行选择。此实施例所述导流板3的周向弧长为所述尾水管锥管2进口直径d的0.3-0.4倍，展向长度为所述尾水管锥管2高度h的0.7-0.8倍，厚度为所述尾水管锥管2进口直径d的0.002-0.005倍，具体数据可以根据实际需求进行选择，本申请实施例中不做具体限制。

可选的，为了在有涡带工况下更好的将导流板3固定在尾水管锥管2中，将导流板3上下断面各通过一根连接杆4固定，所述液压传动设备5通过所述连接杆4调节所述导流板3的径向位置。

本申请实施例提供的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，所述装置在转轮1下游尾水管锥管2周向设置有若干导流板3，所述导流板3通过连接杆4连接液压传动设备5，所述液压传动设备5通过所述连接杆4调节所述导流板3的径向位置。尾水管内空腔涡带是引起水轮机压力脉动的主要来源，因此，减弱空腔涡带的强度对降低压力脉动的振幅有直接作用。本申请提供的可调节的混流式尾水管涡带抑制装置，通过在尾水管内设置可调节的导流板3，采用液压传动设备5通过连接杆4调节所述导流板3的径向位置，可以根据不同工况进行调节，在偏工况下可以破坏空腔涡带的形态，从而来降低压力脉动的强度，改善机组运行稳定性，解决了混流式水轮机中转轮下方的尾水管内产生涡带的问题。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。