一种腰部反转液下漩涡消除装置及方法与流程

本发明属于水力装置，具体涉及一种腰部反转液下漩涡消除装置及方法。

背景技术：

1、电力系统稳定安全运行具有重大意义。水电站中的抽水蓄能电站在维持电力系统安全稳定方面具有重要作用。在水电站实际工程中，涉及水库内流体被输运到下一级设施中的步骤，这一步骤不可避免的产生液下漩涡。液下漩涡具有重大危害，例如，液下漩涡由于液体局部压力低于当地汽化压力，产生大量空化泡，被吸进泵组或机组内部后，对机组旋转部件产生如空蚀、击穿叶片等不可逆影响；同时还会造成管路内部压力突变及脉动，严重的会造成水锤效应。因此，这类有害液下漩涡，不仅会降低电站或泵站的效率，对整个工程的安全稳定运行也会造成不利影响。如何有效消除液下漩涡，是目前需要解决的难点问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种腰部反转液下漩涡消除装置及方法，可有效解决上述问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种腰部反转液下漩涡消除装置，包括底盘(1)、上部漩涡消除单元(2)、下部漩涡消除单元(3)和传动单元(4)；

4、所述上部漩涡消除单元(3)和所述下部漩涡消除单元(3)上下同轴线安装；在所述上部漩涡消除单元(3)和所述下部漩涡消除单元(3)之间安装所述传动单元(4)，所述下部漩涡消除单元(3)的底面与所述底盘(1)可转动连接；其中，所述传动单元(4)为反向传动单元。

5、优选的，所述上部漩涡消除单元(2)包括上部叶片转轴(2-1)、上部叶片(2-2)、上部叶片展向叶片(2-3)和主轴(2-4)；

6、所述上部叶片转轴(2-1)的下面同轴固定安装所述主轴(2-4)，所述主轴(2-4)与所述底盘(1)可转动连接；所述上部叶片转轴(2-1)沿周向发射状安装多个所述上部叶片(2-2)；每个所述上部叶片(2-2)的端面均安装所述上部叶片展向叶片(2-3)。

7、优选的，所述底盘(1)的中心安装第一推力轴承(2-5)；所述主轴(2-4)的底部装配于所述第一推力轴承(2-5)内。

8、优选的，所述下部漩涡消除单元(3)包括下部叶片轴套(3-1)、下部叶片(3-2)、下部叶片展向叶片(3-3)；

9、所述下部叶片轴套(3-1)套于所述主轴(2-4)的外面，并位于所述上部叶片转轴(2-1)的下方；所述下部叶片轴套(3-1)的底部与所述底盘(1)可转动连接；所述下部叶片轴套(3-1)沿周向发射状安装多个所述下部叶片(3-2)；每个所述下部叶片(3-2)的端面均安装所述下部叶片展向叶片(3-3)。

10、优选的，所述下部漩涡消除单元(3)还包括第二推力轴承(3-4)和第三推力轴承(3-5)；

11、所述第二推力轴承(3-4)安装于所述底盘(1)中；所述第三推力轴承(3-5)安装于所述主轴(2-4)的顶部外面；所述下部叶片轴套(3-1)的底部和顶部，各安装于所述第二推力轴承(3-4)和所述第三推力轴承(3-5)。

12、优选的，所述传动单元(4)包括下部叶片传动齿圈(4-1)、上部叶片传动齿圈(4-2)、中间传动齿轮(4-3)和中间内部传动齿轮(4-4)和传动单元保护套(4-5)；

13、所述上部叶片传动齿圈(4-2)和所述下部叶片传动齿圈(4-1)上下同轴水平设置；所述上部叶片传动齿圈(4-2)套固于所述上部叶片转轴(2-1)的底部；所述下部叶片传动齿圈(4-1)套固于所述下部叶片轴套(3-1)的顶部；

14、在所述下部叶片传动齿圈(4-1)的两侧，各啮合安装竖直设置的所述中间传动齿轮(4-3)；每个所述中间传动齿轮(4-3)的输出轴固定安装水平设置的所述中间内部传动齿轮(4-4)，并且，所述中间内部传动齿轮(4-4)位于所述上部叶片传动齿圈(4-2)的下方，并与所述上部叶片传动齿圈(4-2)啮合；

15、所述下部叶片传动齿圈(4-1)、所述上部叶片传动齿圈(4-2)、所述中间传动齿轮(4-3)和所述中间内部传动齿轮(4-4)的外面，安装所述传动单元保护套(4-5)。

16、优选的，所述上部叶片(2-2)和所述下部叶片(3-2)均为平面叶片；

17、所述上部叶片(2-2)的高度h1＝40％-50％ h；所述下部叶片(3-2)的高度h2＝50％-60％ h；其中，h为漩涡的高度；

18、所述上部叶片展向叶片(2-3)和所述下部叶片展向叶片(3-3)均为曲面叶片，叶片展向部分沿着以叶片转轴为圆心的圆弯曲；

19、所述下部叶片展向叶片(3-3)的弯曲半径r2＝80％-120％ r；所述上部叶片展向叶片(2-3)的弯曲半径r1＝25％-50％ r2；其中：r为漩涡的半径；

20、所述下部叶片展向叶片(3-3)的展向长度l1＝1/12-1/8r2；所述上部叶片展向叶片(2-3)的展向长度l2＝25％-50％ l1；

21、所述上部叶片展向叶片(2-3)和所述下部叶片展向叶片(3-3)沿周向不等距分布，所述下部叶片展向叶片(3-3)线半径r3，大于所述下部叶片轴套(3-1)的高度。

22、优选的，所述底盘(1)的上表面，安装多个排沙翼(5)；

23、所述排沙翼(5)具有上弧面(5-1)和下弧面(5-2)，所述上弧面(5-1)为相对远离转轴的一侧；所述上弧面(5-1)的弧长度大于所述下弧面(5-2)的下弧面(5-2)；

24、所述排沙翼(5)的高度h3＝5％-15％ h；h为漩涡的高度；

25、所述排沙翼(5)与底盘(1)的中心的距离为3％-6％ h。

26、优选的，所述底盘(1)的下面，安装混凝土埋入部件(6)；

27、所述上部叶片转轴(2-1)的顶部，安装转速传感器及电池部件(7)。

28、本发明还提供一种所述的一种腰部反转液下漩涡消除装置的方法，包括以下步骤：

29、步骤1，将腰部反转液下漩涡消除装置固定于水库下易产生液下漩涡位置；固定方法为：通过混凝土埋入部件(6)安装固定；

30、步骤2，在即将产生或已产生液下漩涡时，在即将产生或已产生液下漩涡的水流旋转带动下，驱动下部叶片(3-2)和下部叶片展向叶片(3-3)的整体绕下部叶片轴套(3-1)旋转；当下部叶片(3-2)和下部叶片展向叶片(3-3)旋转时，通过传动单元(4)，带动上部叶片(2-2)和上部叶片展向叶片(2-3)的整体绕上部叶片转轴(2-1)反向旋转；对于即将产生液下漩涡时，通过上部漩涡消除单元(2)的正向转动和下部漩涡消除单元(3)的反向转动，在液下漩涡将要形成时从其形成机理本质上抑制其成形；对于已经产生的液下漩涡，通过以不同的旋转方向搅乱漩涡，达到消除或削弱漩涡的效果；

31、其中，上部叶片展向叶片(2-3)和下部叶片展向叶片(3-3)在叶片转动过程中将水流中絮状物切断，防止杂物缠绕阻碍装置运行；同时，上部叶片展向叶片(2-3)和下部叶片展向叶片(3-3)设计为空间曲面及沿周向的不等距叶片，从而得到不同的切割速度，全面切断絮状杂物；

32、通过安装于下部叶片展向叶片(3-3)下方的排沙翼(5)，形成对于排沙翼(5)外侧的低压区及内侧的高压区，将淤积在装置附近的泥沙排出装置之外，避免泥沙淤积影响装置运行；

33、通过转速传感器及电池部件(7)，将实时转速实时发送至地面接收端。

34、本发明提供的一种腰部反转液下漩涡消除装置及方法具有以下优点：

35、本发明提供的一种腰部反转液下漩涡消除装置及方法，是一种动力完全自给、上下两部分叶片同轴反转，转矩相互抵消；实时监控转速、排除杂物缠绕、排除泥沙防止淤积影响转动，运行稳定的一种腰部反转液下漩涡消除装置。根据其用途，可针对水库内部不同位置产生的液下漩涡进行消除或削弱工作。特别为一种抽水蓄能电站上下水库、常规水电站水库、泵站进水池等的内部流态有害液下漩涡的消除及削弱装置。本发明动力自给，结构坚固，安装简易，运行灵活，安全稳定，具有广阔的工程应用前景。