用于水轮机的尾水管导流结构

本发明属于水轮机结构，涉及用于水轮机的尾水管导流结构。

背景技术：

1、水力发电需要经常在非设计工况下运行，这会导致流动不稳定性增加，从而降低水轮机效率。当流体进入转轮后，随着旋转涡结构的演化，在尾水管中会产生周期性的压力脉动，可能对水轮机性能造成威胁。为了改变尾水管内的水流状态，消除环流、减小涡流带产生的影响，通常采用向尾水管补气和在尾水管内加导流板的方法，但补气方法对于补气位置、补气量不易控制，还会对压力脉动造成影响。

2、在水轮机部分负荷运行条件下，相对于转轮频率的低频振荡出现在水轮机尾水管中，影响水轮机功率输出，降低效率。在部分负荷条件下，进入尾水管的残余涡流在靠近墙壁的区域具有较大的切向速度，导致尾水管直锥段中心形成低速区域。同时，回流区与涡流区之间的高剪切力更容易形成涡流带，增加压力振荡，增加尾水管的损失，降低水轮机组的效率。因此，迫切需要提出一种新型的尾水管内部导流板，以缓解尾水管内流场的分布，从而减少涡流带的产生，提高水轮机的效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供用于水轮机的尾水管导流结构，解决了现有技术中存在的因涡流带引起的增加压力振荡、尾水管的损失从而降低水轮机组的效率的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，用于水轮机的尾水管导流结构，包括在尾水管入口处设置有三角导流栅，三角导流栅内还设有圆形导流栅，尾水管直锥段后半段内壁沿圆周方向还均匀设置有多个导流板。

3、本发明的特征还在于：

4、三角导流栅在尾水管入口处为尾水管入口处的内接三角形且为等边三角形。

5、三角导流栅等边三角形的边长l1与水轮机转轮出口直径d之比l1/d=/2。

6、三角导流栅的高度h1与水轮机转轮出口直径之比为h1/d=1/1，圆形导流栅的高度与三角导流栅的高度相同。

7、圆形导流栅的截面为三角导流栅三角形的内接圆，圆形导流栅的直径d与水轮机转轮出口直径d之比为d/d=1/2。

8、导流板靠近三角导流栅的一端与三角导流栅的距离h2与水轮机转轮出口直径d之比h2/d=1/10。

9、导流板的高度h3与水轮机转轮出口直径d之比h3/d=1/2。

10、导流板从尾水管内壁朝尾水管中心延伸的长度l2与水轮机转轮出口直径d之比l2/d=1/4。

11、导流板铰接在尾水管内壁上，导流板还连接有角度调节装置，角度调节装置另一端伸出尾水管位于尾水管外部；

12、尾水管直锥段后半段侧壁上沿圆周方向还均匀转动嵌设有多个轴杆，轴杆与尾水管安装位置的母线重合，导流板固定在轴杆位于尾水管内的一侧，角度调节装置包括在轴杆位于尾水管外的一侧安装的调节板，调节板与对应的导流板平行且位于同一平面内，调节板上连接有调节杆，还包括固定支架，固定支架上方设置有环形固定板，环形固定板套在尾水管对应调节杆的平面处，环形固定板上固定设置有调节盒，调节杆另一端穿过调节盒连接有调节把手，调节盒穿设调节杆的两端面对应设置有滑轨，调节杆上设置有与滑轨配合的滑块，调节杆在滑轨内左右滑动时调节板带动轴杆转动，从而带动导流板转动一定的角度。

13、调节杆位于滑轨中间位置时，导流板与尾水管侧壁垂直，此时调节角度为0°，调节杆位于滑轨左右两端位置时，导流板的调节角度分别为-45°和45°，调节盒设置调节把手的一侧面位于滑轨下方对应设置有-45°、-25°、0°、25°以及45°刻度线，当调节把手位于对应的刻度位置时，导流板调节至对应的角度。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明在尾水管入口设置导流栅之后，涡流带处于导流栅内，减小涡流带的偏心作用与水流的周向速度，减少尾水管入口处的回流；使得尾水管直锥段处的压力分布更加均匀，减少涡流带对于直锥段边壁的冲击，使得直锥段流线成稳定分布态势，一定程度上消减了尾水管涡流带产生的振动，进一步降低尾水管涡流带导致的机组共振。

16、本发明在尾水管的直锥段后半段设置了可旋转角度的导流板，根据机组导叶开度的变化来调整导流板的角度，能够有效的减弱水流通过导流栅之后的压力振荡，降低尾水管内的压力脉动，减缓涡流带的形成，缓解并抑制在尾水管内壁附近的涡流，同时减小尾水管直锥段中心的涡核，即减小低压区大小，改善尾水管性能，降低了水流能量的损耗，达到提高水轮机运行效率的目的。

技术特征：

1.用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，包括在尾水管（1）入口处设置有三角导流栅（2），所述三角导流栅（2）内还设有圆形导流栅（3），所述尾水管（1）直锥段后半段内壁沿圆周方向还均匀设置有多个导流板（4）。

2.根据权利要求1所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述三角导流栅（2）在尾水管（1）入口处为尾水管（1）入口处的内接三角形且为等边三角形。

3.根据权利要求2所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述三角导流栅（2）等边三角形的边长l1与水轮机转轮出口直径d之比l1/d=/2。

4.根据权利要求3所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述三角导流栅（2）的高度h1与水轮机转轮出口直径之比为h1/d=1/1，所述圆形导流栅（3）的高度与三角导流栅（2）的高度相同。

5.根据权利要求4所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述圆形导流栅（3）的截面为三角导流栅（2）三角形的内接圆，所述圆形导流栅（3）的直径d与水轮机转轮出口直径d之比为d/d=1/2。

6.根据权利要求5所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述导流板（4）靠近三角导流栅（2）的一端与三角导流栅（2）的距离h2与水轮机转轮出口直径d之比h2/d=1/10。

7.根据权利要求6所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述导流板（4）的高度h3与水轮机转轮出口直径d之比h3/d=1/2。

8.根据权利要求7所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述导流板（4）从尾水管（1）内壁朝尾水管（1）中心延伸的长度l2与水轮机转轮出口直径d之比l2/d=1/4。

9.根据权利要求1所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述导流板（4）铰接在所述尾水管（1）内壁上，所述导流板（4）还连接有角度调节装置，所述角度调节装置另一端伸出所述尾水管（1）位于尾水管（1）外部；

10.根据权利要求9所述的用于水轮机的尾水管导流结构，其特征在于，所述调节杆（8）位于滑轨（12）中间位置时，所述导流板（4）与所述尾水管（1）侧壁垂直，此时调节角度为0°，所述调节杆（8）位于滑轨（12）左右两端位置时，导流板（4）的调节角度分别为-45°和45°，所述调节盒（5）设置调节把手（11）的一侧面位于滑轨（12）下方对应设置有-45°、-25°、0°、25°以及45°刻度线，当调节把手（11）位于对应的刻度位置时，导流板（4）调节至对应的角度。

技术总结
本发明公开了用于水轮机的尾水管导流结构，包括在尾水管入口处设置有三角导流栅，三角导流栅内还设有圆形导流栅，尾水管直锥段后半段内壁沿圆周方向还均匀设置有多个导流板。本发明用于水轮机的尾水管导流结构，解决了现有技术中存在的因涡流带引起的增加压力振荡、尾水管的损失从而降低水轮机组的效率的问题。

技术研发人员：罗兴锜,陈旻甲,冯建军,朱国俊
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13