雙向分流的混流式水泵水輪機葉片空間位置的確定方法
【專利說明】
[0001]
技術領域：本發明涉及一種雙向分流的混流式水泵水輪機葉片空間位置的確定方 法。
【背景技術】 [0002] ：在我國，為了保證電力系統的有效運行，近年來建設了大量抽水蓄能電 站。抽水蓄能電站裝機容量很大，對解決電網"削峰填谷"的問題上起到重要的作用，從而 幫助大容量的火力發電廠、核電站及風電場更經濟地運行。此外，抽水蓄能電站能顯著提高 電力系統的穩定性，并通過各種輔助服務保證電網很高的電力質量。未來抽水蓄能電站無 疑將繼續在電力系統的組成中占據重要的地位。為了提高抽水蓄能電站的整體經濟性，抽 水蓄能電站中的水泵水輪機逐漸向高水頭、高轉速和大容量機組發展。但是，這樣電站的水 泵水輪機轉輪由于其比轉速低，提高其水力穩定性及其它性能會存在一系列難以解決的問 題。低比轉速水泵水輪機轉輪由于其導葉相對高度較低，水輪機工況下轉輪進口流速偏高， 導致在水輪機工況下轉輪進口出現強烈的動靜干涉現象，從而造成無葉區壓力脈動的大幅 增加，影響水泵水輪機的水力穩定性；較高的流速也導致水輪機工況轉輪進口發生高強度 的空化，從而影響機組的壽命和安全穩定性；同時由于低比轉速水泵水輪機直徑偏大，導致 其圓盤損失增大，使得水泵水輪機的效率降低很多。在這樣的電站中，若使用常規的水泵水 輪機轉輪，不僅轉輪效率水平偏低，而且還會給機組運行帶來諸多的水力不穩定性問題。
【發明內容】
[0003] ：本發明通過對雙向分流的混流式水泵水輪機轉輪的優化設計，降低水 泵水輪機無葉區壓力脈動水平，改善超高水頭、超大容量水泵水輪機的水輪機工況葉片進 口空化問題。本發明的技術方案為
[0004] 1)確定長短葉片雙向分流位置：短葉片（1)水輪機方向出水邊（2)與轉輪下環 (3)交點處直徑DS2和長葉片（4)水輪機方向出水邊（5)與轉輪下環（3)交點處直徑Du的 比值：DS2/1\2= 0. 5~1 ;短葉片⑴水輪機方向進水邊（6)與轉輪下環（3)交點處直徑DS1 和長葉片（4)水輪機方向進水邊（7)與轉輪下環（3)交點處直徑Du的比值：DS1/D U= 1~ 1. 05 ;或長葉片（4)水輪機方向進水邊（7)與轉輪下環（3)交點處直徑化和短葉片（1)水 輪機方向進水邊（6)與轉輪下環（3)交點處直徑D S1的比值：DU/DS1= 1~1. 05 ;
[0005] 2)確定短葉片偏置角度：轉輪流道內部壓力梯度與速度梯度的關系如下式所示：
【主權項】
1. 一種雙向分流的混流式水累水輪機葉片空間位置確定方法，其特征是： 1) 確定長短葉片雙向分流位置；短葉片（1)水輪機方向出水邊（2)與轉輪下環（3)交 點處直徑DS2和長葉片（4)水輪機方向出水邊（5)與轉輪下環（3)交點處直徑DL2的比值； DS2/DL2 = 0. 5~1 ;短葉片（1)水輪機方向進水邊（6)與轉輪下環（3)交點處直徑DS1和 長葉片（4)水輪機方向進水邊（7)與轉輪下環（3)交點處直徑DL1的比值；DS1/DL1 = 1~ 1.05;或長葉片（4)水輪機方向進水邊（7)與轉輪下環（3)交點處直徑DL1和短葉片（1) 水輪機方向進水邊做與轉輪下環（3)交點處直徑DS1的比值；DL1/DS1 = 1~1. 05 ; 2) 確定短葉片偏置角度；轉輪流道內部壓力梯度與速度梯度的關系如下式所示：
式中，P為壓力，n為法向，P為流體密度，R為流體微團到圓屯、的距離，《為旋轉角速 度，0為流線方向與周線相反方向的夾角，W為相對速度；根據公式，短葉片相對其中間位 置偏置角度A0與葉片圓周分布角0的比值；A0/0 =-0.3~0.3,其中，負號表示短 葉片俯視順時針方向偏置，0 = 360/Z，，Z為葉片數； 3) 確定葉片水輪機方向進水邊與轉輪上冠交點位置；短葉片（1)水輪機方向進水邊 (6)與轉輪上冠（8)交點處直徑DSr和短葉片（1)水輪機方向進水邊（6)與轉輪下環（3) 交點處直徑DS1的比值；DSr/DSl= 0. 95~1 ;長葉片（4)水輪機方向進水邊（7)與轉輪 上冠（8)交點處直徑化r和長葉片（4)水輪機方向進水邊（7)與轉輪下環（3)交點處直 徑DL1 的比值；DL1' /DL1 = 0. 95 ~1 ; 4) 確定雙向分流的混流式水累水輪機轉輪適用葉片數；3枚長葉片3枚短葉片，4枚長 葉片4枚短葉片，5枚長葉片5枚短葉片，6枚長葉片6枚短葉片，7枚長葉片7枚短葉片。
【專利摘要】本發明公開一種雙向分流的混流式水泵水輪機葉片空間位置確定方法，通過對長葉片和短葉片相關位置進出口直徑、短葉片偏置位置等參數進行優化，可以使水泵水輪機轉輪具有雙向分流的功能，從而使水泵水輪機無葉區壓力脈動大大降低，并大大改善水輪機工況下轉輪進口的空化性能。
【IPC分類】F03B3-12
【公開號】CN104791172
【申請號】CN201510106536
【發明人】王煥茂, 陳元林, 夏燕挺, 覃大清, 魏顯著, 劉登峰, 陳金霞, 劉智良, 李濤
【申請人】哈爾濱電機廠有限責任公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月12日