[发明专利]混流式水泵水轮机长短叶片转轮

说明书

技术领域：本发明涉及一种混流式水泵水轮机长短叶片转轮。

技术背景：随着中国可逆式水轮机开发技术的不断进步，以及业主 对抽水蓄能电站经济利益越来越高的要求，中国今后一段时间抽水蓄能 电站将越来越向超高水头、超大容量的方向发展。但是，这样电站的水 泵水轮机转轮比转速低、流速高，其水力性能会存在一系列的问题。低 比转速水泵水轮机转轮由于其转轮直径偏大，从而导致其圆盘损失增大， 大大降低了水泵水轮机的效率；同时，较高的流速也导致在水轮机工况 部分负荷条件下，转轮进口出现强烈的动静干涉现象，尾水管进口出现 强烈的压力脉动和高强度的空化等一系列问题。在这样的电站中，若使 用常规的七叶片或九叶片水泵水轮机转轮，不仅转轮效率水平偏低，而 且还会给机组运行带来严重的不稳定性问题。

而且，中国目前在建和将要兴建的中等水头和容量的抽水蓄能电站 中，由于很多电站水头变幅较大，水轮机工况下转轮要在不同的水头段 下运行，这就决定了在很多情况下机组要不可避免地运行在偏离工况条 件下，这就会使转轮空化和尾水管压力脉动变得很严重。更为严峻的问 题是，由于电站水头变幅较大，转轮运行的单位转速范围也将变大，这 就意味着在某些特定条件下，转轮以水轮机工况运行时将更加容易地进 入到“S”区不稳定运行区，这就给机组的并网带来极大的困难，严重影 响机组的正常运行。在不使用非同步导叶的条件下，常规叶片的水泵水 轮机转轮将很难解决上述问题。

发明内容：本发明所要解决的技术问题：通过对混流式水泵水轮机 长叶片和短叶片的优化设计，减轻水轮机工况部分负荷工况下尾水管压 力脉动的问题，减轻超高水头、超大容量水泵水轮机的水轮机工况进口 空化问题，同时改善水泵水轮机工况的“S”特性。本发明的技术方案为： 一种混流式水泵水轮机长短叶片转轮，包括一个上冠、一个下环，若干 个长叶片和短叶片，混流式水泵水轮机长短叶片转轮叶片数为：四个长 叶片与四个短叶片，或者五个长叶片与五个短叶片，混流式水泵水轮机 长短叶片转轮长叶片包角θ_L，短叶片的包角按以下方式确定：θ_S/θ _L＝0.40～0.85，泵工况长叶片出口角β_L2与泵工况短叶片出口角β_S2二者之 差Δβ₂＝β_L2-β_S2＝1.4°～2.6°，短叶片轴面长度由短叶片轴面中间流线 GH与长叶片轴面中间流线GK的比值：GH/GK＝0.60～0.85。相邻叶片之间 的节距θ_p大小相同，适用比转速范围：ns=3.65nQH3/4=73~255.5(m,KW).]]>

给出公式中各个符号的含义：

θ_S：短叶片包角；

θ_L：长叶片包角；

Δβ₂：泵工况长短叶片出口角之差；

β_L2：泵工况长叶片出口角；

β_S2：泵工况短叶片出口角；

GH：短叶片轴面中间流线；

GK：长叶片轴面中间流线；

a₀：短叶片到长叶片负压面开口；

n_s：比转速；

n：转速；

Q：泵工况最高效率工况下对应的流量；

H：泵工况最高效率工况下对应的扬程；

n_s单位：m，KW