[发明专利]泄水锥装置

说明书

技术领域

本发明涉及到一种巨型混流式水轮机、水泵水轮机的泄水锥装置，属于水力发电领域。

背景技术

随着能源工业的发展，我国电力工业已进入大电网、大机组、高电压和高度信息化的发展时期。电网容量的扩大和电压等级的升高，使水电站装设百万千瓦的机组成为可能。达到百万千瓦的发电能力的水利机组有许多新的特点。其中，运行稳定性成为其开发设计及运行的主要技术难关。随着机组的容量和尺寸的增大，一方面，机组过流部件中水流的能量增加，脉动能量也相应增大；另一方面，尺度的增大，水轮机结构支撑刚度下降，固有频率降低，产生共振可能性增加。因此，对于百万千瓦级水电机组，机组的安全稳定运行问题会更加突出，事实上，近年来我国运行的一些大型水电机组，尤其是混流式水轮机组不同程度的出现了振动和裂纹等于水利不稳定性有关的现象。如李家峡、二滩大型水电站均出现不同程度的水力机组振动问题，导致尾水管管壁撕裂，有的甚至引起厂房等建筑物发生共振，危机电站的安全运行。其中偏离工况点的尾水管压力脉动问题一直得不到有效的控制。

现有的水轮机组当处于部分负荷或超负荷运行时，一般采用补气的方式减小压力脉动，要增设复杂的补气装置，比如中心孔补气或尾水管补气，每个电站的补气部位和补气量比较难以控制，此外，如果采用压缩空气，还会造成额外的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、且能减小尾水管的压力脉动的泄水锥装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种泄水锥装置，包括水轮机组上的上冠、高压供水管道和下环，上冠位于下环的凹腔内；

在下环的凹腔内还设有位于上冠下方的泄水锥体，在上冠上设置顶盖，顶盖与上冠和泄水锥体均固定相连；泄水锥体内设有锥体通孔，顶盖内设有从上至下依次密封相连通的上空腔、环形通道和下空腔，高压供水管道位于上空腔内；下空腔与锥体通孔密封的相连通；在锥体通孔内设置伸缩管，传动装置分别与顶盖和伸缩管相连。

作为本发明的泄水锥装置的改进：传动装置为弹簧、皮带或涡轮蜗杆组件；伸缩管为空心管或实心管。

作为本发明的泄水锥装置的改进：伸缩管为空心管，在伸缩管的管腔内设置托板，托板与管腔密封相连；位于管腔内的弹簧的下端与托板固定相连，弹簧的上端与下空腔的顶部固定相连。

本发明的原理为：利用在水轮机尾水管锥管段的强旋流中心加入伸缩管，增加伸缩管的管壁壁面，利用壁面剪切作用，形成一定的边界层，改变流场结构，从而消除或减弱流动旋转强度的原理，设计了有伸缩管的泄水锥装置。该装置可使用在巨型水轮机上，当水轮机在最优工况点附近工作时，伸缩管缩入泄水锥体内，整个泄水锥装置与常规泄水锥无异；当水轮机处于部分负荷或超负荷运行时，伸缩管伸出泄水锥体，消除或抑制涡带，从而减小尾水管的压力脉动。本发明结构简单、成本低，可靠性高。

本发明所述的泄水锥装置加工制造容易，避免了传统水轮机用于补气带来的成本，而且操作容易，可靠性高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的泄水锥装置的剖视结构示意图(此时，水轮机处于最优工况点附近工作)；

图2是图1的另一种状态的结构示意图(此时，水轮机处于部分负荷或超负荷运行时)。

具体实施方式

实施例1、图1给出了一种泄水锥装置，包括水轮机组上的上冠3、高压供水管道4和下环5，上冠3位于下环5的凹腔内。上述结构同现有技术。

该泄水锥装置还包括顶盖1、泄水锥体2、伸缩管6和作为传动装置的弹簧7。在下环5的凹腔内还设有泄水锥体2，该泄水锥体2的外表面与下环5的凹腔相贴合，泄水锥体2位于上冠3的下方。

在上冠3的上表面设置与上冠3固定相连的顶盖1，上冠3的中心处设有通道(此结构为现有技术)，顶盖1的下半部穿越此通道后与泄水锥体2的上表面固定相连。泄水锥体2内设有纵向贯穿整个泄水锥体2的锥体通孔21，在顶盖1内设有从上至下依次密封相连通的上空腔11、环形通道12和下空腔13，下空腔13与锥体通孔21密封相连通；高压供水管道4的出口位于上空腔11内。

在锥体通孔21内设置伸缩管6，伸缩管6与锥体通孔21之间为密封配合(例如可在伸缩管6与锥体通孔21之间设置密封圈)，从而确保水不会从伸缩管6与锥体通孔21之间流出。该伸缩管6为空心管，在伸缩管6的管腔60内设置托板61，托板61与管腔60的内壁之间密封相连，从而确保水不会从托板61与管腔60的内壁之间流出。