[发明专利]一种水泵水轮机及其使用方法

说明书

本发明涉及一种水泵水轮机，包括蜗壳、固定导叶、活动导叶和转轮，所述转轮位于所述蜗壳内的中部，所述固定导叶和活动导叶分布在所述蜗壳内，所述活动导叶分布于所述转轮的外周，所述固定导叶分布于所述活动导叶的外周，其特征在于：在每两个所述固定导叶之间均转动设置一个小导叶。本发明水泵水轮机在运行时，固定导叶保持固定不动，通过小导叶的开关来控制进入机组的流量，而活动导叶可以调整至一个合理的角度，给进入转轮的水流一个合理的冲角，从而保证转轮内稳定流动，提高机组的效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种水泵水轮机及其使用方法，属于流体机械领域。

背景技术

现有的水泵水轮机的结构如图1所示，它包括蜗壳1、固定导叶2、活动导叶3和转轮4。其中，蜗壳1、固定导叶2和活动导叶3作为水泵水轮机的导水机构，可以形成和改变进入转轮4的水流的环量，控制机组流量大小，使得水流在不同的流量下沿圆周均匀进入转轮4。固定导叶2由于需要承受机组轴向负载，其部件不能转动，因此只能作为固定导水机构来初步形成进入活动导叶3水流的环量。而活动导叶3需要通过开关导叶来调节通过机组的流量来适应流体机械中不同的运行工况。但是活动导叶3在启动过程中，当活动导叶开度较小时，水流将以不合理的冲角进入转轮，引起转轮4叶片背面脱流严重，使得转轮4中水流紊乱，存在严重涡流，导致水力损失增加，压力脉动加剧。

另外，作为抽水蓄能电站的核心部件，水泵水轮机在低水头甩负荷至空载运行时，机组经常会进入到“S”形特性区，而该区域内机组运行极不稳定。目前改善水泵水轮机空载稳定性最成熟可靠、应用最多的为采用非同步导叶，即先设定少数的活动导叶3比其它活动导叶3预先开启一个较大的角度，以使其它活动导叶3在较小开度的时候就能获得相应的流量，从而使机组在较小开度时避开“S”形不稳定区。但是转轮4和活动导叶3流域存在动静干涉，因此非同步导叶投入期间，由于导叶的非同步开启，流入转轮4的水流不能形成一个均匀分布的环量，破坏了转轮室的水力平衡，使转轮4和活动导叶3流域间的动静干涉加大，进而致使机组内部的压力脉动、噪声和振动等问题加剧，增加了机组的运行、维护成本，一定程度上也降低了机组的疲劳强度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够有效降低水力损失、能够避开“S”形不稳定区且不会增加机组内部的压力脉动的水泵水轮机及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水泵水轮机，包括蜗壳、固定导叶、活动导叶和转轮，所述转轮位于所述蜗壳内的中部，所述固定导叶和活动导叶分布在所述蜗壳内，所述活动导叶分布于所述转轮的外周，所述固定导叶分布于所述活动导叶的外周，其特征在于：在每两个所述固定导叶之间均转动设置一个小导叶。

所述小导叶采用与所述固定导叶一致的形状且尺寸小于所述固定导叶。

每一所述小导叶将两所述固定导叶之间的流道均分成两部分。

还包括用于控制所述小导叶转动的控制机构。

一种水泵水轮机的使用方法，包括以下步骤：1)将水泵水轮机的活动导叶预先开启10～22°；2)开启位于固定导叶之间的小导叶，水流进入转轮，当小导叶开启至开度与固定导叶的开度一致时控制小导叶停止转动。