[发明专利]混流式微小直径长短叶片转轮及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明属于水轮发电机组设备技术领域，尤其是涉及一种混流式微小直径长短叶片转轮及其制造工艺。

背景技术

混流水轮机也称为弗朗西斯式水轮机，属反击式水轮机的一种，由美国工程师弗朗西斯于1849年发明，又称弗朗西斯水轮机，或辐轴流式水轮机。由于结构紧凑，效率较高，能适应很宽的水头范围，混流水轮机已成为目前世界各国广泛采用的水轮机型式之一。

转轮是混流式水轮发电机组的心脏，它是水能转化为电能的核心零件。而转轮中的长短叶片能使叶片正、背面两侧压力分布最优而获得更高的流速和最小的空化，更能适应水流特性。水力效率高、有较好的水力特性倍受青睐，正在逐渐替代单一叶片。目前的混流式转轮的直径大都在0.84～1.8m之间，其重量也在1.0～2.5t之间，而对于直径在0.35～0.75m之间，重量在0.1～0.6t之间的微小直径长短叶片转轮，由于焊接空间非常狭小，而且这种长短叶片交替焊接在转轮中，叶片数量比单一叶片多一倍，叶片焊接质量难以保证，导致很多制造厂家在焊接微小直径转轮长短叶片时束手无策，被迫放弃制造这样的高效率转轮。

因此急需设计一款新的微小直径混流式长短叶片转轮结构及其制造工艺，解决微小直径混流式转轮的长短叶片的难以焊接的问题。

专利授权公告号为CN 102364083 B的发明专利公开了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，若干个经过优化设计的长叶片和短叶片。该发明通过对长叶片和短叶片的包角，叶片的进出口角，短叶片轴面流道的长度，短叶片到相邻长叶片背面开口的大小等参数进行优化，可以使水轮机工况部分负荷条件下尾水管压力脉动大大降低，可以使转轮直径减小，从而提高转轮效率，改善水轮机工况下的“S”区不稳定性问题。然而，该发明提供的转轮结构无法解决小直径混流水轮机转轮的长短叶片由于焊接空间狭小导致无法高质高效完成焊接的问题。

专利授权公告号为CN 202300788 U的实用新型专利公开了一种水轮机转轮，包括上冠和下环及多个连接在上冠和下环之间的叶片，所述叶片包括主叶片和短叶片，所述短叶片分布在主叶片之间，所述短叶片比主叶片短，本实用新型能够有效地改善水轮机的空蚀并提高水轮机的效率。然而，该实用新型提供的水轮机转轮结构依然无法解决小直径混流水轮机转轮的长短叶片由于焊接空间狭小导致无法高质高效完成焊接的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种混流式微小直径长短叶片转轮及其制造工艺，有效解决了微小直径混流式水轮机转轮长短叶片由于数量多、焊接空间非常狭小难以高效且保证质量的完成长短叶片焊接的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

混流式微小直径长短叶片转轮，包括上冠，下环，以及若干个连接在所述上冠和所述下环之间的长叶片和短叶片，且所述长叶片和所述短叶片沿转轮的周向均匀间隔分布，所述下环由靠近转轮进水口的下环Ⅰ和焊接在所述下环Ⅰ下端的下环Ⅱ组成，且所述下环Ⅰ下端低于所述短叶片的下端。

优选地，所述长叶片和所述短叶片的数量均为13～15个。

优选地，所述上冠的材质采用合金钢ZG20SiMn，所述下环、所述长叶片和所述短叶片的材质均采用不锈钢ZG0Cr13Ni4Mo。

优选地，所述下环Ⅰ下端与所述短叶片的下端之间的距离不小于10mm。

优选地，所述转轮的直径为0.35～0.75m,所述转轮的重量为0.1～0.6t。

混流式微小直径长短叶片转轮制造工艺，包括以下步骤：

步骤1、 完成短叶片与上冠及下环I的组焊：首先将上冠倒置于焊接工装上，之后按照图纸设计在上冠的过流面上标记出每一个长叶片和短叶片的安装位置，之后将短叶片按照上述标记出的安装位置进行位置固定，之后将下环I吊装在图纸设计位置上，随后按照图纸要求的焊缝形式、焊角大小和圆弧角大小完成短叶片与上冠以及短叶片与下环I之间焊缝的焊接，并按照图纸要求对完成焊缝进行打磨；

步骤2、完成长叶片与上冠及下环I的组焊：首先吊装长叶片并按照上述标记出的安装位置将长叶片进行位置固定，之后按照图纸要求的焊缝形式、焊角大小和圆弧角大小完成长叶片与上冠之间焊缝的焊接，之后将转轮吊起离开焊接工装并将转轮处于水平放置状态，随后按照图纸要求对完成焊缝进行打磨；之后按照图纸要求完成长叶片与下环I之间焊缝的焊接并打磨焊缝至光滑；