[发明专利]一种低水头竖井贯流双向水轮机转轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种低水头竖井贯流双向水轮机转轮，属于能源利用技术领域。

背景技术

目前，随着世界各国的高水头水力资源逐渐开发罄尽，各国都不约而同地把目光转向了低水头水力资源，如海洋潮汐能。进入21世纪后，由于受石油价格大幅上涨的影响和二氧化碳减排的压力，潮汐能作为一种洁净可再生能源而再次被世界各国所重视。潮汐发电是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电，将海水涨、落潮的能量变为机械能转变为电能(发电)的过程。具体是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。由于潮汐发电水头比较低，主要采用贯流式水轮机。竖井贯流式机组在我国只有数量极少的小容量机组在运行，其主要原因是对竖井贯流式机组的流道设计、机组总体的结构型式、增速器的连接方式及双调结构的受油器布置如何解决等关键技术缺乏深入的研究、设计，致使这种结构简单、安装、维护方便，水力性能优良，造价便宜(比灯泡贯流式机组造价低20％～60％)的竖井贯流式机组未能得到开发、推广使用。因此，开展新型竖井贯流式水轮发电机组研究，降低潮汐电站建设与运营成本，促进潮汐电站发展，任务迫切，意义深远。

发明内容

本发明针对上述问题的不足，提出一种低水头竖井贯流双向水轮机转轮及配套机电装置和流道，水轮机能双向工作，且有较好的能量转换性能同时造价低。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种低水头竖井贯流双向水轮机转轮，包括叶片，转轮轮毂和泄水锥，沿转轮轮毂的周向均匀设置有多个截面为对称翼型的叶片，在转轮轮毂的泄水一侧安装泄水锥；所述叶片的形状为中间厚两边薄，且叶片最小厚度b1与最大厚度b2之比为0.28～0.35；

所述转轮安装在水轮机的主轴末端，所述主轴依次连接着水轮机、发电机，将水轮机的机械能传递给发电机；所述转轮安装在水轮机出水一侧，活动导叶安装在位于转轮进水一侧的水轮机进口前；

所述叶片的上、下表面均为空间扭曲面，提取叶片的6个空间截面上的特征点的三维坐标如下表，

其中，F1——F6为6个空间截面，U表示上表面，D表示下表面，x、y、z为三维坐标。前述的叶片有3个。

前述的叶片初始安放角为66°，调整值在±3°之间。

前述的转轮叶片高度h与转轮直径d的比值为0.26。

前述的转轮轮毂直径d₀和转轮直径d的比值为0.35。

前述的对提取的叶片的特征点进行曲线拟合，得到12条拟合的特征曲线如下：

F1-U：yu＝-0.0082x²-2.9442x+248.56

F1-D：yd＝-0.0054x²-3.1782x+166.54

F2-U：yu＝-0.0065x²-2.4396x+186.14

F2-D：yd＝-0.0039x²-2.6669x+100.82

F3-U：yu＝-0.0052x²-1.9769x+121.46

F3-D：yd＝-0.0029x²-2.1922x+35.953

F4-U：yu＝-0.0042x²-1.5854x+55.929

F4-D：yd＝-0.0022x²-1.7877x-27.867

F5-U：yu＝-0.0034x²-1.2492x-10.296

F5-D：yd＝-0.0017x²-1.439x-90.913

F6-U：yu＝-0.0027x²-0.956x-77.134

F6-D：yd＝-0.0013x²-1.1343x-153.4。