[发明专利]一种带导流叶片超高水头段混流式水轮机转轮设计方法

说明书

本发明公开了一种带导流叶片超高水头段混流式水轮机转轮设计方法，包括以下步骤：a.转轮上设置导流叶片和转轮叶片，导流叶片和转轮叶片间隔交替布置，导流叶片的长度小于转轮叶片；b.导流叶片两侧转轮叶片进水边之间相对转轮中心的夹角为节距角θ1，导流叶片的进水边与该导流叶片正压面所在侧的转轮叶片进水边之间相对转轮中心的夹角为节距角θ2，当水头高度455‑790m，θ2/θ1=0.42‑0.60，且θ1和θ2的比值随适用水头高度的增加而降低；c.导流叶片出水边与两侧转轮叶片的距离A和距离B比值为A/B=1。本发明旨在提供一种适用于超高水头段、提高水力系统原型机转轮发电效率的带导流叶片超高水头段混流式水轮机转轮设计方法。

技术领域

本发明属于水轮机领域，尤其涉及一种带导流叶片超高水头段混流式水轮机转轮设计方法。

背景技术

水轮机结构形式根据其能量转换型式不同，适用的水头范围也不同。不同的水轮机结构形式将明显影响电站土建规模、机组制造成本及运行可靠性。250m以上为高水头，400m以上为超高水头，600m-700m已经到达了混流式水轮机的理论极限，开发设计难度非常大。目前国内最高水头的混流式水电站其最高水头551.7米，水轮机出力82MW，高水头机组的水轮机能量指标（发电效率）通常只有92%左右，与国际先进水平差距很大。由于高水头混流机技术难度大，中国在600m以上超高水头机组技术存在技术空白，国内尚无独立自主开发实现应用的600m以上的混流式水轮发电机组。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种适用于超高水头、提高水力系统原型机转轮发电效率的带导流叶片超高水头段混流式水轮机转轮设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种带导流叶片超高水头段混流式水轮机转轮设计方法，包括以下步骤：

a.转轮上设置导流叶片和转轮叶片，导流叶片和转轮叶片间隔交替布置，导流叶片的长度小于转轮叶片；

b.导流叶片两侧转轮叶片进水边之间相对转轮中心的夹角为节距角θ1，导流叶片的进水边与该导流叶片正压面所在侧的转轮叶片进水边之间相对转轮中心的夹角为节距角θ2，当水头高度455-790m，θ2/θ1=0.42-0.60，且θ1和θ2的比值随适用水头高度的增加而降低；

c.导流叶片出水边与两侧转轮叶片的距离A和距离B比值为A/B=1。

作为优选，步骤b中，当适用水头455-590m，θ2/θ1=0.56-0.60；当适用水头590-710m，θ2/θ1=0.48-0.56；当适用水头710-790m，θ2/θ1=0.42-0.48。

作为优选，步骤a中，转轮叶片与导流叶片的弧长比为2至3。

作为优选，步骤b中，转轮叶片翼型最小厚度与最大厚度之比为0.0045至0.0065。

作为优选，步骤b中，导流叶片翼型最小厚度与最大厚度比值为0.0035至0.0055。

本发明的有益效果是：（1）实现600m-755m超高水头段，单机容量大于120MW；（2）通过节距角的变化减少转轮在超高水头下脱流和转轮中的水力振动，提高水力稳定性；（3）提高了发电效率，保证水力系统原型机转轮发电效率达到94.5%及以上。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明去掉上冠后的结构示意图；

图3是本发明导论叶片、转轮叶片与下环连接处的结构示意图;

图4是本发明转轮叶片和导流叶片的结构示意图；

图5是本发明的模型机试验结果。