[发明专利]一种叶片头部悬伸式转轮

说明书

本发明公开了一种叶片头部悬伸式转轮，属于水力机械设备技术领域，包括上冠、下环和多个叶片，其特征在于：叶片包括进水边和出水边，进水边与上冠的交点为A，进水边与下环的交点为B，出水边与上冠的交点为C，出水边与下环的交点为D，至少一个叶片的进水边和出水边是弯曲的，叶片朝转轮内侧凹陷，进水边上的任意点P与A、B两点直线之间的距离在进水边上的中间点M处最大，交点A的半径Ra大于交点B的半径Rb，中间点M的半径Rm大于交点A的半径Ra，中间点M的半径Rm大于交点B的半径Rb。本发明能够改善水泵水轮机的S特性和压力脉动性能，这种转轮叶片特殊的几何特征能使机组在并网过程中更加稳定。

技术领域

本发明涉及到水力机械设备技术领域，尤其涉及一种叶片头部悬伸式转轮。

背景技术

随着抽水蓄能电站的快速发展，水泵水轮机的稳定性越来越受到行业的关注，机组在调峰调频中能否快速、稳定并网对电力系统的正常运行有着重要的影响。然而目前传统的水泵水轮机转轮的进出边通常为一段直线，这种转轮的S特性和压力脉动特性普遍较差，存在运行中无法顺利并网的风险。

转轮包括上冠、下环和安装于它们之间的多个叶片。当水力机械为水轮机模式时，水流从转轮的高压边，即大半径方向流入，从转轮的低压边，即小半径方向流出，具有驱动转轮旋转的作用；当水力机械为水泵模式时，由外接输入功率，如电机带动转轮产生旋转，水流从转轮的低压边流入，从转轮的高压边流出。

转轮旋转时，转轮叶片与不动的导水叶片之间形成动静干涉，会在它们之间产生强烈的压力脉动，称为“无叶区压力脉动”，为保证整个机组的稳定运行，该压力脉动被要求限定在一个较小的值内，但目前常规转轮设计很难减小这个压力脉动值。

公开号为CN 103649524A，公开日为2014年03月19日的中国专利文献公开了一种混流式转轮，所述混流式转轮用于被强制流动的水流穿过，其特征在于，包括：

-轮，所述轮关于所述转轮的旋转轴旋转对称；

-上冠，所述上冠关于所述旋转轴旋转对称并且正对所述轮；

-多个向内弯曲的叶片，所述多个向内弯曲的叶片与所述轮以及所述上冠成为一体，并且每个所述叶片都具有在所述旋转轴附近的中心边缘以及与所述中心边缘相对的外围边缘，所述外围边缘在所述轮与所述上冠之间延伸，并且当所述水力机械工作在水轮机模式中时所述外围边缘用于首先被水流穿过，至少一个叶片的所述外围边缘是弯曲的，并且凹面因此朝向所述转轮的外侧，在所述外围边缘上的任意点与直线之间测得的第一距离在所述外围边缘上的中间点上最大，所述直线一方面穿过所述外围边缘与所述轮之间的第一连接点并且另一方面穿过所述外围边缘与所述上冠之间的第二连接点，所述中间点的半径严格小于所述第一连接点的半径，所述转轮的特征在于，所述中间点的半径严格小于所述第二连接点的半径。

该专利文献公开的用于水力机械的混流式转轮，涉及混流式转轮叶片高度方向的半径变化：中间半径最小，上下端大，进水边的弯曲方向为内凹的，这种几何特征不能更好的引导水流进入转轮流道，特别是不能有效改善部分负荷或者空载工况转轮前空腔内部流态，无法显著的降低水泵水轮机的S特性及压力脉动等性能所产生的不良影响。

发明内容

本发明为了克服上述这些现有技术的不足，提供一种叶片头部悬伸式转轮，本发明进水边的弯曲方向为外凸的，边缘凸面朝向转轮外侧，能够改善水泵水轮机的S特性和压力脉动性能，这种转轮叶片特殊的几何特征能使机组在并网过程中更加稳定。

本发明通过下述技术方案实现：