[发明专利]一种带有双进口式蜗壳的低水头大流量轴流式水轮机

说明书

本发明公开了一种带有双进口式蜗壳的低水头大流量轴流式水轮机，所述双进口式蜗壳内侧环形开口处设置座环，所述座环内设置有一周活动导叶，所述座环底部设置有转轮，泄水锥底部穿过转轮，泄水锥顶部套接在座环内侧；所述转轮底部设置有尾水管；蜗状结构段圆周方向设置有两个进水管，进水管末端设置有向下的斜面段；所述尾水管末端设置有多个出水管。叶片的正面与反面从上至下由不同曲率的曲面平滑连接。本发明通过两个进水口双向进水，提高了蜗壳中圆周方向上水流的均匀性，增强了水流在圆周方向上的速度分量，进而有效增大来流的水流环量，改善进入导水机构的水流条件，减小导水机构的水力损失，具有水力性能好、运行效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种带有双进口式蜗壳的低水头大流量轴流式水轮机，属于水轮机技术领域。

背景技术

近年来，水轮机已经成为了水力发电行业必不可少的组成部分，我国目前水轮机装机数量众多，其中应用较为广泛的是混流式、轴流式和贯流式水轮机。轴流式水轮机又称卡普兰式，水流在导叶与转轮之间有径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动。轴流式水轮机的应用水头较混流式低，但在同样直径与水头时，它的过流能力比混流式大，广泛应用于中低水头、大流量水电站。轴流式水轮机转轮由转轮体和叶片组成。

蜗壳作为水轮机的引水部件，从水力观点上看，其作用是使水流形成环量，以保证水流能以较小的冲角进入座环和活动导叶，减小导水机构的水力损失。

现有技术中一种水轮机通过将蜗壳蜗状结构段的所有断面均设置为椭圆形，有效增大转轮直径，以增大机组出力。但其仅改变了蜗壳断面形状，并未对进水条件作优化。

现有蜗壳均为单向进水口设计，蜗状结构段的断面逐渐减小以在导水机构前形成必要的环量。水流经由蜗壳进口断面至鼻端断面时，水流的切向分速度变化受断面尺寸影响较大，并不能理想地形成轴对称有势流动。

因此，如何克服现有技术的不足已成为当今混流式水轮机技术领域中亟待解决的重点难题之一。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种带有双进口式蜗壳的低水头大流量轴流式水轮机。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种带有双进口式蜗壳的低水头大流量轴流式水轮机，包括：双进口式蜗壳，所述双进口式蜗壳内侧环形开口处设置座环，所述座环内设置有一周活动导叶，所述座环底部设置有转轮，泄水锥底部穿过转轮，泄水锥顶部套接在座环内侧；所述转轮底部设置有尾水管；所述双进口式蜗壳包括蜗状结构段，蜗状结构段圆周方向设置有两个进水管，进水管末端设置有向下的斜面段；所述尾水管末端设置有多个出水管。

作为优选方案，所述两个进水管关于蜗状结构段中心对称。

作为优选方案，所述进水管高度与宽度之比b/a＝1.5～2.5。

作为优选方案，所述转轮包括转毂，转毂上均匀设置有多个叶片，所述泄水锥末端穿过转毂；所述叶片采用非等厚扭曲结构，叶片的正面与反面从上至下由不同曲率的曲面平滑连接。

作为优选方案，所述叶片正面与反面从上至下的曲面的截面翼型曲线设置如下：

距离泄水锥下边缘横轴向197mm处，叶片正面的曲面的截面翼型曲线公式如下：

y＝0.00403x²+0.79114x+43.6953

叶片反面的曲面的截面翼型曲线公式如下：

y＝0.00194x²+1.13114x+16.4691

距离泄水锥下边缘横轴向217mm处，叶片正面的曲面的截面翼型曲线公式如下：