[发明专利]一种利用正六边形导流栅作抑涡装置的尾水管

说明书

本发明公开一种与水轮机转轮出口相连接的利用正六边形导流栅作抑涡装置的尾水管，包括一个轴向截面为锥形的上下贯通的直锥筒，上端是锥形小端，下端是锥形大端，锥形小端处是进口，锥形大端处是出口，直锥筒内部套有一个导流栅，导流栅的外壁围成横截面外轮廓为正六边形的筒状结构，在筒状结构内部，正六边形的每个顶点与直锥筒的中心之间各连接一个水平的内部支架，每个内部支架都是垂直布置的板状结构，每个内部支架的径向长度等于正六边形的边长，六个内部支架将筒状结构内部分隔成六个相同的等边三角形通槽，增加了对尾水管中心部位死水区的控制，抑制环流运动，减少涡带的偏心距从而降低涡带的强度，减弱涡带造成的压力脉动现象。

技术领域

本发明涉及一种低比转速混流式水轮机领域，具体是与水轮机的转轮出口相连接的尾水管结构。

背景技术

水轮机是一种能够把水流的势能转变为机械能的动力机械，它以水流为动力带动其它机械工作，属于流体机械中的透平机械。水轮机都在转轮出口处设置尾水管，将从转轮流出的水流收集起来送入下游河道以及回收利用转轮出口水流的剩余能量。当水轮机偏离设计工况运行时，转轮出口速度可能产生圆周分量，引起尾水管内部中心压力低，四周压力高，尾水管中心区域形成一个死水区，中心部位的水流逆流而上形成逆向流同时产生周期性偏心运动，形成有规律的螺旋形涡带，涡带的周期性摆动，会在尾水管壁某一固定点产生一个周期性变化的压力，从而造成严重的压力脉动现象，引起机组的振动，影响水轮机的平稳运行。工程上对于尾水管的压力脉动采用如下措施解决：

1）在尾水管内加导流结构，消除环流，以达到消除或减弱偏心涡带的目的。

2）在尾水管内设置补气装置，破坏尾水管的真空。可补气也会引起某些不良现象，例如，在正常运行工况下，水轮机的出力会降低，转轮后面的压力脉动反而增大。

3）改进转轮出口结构，从而削弱压力脉动，但是该方法并不适用所有工况，且对水轮机整体运行影响较大。

目前，在尾水管内添加抑涡装置，能限制尾水管内旋涡的强度，降低尾水管的压力脉动，增加水轮机组在非额定工况下运行的稳定性与安全性，大大减少水轮机组的维护成本，同时对于水轮机的整体效率并没有很大的影响，例如，中国发明专利申请号为201910402573.X的文献中公开的一种具有圆形和椭圆形网格的直锥形尾水管，其主要是通过分流筒分隔主流区与死水区，分流筒内部含有带圆形和椭圆形网格的圆盘形分流片，通过圆形和椭圆形网格来破碎涡带，以到达降低尾水管压力脉动的目的。但是这种尾水管存在的问题是：由于分流片的结构与布置形式，使得过流断面面积较小，主流区局部流体流速变低，易产生回流。除此之外，当分流片与分流筒出现破损的情况，不易进行拆卸更换。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种利用内部有六个正三角形通槽的正六边形导流栅作抑涡装置的尾水管。

本发明采用如下技术方案实现上述目的：本发明包括一个轴向截面为锥形的上下贯通的直锥筒，其上端是锥形小端，其下端是锥形大端，锥形小端处是进口，锥形大端处是出口，其特征是：直锥筒内部套有一个导流栅，导流栅的外壁围成横截面外轮廓为正六边形的筒状结构，在筒状结构内部，正六边形的每个顶点与直锥筒的中心之间各连接一个水平的内部支架，每个内部支架都是垂直布置的板状结构，每个内部支架的径向长度等于正六边形的边长，六个内部支架将筒状结构内部分隔成六个相同的等边三角形通槽。

每个内部支架的轴向高度等于导流栅的外壁高度，且与导流栅的外壁上下表面均平齐。

在导流栅外壁与直锥筒内壁之间固定连接六根外部支架，相邻两个外部支架之间的夹角为60°，每根外部支架都沿直径方向水平布置，每根外部支架的外端固定连接直锥筒内壁，内端固定连接导流栅的正六边形顶点外棱处。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用内部有六个正三角形通槽的正六边形导流栅作抑涡装置，增加了对尾水管中心部位死水区的控制，抑制环流运动，并且具有更加稳定的结构。