[发明专利]一种蜗舌及使用其的水涡轮机

说明书

本发明公开了一种蜗舌及使用其的水涡轮机。其中，上述蜗舌设于蜗壳末端和起始端的相交处，且具有用于缩短所述蜗壳末端和起始端连通路径的开孔。上述水涡轮机的蜗壳上设有上述蜗舌。本发明中，通过在蜗舌上开孔，可以缩短蜗壳末端和起始的连通路径，进而能够有效减少或避免活动导叶和转轮之间的无叶区产生高频压力脉动。

技术领域

本发明涉及水轮机技术领域，尤其涉及一种蜗舌及使用其的水涡轮机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，而不必然地构成在先技术。

高落差水涡轮机包括水轮机、泵和水泵水轮机，在某些转轮叶片和活动导叶数的组合下，活动导叶和转轮之间的无叶区存在与转轮叶片数、转频相关的高频压力脉动，典型的有存在2倍叶片通过频率的高频水压脉动，随之引起顶盖高频振动和机器高频噪声，其主要原因为转轮叶片和活动导叶之间的动静干涉和由动静干涉引起的相位共振。

在发明人知晓的一些工程实践中，采用了以下方法处理：

1、在无叶区强迫补气

通过在无叶区强制补气，可以破坏无叶区流场特性，起到降低动静干涉强度的效果，同时增加流道内的可压缩性还可以改变压力波的传播速度，从而影响可能出现的相位共振的特性。这一措施已经经过了大量工程实践的检验，很多电站都采用过补气措施解决尾水管涡带引起噪声和振动问题。在无叶区补气尽管实施位置不同，但其原理是一致的。

然而，该技术方案存在以下缺点：

(1)抽水蓄能电站水泵水轮机引起振动噪声较高的工况下无叶区压力均很高，补气压力低于无叶区压力时，可能存在无法实现补气。因此，补气压力要大于无叶区压力。

(2)常规电站补气措施均在特定工况或特定负荷中采用，补气量及补气压力较小且补气时间较短，但某些电站噪声振动发生在接近满负荷状态，顶盖无叶区处于高压区，需要连续性长时间的高压大流量补气，对设备的安全性要求很高，且需要较大的场地支持，实施成本巨大。

(3)因顶盖空间限制，顶盖允许的开孔直径较小，高压大流量气体通过支管时易导致管路中气体流速过高，有增加顶盖振动和水车室噪声的隐患。

(4)由于补气对水轮机入口流场扰动较大，必然带来一定的效率损失。

2、对转轮本身进行修型

对转轮叶片高压边进行修型，将高压边修改成向下游凹进弯曲的形状，以增大导叶出口与转轮叶片高压边的径向距离，进而降低动静干涉的影响，见中国专利ZL201280019539。

然而，该技术方案存在以下缺点：

(1)实施成本较高，对于已经运行的电站，需要重新修补转轮、顶盖等已安装的设备，实施成本巨大，电站无法承受因修补造成电站停运的经济损失。

(2)对于某些电站，在设计之初已考虑了减震的方法，常规的转轮修型已无法改变其振动噪声的产生。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供一种蜗舌及使用其的水涡轮机，通过在蜗舌上开孔，可以缩短蜗壳末端和起始的连通路径，进而能够有效减少或避免活动导叶和转轮之间的无叶区产生高频压力脉动。

本发明公开了一种蜗舌，其设于蜗壳末端和起始端的相交处，且具有用于缩短所述蜗壳末端和起始端连通路径的开孔。

进一步地，所述蜗壳内侧具有上下沿各连接有座环的开口，所述座环之间设有若干组固定导叶，所述蜗舌设于蜗壳末端和起始端的相交处并延伸到所述座环上。

进一步地，所述开孔位于所述座环的外沿附近。

进一步地，所述蜗舌被所述开孔分成两部分，位于所述座环上的一部分与所述固定导叶的形状相同或相似。