[发明专利]一种尾水管的混合消除涡带装置

说明书

本发明涉及一种尾水管的混合消除涡带装置，其设置在尾水管的扩散段内，包括涡流发生器和消涡装置；所述涡流发生器包括至少三对均匀间隔固定在所述扩散段内周壁上的金属叶片；所述消涡装置位于所述涡流发生器后侧；所述消涡装置包括伞形消涡机构和固定支架；所述伞形消涡机构包括基座和消涡板；所述固定支架竖直固定在所述扩散段内周壁上；所述基座固定在所述固定支架上；所述基座位于所述扩散段的中轴线上；至少三个所述消涡板前端设置在所述基座的外周；所述消涡板末端朝向所述扩散段末端，且所述消涡板末端远离所述扩散段的中轴线。

技术领域

本发明涉及一种尾水管的混合消除涡带装置，属于流体机械技术领域。

背景技术

尾水管是水轮机中重要的能量回收部件，其性能好坏直接决定水轮机机组的总效率。尾水管的工作效率和稳定性，主要取决于内部水流特性。通常情况下，尾水管内部水流运动十分复杂，不同方向上有不同的压力梯度，同时还伴有尾迹及流道中的“马蹄涡”和“削状涡”，流动有强烈的旋涡性，是非常复杂的三维非定常粘性流体运动，也不方便应用先进的技术设备模拟与检测。

因此，为了改变尾水管内水流的这种旋涡，提高流动稳定性的效果，近年来涡流发生器在水动力学中的应用研究逐渐展开。涡流发生器是一种边界层控制装置，其作用一方面通过小平板产生尾涡来搅动分离区内的流动，使远离边界层的高能水流与近壁区域的低能水流混合，进而增大近壁低能流体的能量；另一方面利用小平板产生的尾涡可以阻隔流体的外溢流动，防止低能流体在外侧的堆积，从而进一步增大主流区的动能，同时减小了阻力。

授权公告号为CN104121138B的中国发明专利一种具有漩涡抑制作用的水轮机尾水管，其公开了一种具有抑制漩涡作用的尾水管，属于水轮机技术领域。该尾水管包括尾水管进口、上圆锥段、中圆锥段、下圆锥段、肘管段、尾水管出口以及设置在中圆锥段内壁面上的至少一个漩涡抑制装置，优选为2～6个；上圆锥段、中圆锥段和下圆锥段共轴线。每个漩涡抑制装置呈分半结构，且沿圆周方向均匀分布，该分半结构沿轴线纵断面的形状为梯形。本发明的漩涡抑制装置不易受水流作用的损坏，所占体积较小，在抑制水轮机部分负荷工况下漩涡作用的同时不影响水轮机在其它工况下的水力性能，并可明显地抑制水流沿圆周方向的运动，缓解水轮机的水压脉动，从而改善水轮机运行的稳定性，扩大水轮机的安全运行范围与工况调节能力。

但是，单纯仅靠涡流发生器，还不足以应对工况复杂情况下的涡流。例如，在尾水管内的水流量较小的情况下，尾水管内的流态差，产生的漩涡较多，将会引起剧烈的水压脉动，就会导致水轮机机组效率较低；严重的，甚至会影响水电站机组的安全运行。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种尾水管的混合消除涡带装置，该尾水管的混合消除涡带装置结构简单、安装方便、维护经济、取材广泛，对不同水头、不同工况的水电机组，都有提高水轮机尾水管能量恢复系数和改善其稳定性的作用。涡流发生器叶片的体积小，在使用过程中不易产生泥沙和杂质的沉积，所以维护方便、成本低廉。

本发明的技术方案如下：

一种尾水管的混合消除涡带装置，其设置在尾水管的扩散段内，包括涡流发生器和消涡装置；所述涡流发生器包括至少三对均匀间隔固定在所述扩散段内周壁上的金属叶片；所述消涡装置位于所述涡流发生器后侧；所述消涡装置包括伞形消涡机构和固定支架；所述伞形消涡机构包括基座和消涡板；所述固定支架竖直固定在所述扩散段内周壁上；所述基座固定在所述固定支架上；所述基座位于所述扩散段的中轴线上；至少三个所述消涡板前端设置在所述基座的外周；所述消涡板末端朝向所述扩散段末端，且所述消涡板末端远离所述扩散段的中轴线。