[发明专利]一种基于水泵水轮机的液力透平设计方法有效

专利信息
申请号: 201410775988.9 申请日: 2014-12-17
公开(公告)号: CN104699888B 公开(公告)日: 2019-02-26
发明(设计)人: 陈铁军;吴玉林 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100084*** 国省代码: 北京;11
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摘要: 发明涉及一种基于水泵水轮机的液力透平设计方法,所述液力透平转轮的直径根据水泵水轮机全特性曲线高效运行区单位转速和单位流量相似得到,所述液力透平的转轮是基于水泵水轮机叶轮按照中间流面分割并进行背靠背式叶片水力变换得到,所述液力透平导叶的开度是依据水泵水轮机全特性曲线中对应工况点的活动导叶开度进行设置,所述的蜗壳水力模型基圆为液力透平外径的1.2~1.6倍,所述液力透平出水管水力模型是根据双吸泵双吸结构进水管设计以及优化得到。本发明的优点在于:不但可以保证设计液力透平具有较高水力效率,而且还可以使该液力透平具有较宽的高效运行区,同时该液力透平继承了水泵水轮机的优点,启动迅速,运行稳定性好。
搜索关键词: 液力透平 水泵水轮机 高效运行区 水力模型 全特性 开度 转轮 叶轮 运行稳定性 背靠背式 单位流量 单位转速 活动导叶 双吸结构 水力效率 叶片水力 出水管 工况点 进水管 双吸泵 导叶 基圆 流面 蜗壳 分割 继承 优化 保证
【主权项】:
1.一种基于水泵水轮机的液力透平设计方法,设计的液力透平由背靠背式叶轮、导叶、蜗壳以及双吸式出水管组成,各部件按照蜗壳、导叶、叶轮、出水管依次连接,其特征在于,设计方法包括以下步骤:(1)选用模型水泵水轮机的模型,利用通用水泵水轮机模型试验台完成水轮机工况活动导叶不同开度下的性能测试,水泵水轮机的水头H由水泵水轮机进、出口压力差测量获得,输出功率P可由测功电机完成测量,流量Q可由水泵水轮机进口管路上安装的电磁流量计测出,由此可以计算出水泵水轮机在不同工况点的水力效率η=P/(ρgQH),其中ρ:水的密度,g:重力加速度;(2)完成不同开度下的特性曲线绘制,绘制不同开度下的单位转速单位流量曲线并在n11‑Q11曲线中做出水力效率等值线,其中D2为模型水泵水轮机转轮直径;(3)选取液力透平工作时转速为ny;(4)根据n11‑Q11曲线中的最优效率点的单位转速n11,已知液力透平的设计水头,根据相似定律,通过公式计算得到液力透平转轮对应的公称直径D2y,其中Hd为液力透平设计水头;(5)利用求解得到的D2y根据液力透平的设计流量Qd通过单位流量计算公式计算得到液力透平的单位流量Q11y;(6)判断液力透平的工况点(n11,Q11y)是否在水泵水轮机特性曲线的高效区,如果计算得到的工况点偏离水泵水轮机特性曲线的高效区,则返回第(3)步,直至液力透平工况点计算出的单位转速和单位流量处于水泵水轮机特性曲线的高效区;(7)对模型水泵水轮机的几何参数进行缩放,使其模型水泵水轮机转轮直径D2=D2y;(8)在缩放后的水泵水轮机转轮轴面图上做出中间流线;(9)利用中间流线回转形成的回转面分割删除转轮中靠近轮毂的部分水力区域;(10)对水泵水轮机转轮剩余部分以导叶中间平面为对称面进行镜像处理,并优化转轮内部结构,使其变成背靠背式叶轮;(11)对于液力透平的导叶部件,去除已有模型水泵水轮机的固定导叶部件,仅保留水泵水轮机的活动导叶部件,对应工况点的取值以单位转速和单位流量为参数,其开度与液力透平额定工况点在水泵水轮机特性曲线上对应的开度一致,同时保持已有模型水泵水轮机的涡壳断面形状不变,减小液力透平的蜗壳水力模型基圆直径至叶轮入口直径的1.2~1.6倍;(12)按照双吸泵出口管设计方法设计液力透平的出口管路并进行水力优化。
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