[发明专利]一种冲击式水轮机外筒控制流量装置及方法

权利要求书

1.一种冲击式水轮机外筒控制流量装置及方法，其特征是：如图3、4在水轮机转轮5外围安装一个筒形的流量控制装置7，并通过支撑杆8与流量控制装置7内筒11上连接的上、下轨道14、16连接,将流量控制器7固定在厂房二期混凝土9上,不与水轮机连接, 通过调整流量控制装置7上流量调节孔10的大小,代替现在机组中的外调节机构（折向器或分流器）的调节功能,解决了外调节机构（折向器或分流器）对机组产生的振动及噪音;流量控制装置是环绕转轮一周，能彻底切断喷嘴射流对转轮的正面作用；能实现冲击式水轮机真正意义上的双重调节。

2.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机外筒控制流量装置及方法，其特征是：流量控制装置7由同心的内、外双筒组成，内筒11固定不动，外筒12可以转动，详见图5、6、7、8、9、10，主要部件内筒11，外通12和连接在内筒11上的下轨道14、流量调节孔接力器15、上轨道16．特点：流量调控装置7对每个喷嘴同时调控，调控时只操作外桶12转动，结构简单．当电站负荷突然减小，机组转速升高，高水头电站引水隧道、钢管长度较长由于水击压力升高限制，机组喷针2不能迅速关小，这时通过连接在下轨道14上的流量调节孔接力器15迅速驱动流量控制装置7上的外筒12转动，使流量调节孔10(流量调节孔在每个喷嘴的射流轴线上,大小同射流直径的最大值或比最大值大一点,根据设计确定)减小切断部分水流进入转轮5，以控制机组转速上升，然后将喷针2按照压力上升的要求缓慢关小,机组转速降到一定值，再反向操作流量调节孔接力器15转动外筒12开启流量调节孔10，喷针2停止关小，机组转速再次升高，再次操作流量调节孔接力器15转动外筒12减小流量调节孔10，喷针2再次按照压力上升的要求缓慢关小,经过几次往复，喷针2开度调整到机组负荷所要求的开度，机组转速稳定在所要求的转速，随后再操作流量调节孔接力器15转动外筒12将流量调节孔10恢复到最初状态（最大）；当电站机组甩负荷需要紧急停机时，迅速操作流量调节孔接力器15转动外筒12将流量调节孔10全关闭，切断水流进入转轮5，控制机组转速上升停机，随后缓慢的关闭喷针2控制压力上升，待喷针2完全关闭机组停稳后再反向操作流量调节孔接力器15转动外筒12将流量调节孔10恢复到最初状态（最大）；当电站负荷增加，同常规调节相同喷针2开度增大。

3.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机外筒控制流量装置及方法，其特征是：流量控制装置7对于大型机组也可以采用两个流量调节孔接力器15对称布置，操作外筒12。

4.根据权利要求1所述的一种冲击式水轮机外筒控制流量装置及方法，其特征是：流量控制装置7对转轮流量控制性好，当机组需要紧急停机时，能有效的控制机组转速上升和压力上升．因此，在水电站设计中，可以取消引水系统调压井设置或有效的减小调压井的尺寸，能减小引水隧洞及压力钢管断面尺寸;减小压力钢管外包混凝土、隧洞衬砌厚度及配筋；减小压力钢管及配水环管的设计厚度；减小水轮发电机组的转动惯量；降低工程投资费用。