[发明专利]导水机构及其使用方法以及含导水机构的水泵水轮机机组

说明书

本发明公开了一种导水机构及其使用方法以及含导水机构的水泵水轮机机组，其特征在于，包括蜗壳、转轮、固定导叶组和活动导叶组，转轮位于所述蜗壳内的中部；活动导叶组设置在所述蜗壳内并沿所述转轮的外周分布；固定导叶组，设置在所述蜗壳内并沿所述活动导叶组的外周分布；在所述活动导叶组的每相邻两活动导叶之间设置一圆柱，所述圆柱能够在顶盖与底环之间作同步升降运动，以使所述活动导叶组开启时具有初始角度。本发明能够有效降低水力损失、能够避开“S”形不稳定区域且不会增加机组内部的压力脉动。

技术领域

本发明涉及一种导水机构及其使用方法以及水泵水轮机机组，属于流体机械领域。

背景技术

现有水泵水轮机包括蜗壳1、固定导叶2、活动导叶3和转轮4，结构如图1所示。其中，蜗壳1、固定导叶2和活动导叶3作为水泵水轮机的导水机构，可以形成和改变进入转轮4的水流的环量，控制机组流量大小，使得水流在不同流量下沿圆周均匀进入转轮4。固定导叶2由于需要承受机组轴向负载，其部件不能转动，因此只能作为固定导水机构来初步形成进入活动导叶3水流的环量。而活动导叶3需要通过开关导叶来调节机组的流量，来适应流体机械中不同的运行工况。但是活动导叶3在启动过程中，当活动导叶开度较小时，水流将以不合理的冲角进入转轮，引起转轮4叶片背面脱流严重，使得转轮4中水流紊乱，存在严重涡流，导致水力损失增加，压力脉动加剧。

水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心部件，在低水头甩负荷至空载运行时，机组经常会进入到“S”形特性区，而该区域内机组运行极不稳定。现有改善水泵水轮机空载稳定性最可靠、应用最多的方法是采用非同步导叶，即先设定好少数活动导叶3，比其他活动导叶3预先开启一个较大的角度，使其他活动导叶3在较小开度时就能获得相应的流量，从而使水泵水轮机在较小开度时避开“S”形不稳定区域。但是转轮4和活动导叶3流域存在动静干涉，因此非同步导叶投入期间，由于导叶的非同步开启，流入转轮4的水流不能形成一个均匀分布的环量，破坏了转轮室的水力平衡，使转轮4和活动导叶3流域间的动静干涉加大，进而致使机组内部的压力脉动、噪声和振动等问题加剧，增加了机组的运行、维护成本，一定程度上也降低了机组的疲劳强度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够有效降低水力损失、能够避开“S”形不稳定区域且不会增加机组内部的压力脉动的导水机构及其使用方法以及水泵水轮机机组。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种导水机构，其特征在于，包括：蜗壳；

转轮，位于所述蜗壳内的中部；

活动导叶组，设置在所述蜗壳内并沿所述转轮的外周分布；

固定导叶组，设置在所述蜗壳内并沿所述活动导叶组的外周分布；在所述活动导叶组的每相邻两活动导叶之间设置一圆柱，所述圆柱能够在顶盖与底环之间作同步升降运动，以使所述活动导叶组启动时具有初始角度。

优选地，还包括用于控制多个所述圆柱在顶盖与底环之间同步升降的驱动机构，使得所述活动导叶组启动时所述圆柱的下端面与所述转轮的顶盖的下端面平齐，所述活动导叶组关闭时所述圆柱的下端嵌入所述底环的上端面内。

优选地，在所述底环上与所述圆柱对应的位置处开设圆孔，在所述圆孔内固定设置压缩弹簧，在所述压缩弹簧的上方固定连接垫块，所述垫块的上端面与所述底环的上端面平齐。

优选地，所述圆孔为轴向变径通孔，所述圆孔的内径自所述底环的上端面至下端面逐渐缩小，在所述圆孔的下部嵌设一固定垫块，所述压缩弹簧的下端连接在所述固定垫块上，所述压缩弹簧的上端连接所述垫块。

优选地，所述圆柱的高度大于所述转轮的所述顶盖和底环之间的距离。

优选地，所述垫块的横截面呈T形结构；所述圆孔上的最小内径等于所述圆柱的外径。

优选地，在所述固定垫块上开设环槽，所述环槽内嵌设有密封圈。