[发明专利]一种带双进口式蜗壳的低水头大流量混流式水轮机

说明书

本发明公开了一种带双进口式蜗壳的低水头大流量混流式水轮机，所述双进口式蜗壳内侧环形开口处设置有连接座环，连接座环的外周边设有一圈固定导叶，连接座环的内周边设有一圈活动导叶；连接座环内环处套设有转轮，连接座环下方与尾水管前端相连接；所述双进口式蜗壳、连接座环、转轮和尾水管的中心在同一竖直轴线上。本发明通过两个进水口直接连接进水管道实现了双向进水，提高了蜗壳中圆周方向上水流的均匀性，增强了水流在圆周方向上的速度分量，进而有效增大来流的水流环量，改善进入导水机构的水流条件，减小导水机构的水力损失，使得水轮机具有良好的水力性能和运行效率。

技术领域

本发明涉及一种带双进口式蜗壳的低水头大流量混流式水轮机，属于水轮机技术领域。

背景技术

混流式水轮机是目前应用最广泛的一种水轮机，其主要组成部件有引水室、座环、导水机构、转轮和尾水管。蜗壳作为水轮机的引水部件，从水力观点上看，其作用是使水流形成环量，以保证水流能以较小的冲角进入座环和活动导叶，减小导水机构的水力损失。

现有技术中一种水轮机通过将蜗壳蜗状结构段的所有断面均设置为椭圆形，有效增大转轮直径，以增大机组出力。但其仅改变了蜗壳断面形状，并未对进水条件作优化。

另外，现有蜗壳均为单向进水口设计，蜗状结构段的断面逐渐减小以在导水机构前形成必要的环量。水流经由蜗壳进口断面至鼻端断面时，水流的切向分速度变化受断面尺寸影响较大，并不能理想地形成轴对称有势流动。因此，如何克服现有技术的不足已成为当今混流式水轮机技术领域中亟待解决的重点难题之一。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种带双进口式蜗壳的低水头大流量混流式水轮机。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种带双进口式蜗壳的低水头大流量混流式水轮机，包括：双进口式蜗壳，所述双进口式蜗壳内侧环形开口处设置有连接座环，连接座环的外周边设有一圈固定导叶，连接座环的内周边设有一圈活动导叶；连接座环内环处套设有转轮，连接座环下方与尾水管前端相连接；所述双进口式蜗壳、连接座环、转轮和尾水管的中心在同一竖直轴线上。

作为优选方案，所述双进口蜗壳包括蜗状结构段和两个鼻端直管段，所述蜗状结构段圆周方向中心对称设置有两个鼻端直管段。

作为优选方案，所述蜗状结构段的内侧侧壁上设有环形开口，环形开口与连接座环外环边缘相连接，连接座环包括：上环、下环，上环与下环之间的外周边等间隔的设置有一圈固定导叶，上环与下环之间的内周边等间隔的通过转轴设置有可转动的活动导叶。

作为优选方案，所述蜗状结构段的截面均为椭圆形断面，椭圆形断面长半轴与短半轴长度之比为1.05～1.5：1。

作为优选方案，所述尾水管的出口扩散段设有中间支墩，中间支墩末端连接有两个对称的出水口。

作为优选方案，所述转轮采用混流式转轮。

作为优选方案，所述混流式转轮，包括上冠、下环部、叶片和泄水锥，所述上冠下方等间隔排列有一圈叶片，一圈叶片外围设置有下环部，一圈叶片中间设置有泄水锥。

作为优选方案，所述叶片设置为X型非等厚扭曲叶片，叶片的正面与反面从上至下由不同曲率的曲面平滑连接，叶片正面与反面从上至下的曲面的截面翼型曲线设置如下：

距离上冠水平轴向300mm处，叶片正面的曲面的截面翼型曲线公式如下：

y＝2.64542×10^-10x⁴-1.46958×10^-6x³+0.00291x²-2.86756x+2380.0741

叶片反面的曲面的截面翼型曲线公式如下：