一种适应宽频运行的活动导叶结构和变速抽水蓄能机组的制作方法

本申请实施例涉及抽水蓄能，尤其涉及一种适应宽频运行的活动导叶结构和变速抽水蓄能机组。

背景技术：

1、变速运行是目前水轮发机组、抽水蓄能机组和水泵机组的重要发展方向，变速运行有助于提高机组的运行效率和稳定运行性能。对水泵水轮机组，导叶开度和转速的双重调节，有助于运行工况的快速调节，提高运行稳定性，同时也能提高电网的频率调节快速响应能力，更加有利于风能、太阳能及其他能源的匹配平衡，更加有利于电网安全性和整体效率的提高。导水机构的作用是根据电力系统负荷的变化，调节水轮机流量，改变出力引导水流按切向进入转轮，导水机构预装是水轮机固定部分安装中至关重要的一环活动。导叶端面间隙尺寸的大小直接影响活动导叶内部流动和转轮内部流动，从而对活动导叶区域和转轮区域的空化性能和磨损性能产生影响，进而改善水轮机活动导叶区域的空化性能和磨损性能。当机组活动导叶打开时，压力水流过活动导叶，并进入水轮机转轮，推动机组转动，将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能。当机组活动导叶关闭时，切断水流，机组停止转动。导叶间隙包括端面间隙和立面间隙，端面间隙主要是指导叶叶形与顶盖、底环抗磨面间的间隙。导叶端面间隙过大会导致机组无法停机，一直处于空负荷转机状态，间隙过小会使导叶与顶盖、底环抗磨板发生摩擦，活动导叶端面间隙无法保证安全间隙，会发生活动导叶端部与顶盖、底环抗磨板碰撞，造成磨损。在导水机构中既要使导叶能够灵活转动无卡阻，又要减少导水机构关闭时的水流损失，所以应使导叶端面间隙尽量小，但必须满足设计允许的间隙值。要注意如果使导叶端面间隙较大，可能会造成导水机构关闭后导叶漏水量较大致使机组无法停机处于蠕动状态的后果，因此要严格控制导叶端面间隙，符合设计及规范要求。

2、活动导叶端面间隙由于含沙水流中的硬质颗粒的摩擦发生严重的磨损破坏，使得活动导叶端面间隙尺寸逐渐变大，漏水量不断增加，从而直接造成机组出力减少，工作效率降低，同时影响机组稳定性。因此对活动导叶端面端面间隙的流动的研究有重要意义，从而我们提出了一种改变活动导叶端面结构来改善端面间隙流态的相关设计的适应变速运行的结构设计。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一方面提供了一种适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构。

3、本发明的第二方面提供了一种变速抽水蓄能机组。

4、有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出了一种适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，包括：

5、活动导叶主体；

6、转轴，所述转轴连接于所述活动导叶主体；

7、多个凹槽，所述活动导叶主体沿着所述转轴的轴向方向上的两个端面为导流端面，多个所述凹槽开设在所述活动导叶主体的导流端面上。

8、在一种可行的实施方式中，所述凹槽的壁面为曲面。

9、在一种可行的实施方式中，所述活动导叶主体包括：

10、芯材；

11、耐磨层，所述耐磨层连接于所述芯材。

12、在一种可行的实施方式中，所述芯材靠近于所述导流端面的侧面和所述导流端面上形成有多个凸起，所述耐磨层包覆于所述凸起。

13、在一种可行的实施方式中，所述芯材上形成有螺孔，所述耐磨层可拆卸地连接于所述芯材。

14、在一种可行的实施方式中，所述耐磨层由碳化钨材料制成。

15、在一种可行的实施方式中，所述凹槽的底面为波浪状。

16、根据本申请实施例的第二方面提出了一种变速抽水蓄能机组，包括：

17、如上述任一技术方案所述的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构；

18、蜗壳和固定导叶，所述固定导叶连接于所述蜗壳，所述固定导叶的输出端朝向于所述适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构；

19、转轮，所述适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构的输出端朝向于所述转轮。

20、在一种可行的实施方式中，变速抽水蓄能机组还包括：

21、顶盖和底环，所述活动导叶主体的一个导流端面与所述顶盖之间形成有第一间隙，所述活动导叶主体的另一个导流端面与所述底环之间形成有第二间隙。

22、在一种可行的实施方式中，所述凹槽的深度与所述第一间隙或所述第二间隙的深度的高度的比值为0.7至0.9。

23、相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

24、本申请实施例提供的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构包括了活动导叶主体、转轴和多个凹槽，在使用过程中，水流推动活动导叶主体转动，在活动导叶主体的导流端面之上形成由凹槽，通过凹槽的形成当水流经过间隙时，可以起到紊流的作用，在未显著改变活动导叶重量的前提下，一方面显著改变了活动导叶端面间隙的流态，提高机组的运行效率和稳定性；另一方面有效减少了导水机构的疲劳损坏，避免了导水机构的共振。

技术特征：

1.一种适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，其特征在于，所述活动导叶主体包括：

4.根据权利要求3所述的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，其特征在于，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的适应变速抽水蓄能机组宽频运行的活动导叶结构，其特征在于，

8.一种变速抽水蓄能机组，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的变速抽水蓄能机组，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的变速抽水蓄能机组，其特征在于，

技术总结本申请实施例公开了一种适应宽频运行的活动导叶结构和变速抽水蓄能机组，适应宽频运行的活动导叶结构包括了活动导叶主体、转轴和多个端面凹槽。在运行过程中，高压水流通过活动导叶流入转轮内部的同时，流经活动导叶主体的端面上的凹槽，可以起到紊流的作用。在未显著改变活动导叶重量的前提下，一方面显著改变了活动导叶端面间隙的流态，提高机组的运行效率和稳定性；另一方面有效减少了活动导叶的磨损，提高了活动导叶的使用寿命。技术研发人员：于爽,王雷,王正伟,曹景伟,刘欣,杨圣锐,贾鑫,李赛男受保护的技术使用者：国网新源集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20