水轮机用转轮及水轮机的制作方法

本申请属于水轮机，尤其涉及一种水轮机用转轮及水轮机。

背景技术：

1、水电能源是全球范围内使用最广泛的可再生清洁能源之一，其经济、社会和环境效益显著，在全球气候变化和能源危机的背景下，蓬勃发展的水电能源在新型能源系统中重要性日益增加。与中低水头水电机组相比，高水头机组转速高，内部流动复杂多变，压力脉动幅值高，这使得高水头水电机组设计和安全运行面临更多挑战。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种水轮机用转轮及水轮机，以降低转轮的压力脉动，提高转轮运行稳定性和安全性。

2、根据本申请的第一方面，本申请提供一种水轮机用转轮，其包括：上冠；下环；以及多个叶片，连接于上冠和下环之间，多个叶片环绕转轮的轴线间隔分布，各叶片均包括高压边和低压边，低压边位于高压边靠近轴线的一侧，高压边相对于转轮的轴线方向倾斜设置，高压边与转轮的轴线方向之间的夹角为15°～60°。

3、在一些实施例中，多个叶片包括多个第一叶片和多个第二叶片，多个第一叶片和多个第二叶片环绕转轮的轴线交替间隔分布；第一叶片包括第一高压边和第一低压边，第二叶片包括第二高压边和第二低压边，第一叶片由第一高压边向第一低压边延伸的长度大于第二叶片由第二高压边向第二低压边延伸的长度。

4、在一些实施例中，第一高压边与转轮的轴线方向之间的第一夹角、以及第二高压边与转轮的轴线方向之间的第二夹角相同。

5、在一些实施例中，第一高压边与转轮的轴心之间的第一距离与第二高压边与转轮的轴心之间的第二距离相等。

6、在一些实施例中，第一叶片还包括连接于第一高压边和第一低压边之间的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面沿第一叶片的厚度方向相对设置；第二叶片还包括连接于第二高压边和第二低压边之间的第三表面和第四表面，第三表面和第四表面沿第二叶片的厚度方向相对设置；第一表面、第二表面、第三表面和第四表面均为三维扭曲曲面。

7、在一些实施例中，第一表面和第二表面的扭曲形状相同，第三表面和第四表面的扭曲形状；第一表面和第二表面的扭曲形状与第三表面和第四表面的扭曲形状不同。

8、在一些实施例中，第二叶片的长度为第一叶片的长度的1/2～4/5。

9、在一些实施例中，第一叶片和第二叶片的数量为5～15个。

10、在一些实施例中，第一叶片的叶片骨线的曲率拟合公式为y1＝0.06x12-0.26x1+0.92，其中，y1表示第一叶片的叶片骨线在第一预设坐标系中的纵坐标值，x1表示第一叶片的叶片骨线在第一预设坐标系的横坐标值，第一预设坐标系的横坐标方向为第一叶片的轴面流线方向，第一预设坐标系的纵坐标方向为第一叶片的厚度方向。

11、在一些实施例中，第二叶片的叶片骨线的曲率拟合公式为y2＝0.002x23+0.063x22+0.796x2-0.19，其中，y2表示第二叶片的叶片骨线在第二预设坐标系中的纵坐标值，x2表示第二叶片的叶片骨线在第二预设坐标系的横坐标值，第二预设坐标系的横坐标方向为第二叶片的轴面流线方向，第二预设坐标系的纵坐标方向为第二叶片的厚度方向。

12、在一些实施例中，叶片包括沿自身厚度方向相对设置的两个曲面，各曲面均与高压边和低压边圆滑连接。

13、根据本申请的第二方面，本申请还提供一种水轮机，其包括根据本申请任意实施例提供的转轮。

14、本申请实施例提供的水轮机用转轮包括上冠、下环和多个叶片，多个叶片连接于上冠和下环之间，并环绕转轮的轴线间隔分布，以在相邻叶片之间形成流道。各叶片均包括高压边和低压边，低压边位于高压边靠近轴线的一侧。高压边相对于转轮的轴线方向倾斜设置，高压边与转轮的轴线方向之间的夹角为15°～60°。也即是，高压边相对于转轮的轴线方向大幅度倾斜，有效地缓冲了转轮流道内的水流压力，可以大幅度地降低转轮流道的压力脉动，尤其是转轮高压侧的压力脉动，减小高压侧压力脉动引起的交变应力幅值，避免转轮发生高周疲劳破坏，提高了转轮运行的稳定性和安全性，使得转轮不但适用于低水头水电机组，而且还适用于200米到800米的高水头水电机组和高扬程水泵机组。

技术特征：

1.一种水轮机用转轮，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的转轮，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的转轮，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的转轮，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的转轮，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的转轮，其特征在于，

7.根据权利要求2所述的转轮，其特征在于，

8.根据权利要求2所述的转轮，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的转轮，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的转轮，其特征在于，

11.根据权利要求1所述的转轮，其特征在于，

12.一种水轮机，其特征在于，包括根据权利要求1-11任一项所述的转轮。

技术总结本申请公开了一种水轮机用转轮及水轮机。转轮包括上冠、下环以及多个叶片。多个叶片连接于上冠和下环之间，多个叶片环绕转轮的轴线间隔分布，各叶片均包括高压边和低压边，低压边位于高压边靠近轴线的一侧，高压边相对于转轮的轴线方向倾斜设置，高压边与转轮的轴线方向之间的夹角为15°～60°。本申请公开的转轮大幅度地降低转轮流道的压力脉动，尤其是转轮高压侧的压力脉动，减小高压侧压力脉动引起的交变应力幅值，避免转轮发生高周疲劳破坏，提高了转轮运行的稳定性和安全性，使得转轮不但适用于高水头水电机组，而且还适用于高扬程水泵机组。技术研发人员：黄小应,王正伟,黄彦庆,黄星星,徐步超受保护的技术使用者：浙江宁海抽水蓄能有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20