沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水電機(jī)械領(lǐng)域，具體是一種沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是個(gè)水資源豐富的國(guó)家。作為利用水資源的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備水輪機(jī)，主要分為 兩種類型，一種是反擊式水輪機(jī)，另一種是沖擊式水輪機(jī)。對(duì)于沖擊式水輪機(jī)而言，噴嘴的 工作性能對(duì)于水輪機(jī)具有重要的意義，而噴嘴的工作性能的好壞則由噴嘴的形狀決定?，F(xiàn) 有的水輪機(jī)噴嘴噴針都以45~67°方案為主，噴嘴噴針接觸面為2~3mm，并無(wú)流態(tài)穩(wěn)定段， 當(dāng)機(jī)組運(yùn)行遇到雜物通過(guò)噴嘴時(shí)容易造成噴嘴口及噴針損壞，從而導(dǎo)致射流不穩(wěn)定及機(jī)組 出力效率下降，同時(shí)伴隨轉(zhuǎn)輪甩水和軸承進(jìn)水等常見(jiàn)故障發(fā)生。且噴嘴采用多數(shù)內(nèi)裝式，維 修更換十分困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，通過(guò)改善噴嘴提高使用壽 命，保證機(jī)組出力穩(wěn)定，維修及拆卸方便。
[0004] 本發(fā)明解決問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種沖擊式水輪機(jī)噴嘴，包括噴嘴本體及 噴針，所述噴針的針尖錐角為36~38°，最佳的針尖錐角為37°。
[0005] 所述噴針后段為直線段，該直線面與噴嘴內(nèi)面形成的夾角與噴針尖角一致，一般 設(shè)計(jì)范圍36~38°，最佳角度37° 。
[0006] 所述所述噴嘴的流態(tài)穩(wěn)定段包括外穩(wěn)定段和內(nèi)穩(wěn)定段，外穩(wěn)定段長(zhǎng)度為IOmm ;內(nèi) 穩(wěn)定段長(zhǎng)度為10~20mm，與噴針形狀相適應(yīng)，斜度相同，也為止水面。
[0007] 所述噴嘴過(guò)水接觸面采用不銹鋼鑲面，厚度2~3mm，所述噴針前端和與噴嘴接觸面 采用不銹鋼鑲面，厚度2~3mm〇
[0008] 所述噴針針尖過(guò)長(zhǎng)部分倒角切除。
[0009] 所述噴嘴結(jié)構(gòu)為外裝式，噴嘴通過(guò)螺栓外裝在噴嘴座上。
[0010] 在山區(qū)高水頭徑流式電站運(yùn)行過(guò)程中，由于沒(méi)有水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)行，來(lái)水量隨天 然徑流而變化，機(jī)組隨時(shí)調(diào)整出力盡量保持在高水頭運(yùn)行防止前池放空的情況，因此機(jī)組 對(duì)調(diào)節(jié)提出較高要求，而調(diào)節(jié)的關(guān)鍵部位在于噴嘴、噴針?，F(xiàn)行機(jī)組在水源不足出力較小時(shí) (約50%)就會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：機(jī)組出現(xiàn)葉輪甩水，影響軸承進(jìn)水而損壞，出力及效率急劇下 降。主要原因?yàn)閲娮焐淞鞣稚⒉患校糠炙髦苯訃娚渲了愤吘壔蛲饷?。而?dǎo)致射流 分散的主要原因?yàn)?5° - 67°噴針(嘴)產(chǎn)生射流時(shí)因角度較大水流相互碰撞，無(wú)射流穩(wěn)定 段，且距離轉(zhuǎn)輪輪較遠(yuǎn)，詳見(jiàn)射流示意圖，從圖2、3、4中可見(jiàn)，無(wú)論是45°噴針，還是67°噴 針，其射流出噴嘴后均有放大，而37°噴針的射流則無(wú)放大，基本呈直線。
[0011] 本申請(qǐng)人通過(guò)多年進(jìn)行水輪機(jī)維修與試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)將噴針及噴嘴角度修正在37°左 右時(shí)水輪機(jī)效率最高且不易損壞。同時(shí)增加噴嘴口流態(tài)穩(wěn)定段以保證噴嘴口強(qiáng)度和流態(tài)穩(wěn) 定性能。將過(guò)水接觸面采用不銹鋼鑲面2~3mm以解決噴針、噴嘴磨損及腐蝕，并且保證止水 面長(zhǎng)度為1〇~20_，以保證止水效果。噴嘴結(jié)構(gòu)為外裝式以方便噴嘴噴針維修及更換。由于 噴針角度減小導(dǎo)致針尖長(zhǎng)度增加，將噴針過(guò)長(zhǎng)部分倒角切除，以保證折向器能正常使用，保 證機(jī)組安全，詳見(jiàn)射流示意圖。根據(jù)本發(fā)明所述沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，使用壽命明顯 增加，約為原噴嘴2~3倍，射流集中，機(jī)組出力穩(wěn)定，效率增高約5~10%，尤其在非滿負(fù)荷時(shí)， 作用明顯，且維修及拆卸方便，大大減少噴針及噴嘴維修時(shí)間，提高電站效益。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0013] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，顯示為噴針與噴嘴閉合時(shí)狀態(tài)。
[0014] 圖2是本發(fā)明所用37°噴嘴噴針射流示意圖。
[0015] 圖3是45°噴嘴噴針射流示意圖。
[0016] 圖4是67°噴嘴噴針射流示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例：參照?qǐng)D1，一種沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，包括有噴嘴本體和安裝在噴 嘴內(nèi)的噴針9。所述噴嘴采用為外裝式，包括噴嘴座1和噴嘴6,在噴嘴座1外側(cè)設(shè)計(jì)螺栓 孔4,噴嘴6通過(guò)螺栓外裝在噴嘴座1上。所述噴嘴6前端設(shè)置流態(tài)穩(wěn)定段，流態(tài)穩(wěn)定段包 括外穩(wěn)定段8和內(nèi)穩(wěn)定段7,外穩(wěn)定段8長(zhǎng)度為IOmm ;內(nèi)穩(wěn)定段7長(zhǎng)度為10~20mm，形狀與 噴針形狀相適應(yīng)，斜度相同，同時(shí)也是閉合狀態(tài)時(shí)的止水面，雙流態(tài)穩(wěn)定段的設(shè)置保證噴嘴 口強(qiáng)度和流態(tài)穩(wěn)定性能，止水面長(zhǎng)度為10~20_，保證止水效果。在噴嘴6過(guò)水接觸面采用 不銹鋼鑲面，厚度2~3mm，解決噴針、噴嘴磨損及腐蝕。所述噴針9安裝連接連桿2,噴針9 的針尖錐角10設(shè)計(jì)范圍為36~38°，最佳針尖錐角為37° ;所述噴針9后段3為直線，該直 線段所在面與噴嘴內(nèi)面形成的夾角5與噴針的針尖錐角10 -致，即設(shè)計(jì)范圍為36~38°， 最佳的針尖錐角為37°。噴針前端11和與噴嘴接觸面采用不銹鋼鑲面，厚度2~3_;由于 噴針角度減小導(dǎo)致針尖長(zhǎng)度增加，將噴針前端11過(guò)長(zhǎng)部分倒角切除，以保證折向器能正常 使用，保證機(jī)組安全。
[0018] 本發(fā)明應(yīng)用在油麻洞水電站，該水電站位于湖南省溆浦縣黃茅園鎮(zhèn)油麻洞村，設(shè) 計(jì)2x400KW，設(shè)計(jì)水頭200米，額定水頭180米，單機(jī)最大運(yùn)行出力400KW，水輪機(jī)型號(hào)為 CJA237-W-55/l*9噴嘴直徑92mm。于2014年11月投產(chǎn)發(fā)電。新機(jī)組運(yùn)行半年，1號(hào)機(jī)下降 至380KW，2號(hào)機(jī)下降至345KW，拆開(kāi)水輪機(jī)發(fā)現(xiàn)，1號(hào)機(jī)噴嘴無(wú)明顯損壞，2號(hào)機(jī)噴嘴腐蝕嚴(yán) 重，同時(shí)伴隨機(jī)組軸承發(fā)熱，噪音震動(dòng)明顯增加。通過(guò)按如下參數(shù)：噴嘴直徑縮小至87_， 噴針角度改為37°，削平噴針大于97mm以外錐度（即噴針后段為直線段)，噴嘴噴針過(guò)水面 鑲不銹鋼，改造噴針及噴嘴后噴針全開(kāi)狀態(tài)機(jī)組出力達(dá)到400kw，機(jī)組噪音、震動(dòng)、下泄流 量均明顯減少。
[0019]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，包括噴嘴本體及噴針，其特征在于：所述噴針的 針尖錐角為36~38°。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴針的針尖 錐角為37°。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴針后 段為直線段，該直線段所在平面與噴嘴內(nèi)面形成的夾角與噴針尖角一致，為36~38°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴針后 段為直線段，該直線段所在平面與噴嘴內(nèi)面形成的夾角與噴針尖角一致，為37°。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴嘴的 流態(tài)穩(wěn)定段包括外穩(wěn)定段和內(nèi)穩(wěn)定段，外穩(wěn)定段長(zhǎng)度為IOmm;內(nèi)穩(wěn)定段長(zhǎng)度為10~20mm，與 噴針形狀相適應(yīng)，斜度相同，也為止水面。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴嘴的流態(tài) 穩(wěn)定段包括外穩(wěn)定段和內(nèi)穩(wěn)定段，外穩(wěn)定段長(zhǎng)度為IOmm;內(nèi)穩(wěn)定段長(zhǎng)度為10~20mm，與噴針 形狀相適應(yīng)，斜度相同，也為止水面。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴嘴過(guò) 水接觸面采用不銹鋼鑲面，厚度2~3mm，所述噴針前端和與噴嘴接觸面采用不銹鋼鑲面，厚 度 2~3mm〇8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴嘴過(guò)水 接觸面采用不銹鋼鑲面，厚度2~3mm，所述噴針前端和與噴嘴接觸面采用不銹鋼鑲面，厚度 2~3mm〇9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴針針 尖過(guò)長(zhǎng)部分倒角切除。10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，其特征在于：所述噴嘴結(jié) 構(gòu)為外裝式，噴嘴通過(guò)螺栓外裝在噴嘴座上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，包括噴嘴本體及噴針，所述噴針的針尖錐角為36~38°，最佳的針尖錐角為37°。根據(jù)本實(shí)用新型所述沖擊式或斜擊式水輪機(jī)噴嘴，使用壽命明顯增加，約為原噴嘴2~3倍，射流集中，機(jī)組出力穩(wěn)定，效率增高約5~10%，尤其在非滿負(fù)荷時(shí)，作用明顯，且維修及拆卸方便，大大減少噴針及噴嘴維修時(shí)間，提高電站效益。
【IPC分類】F03B1/04
【公開(kāi)號(hào)】CN204738902
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520463699
【發(fā)明人】肖炳生
【申請(qǐng)人】肖炳生
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月1日