阅读说明：本技术 一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机 (Novel lever principle blade type impact groove continuous multi-strike water turbine ) 是由 不公告发明人 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机,简称新型水轮机。采取增加转轮直径长度充分发挥“四两拨千斤”的杠杆原理作用,改变转子直径长转轮直径短转速低效率低的现状、可成倍提高水轮机效率；采用多级多种叶片式冲击槽可接受高压高速水射流连续多击做功可成倍提高水轮机效率；采用喷口控制流量,可避免喷嘴系统设置导水机构控制机构造成的水射流冲击力的损失；采用大于喷口5％左右的流量喷入喷嘴进水口,可使喷嘴内水压稳定,还能提高水射流冲击做功的效果。首次提出能量指数并用于机组设计再采用能量指数作为衡量水轮机效率的标准。采用耗水率作为衡量水轮发电机组经济效益的标准。上述综合效果可提高水轮机效率2倍以上。(A lever principle blade type impact groove continuous multi-strike novel water turbine is called a novel water turbine for short. The lever principle of 'four-two shifting jacks' is fully exerted by increasing the diameter and the length of the rotating wheel, the current situation that the rotating speed is low and the efficiency is low due to the fact that the diameter of the rotor is long, the diameter of the rotating wheel is short, and the efficiency of the water turbine can be improved in multiples is changed; the efficiency of the water turbine can be improved by times by adopting a multistage and various blade type impact groove to accept high-pressure and high-speed water jet continuous multi-stroke work; the nozzle is adopted to control the flow, so that the loss of the impact force of the water jet, which is formed by arranging a water distributor controller in a nozzle system, can be avoided; the flow which is about 5 percent larger than the nozzle is sprayed into the water inlet of the nozzle, so that the water pressure in the nozzle is stable, and the effect of acting by water jet impact can be improved. The energy index is firstly proposed and used for unit design, and then the energy index is used as a standard for measuring the efficiency of the water turbine. And the water consumption rate is adopted as a standard for measuring the economic benefit of the water turbine generator set. The comprehensive effect can improve the efficiency of the water turbine by more than 2 times.)

一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机

技术领域

本发明属于一种杠杆原理叶片式冲击槽连续多击新型水轮机的新技术领域。

涉及水流冲击反击的力学技术，水流的流速越慢冲击力越小、导流为反击后的冲击力更小。水头越高水流的冲击力越大，导流为反击后，水流的冲击力损失越大。混流式水轮机应用水头已超过400米，将400米水头的高速水射流导流为反击后，水流的冲击力损失更大。因此选择水流冲击做功是设计水轮机提高水轮机效率的关键技术。

涉及首次提出采用转轮直径不小于转子直径的设计原理，达到增加转轮直径长度发挥转轮直径以“四两拨千斤”的杠杆原理作用，提高转轮直径的杠杆做功效率；克服传统水轮机转轮直径短，转子直径长，转速低，效率低而采用转轮直径不小于转子直径设计转轮直径，达到既可提高转速，又可成倍提高杠杆做功效率，可达到成倍提高水轮机效率。

涉及首次采用多种叶片、多级叶片、多种冲击槽，充分接受高压高速水射流连续多击做功，可成倍提高冲击槽做功效率，达到成倍提高水轮机效率。

涉及首次提出采用能量转换指数，用于设计机组功率、流量，新动能装置蓄水容器的蓄水量、蓄水容器的直径、高度、增压缸的级数、水压、输水管的直径、锥形喷嘴进水口、喷口的直径，喷口的喷射总量与机组流量相当，喷嘴大口的进水量比喷口量大5％左右，不但使喷嘴内水压稳定，还能提高水射流的速度。

涉及首次采用锥形喷嘴的喷口控制流量，在喷嘴系统不设置导水机构、控制系统，既简化了喷嘴系统结构，也避免了导水机构、喷嘴控制机构的水射流的冲击力损失。更便于设置众多锥形喷嘴，减轻叶片各受力点的冲击负荷、延长使用寿命。

涉及首次提出采用转轮直径相关系数，用于设计确定转轮的直径。

涉及首次提出采用转速相关系数，用于设计确定转轮的转速。

涉及首次提出并采用能量转换指数作为衡量水轮机效率的指标并作为评价水轮机效率的标准。

涉及首次采用发电耗水率作为衡量水轮发电机组经济效益的指标，并作为评价水轮发电机组效益的标准。

背景技术

经查询，未发现相同的背景技术。

目前有反击型和冲击型两类水轮机，水泵水轮机主要用于抽水蓄能发电。

反击型水轮机中，混流式水轮机应用广泛，尤其在大中型水电站应用最多。传统采用“转轮直径大转速低，尽可能地加大流量来减小转轮直径”设计原理的设计结果，转轮直径小，转子直径大，效率低。并宣称水轮机的效率达到90％以上。具有国际顶尖水平的100万千瓦混流式水轮机的转子直径是转轮的直径的2倍多，转子直径越长、转轮直径越短、转速越低，效率越低。水轮机效率取决于转轮直径的杠杆效率和叶片效率，转轮直径小转子直径大是水轮机效率低的关键原因。

混流式水轮机应用水头已达到或超过400米，高速水射流冲击力很大，将高速水射流的冲击力导流为反击力，水射流冲击力损失很大；运行时水流充满整个转轮叶片流道，利用水流对叶片的反作用力，即叶片正反面的压力差使转轮旋转做功。其水流充满整个转轮叶片流道，叶片双面受力，既有推力也有阻力，实际做功的水力有多少，并且转轮的杠杆短效率低，其效率能达到90％以上吗，这个90％以上效率是什么效率，是不是实际效率。由于没有衡量指标和标准，实际效率不清楚。混流式水轮机是反击型水轮机的一种，其设计原理相同，反击型所有水轮机也具有相同的结果：“转轮直径短，转子直径长，水力损失大水力利用率低，效率低。”

冲击型水轮机中，水斗式水轮机应用较多，尤其在高水头电站均采用水斗式水轮机。但存在水力损失大利用率低，效率低的不足。传统的水斗式水轮机的设计，采用喷嘴效率，转轮效率，并设定喷嘴效率为0.97，还设定转轮效率为0.9388的模型原理设计水轮机的转轮。并宣称水斗式水轮机的效率达到90％以上。

水斗式水轮机是接受高速水射流冲击做功，但在各环节均存在水射流冲击力损失大、做功效率低，其一，喷嘴系统的特殊导水机构、控制机构对水射流冲击力损失大；其二，高速水射流斜面喷入双碗式水斗中，瞬间侧射出水斗的水力损失。其三，高速水射流从水斗前面喷入，瞬间冲在水斗根部内侧受阻而拐弯，在水斗根部内侧拐弯处受到很大冲击，这种冲击并未推动转轮做功而损失；其四，高速水射流在水斗根部内侧拐弯处一部分冲在相邻水斗的背面，这种冲击与转轮转动的方向相反而形成阻力，降低做功效率。其五，水射流在即将离开水斗还未喷入相邻水斗这个阶段的水射流未做功而损失。以上多环节水射流冲击力的损失，水轮机的效率能达到90％以上吗，这个90％以上的效率是什么效率，是不是实际的效率，由于没有衡量指标和标准，因此其实际效率很难清楚。但应认真总结：现有水轮机的水力损失大，效率低的根本原因在于传统的设计原理，设计观念；现有水轮机效率低的关键因素在于，转轮直径小，转子直径大；水力损失大，叶片效率低。