水轮机模式多级水力透平流道结构型式研究

李延频，张利红，张自超，陈德新

（华北水利水电大学，郑州 450000）

0 引言

水力透平作为一种能量回收装置，在石油化工、钢铁冶金、海水淡化等行业中被广泛应用，是一种具有长远经济效益的装置。水力透平的流道及结构型式是影响其效率的重要因素［1-8］，目前，水力透平大部分使用反转多级泵，其流道就是多级泵流道。但是反转泵作水力透平时，普遍存在效率低、运行范围窄、转轮级能头低等缺点［9-12］。徐晅阔等［13］比较了各种能量回收装置，指出反转泵作水力透平，由于流动性能不佳，整机效率偏低，能量回收效率仅为30%；方玲［14］预测的两级反转泵式水力透平最高效率为69%；周榕等［15］预测的五级反转泵式水力透平最高效率为59%，郑琦［16］预测的九级反转泵式水力透平最高效率为57.7%；杨军虎等［17］比较了反转泵式水力透平与各类水轮机的效率，指出反转泵式水力透平的可运行范围最窄，效率最低。可见，多级泵流道并不适合作透平流道使用。而常规水轮机流道虽然水力性能好，但其空间尺寸偏大，不适合用于多级水力透平。因此，需要研究开发一种结构紧凑、水力性能好的透平流道。

基于上述问题，本文提出水轮机模式水力透平的设计理念，并基于水力原动机理论［18］，设计出满足环量要求的低比转速水轮机模式多级水力透平的转轮，低比转速水轮机模式水力透平采用混流式低比转速转轮，单级转轮具有更高扬程，可以大大减少水力透平的级数，从而达到简化结构，提高性能的目的。……