DOC《学科》

学科 代码与名称

2901720 动力机械与流体动力工程 学科评审组 代码与名称

080 工程热物理 成果登记号 360-12-2P281033 高等学校科学研究优秀成果奖 科学技术进步奖 推荐书项目名称: 多喷嘴高效斜击式水轮机的研发 第一完成单位: 西华大学 通信地址: 四川省成都市西华大学

电话: 028-87721312 邮政编码:

610039 推荐时间: 2016-05-08

5139 1

9 5139-402 N C

1 3 高等学校科学技术进步奖推荐书 (2016年度)

一、项目基本情况 学科评审组: 工程热物理 1,2, 奖励类别: 技术开发 项目 名称 中文名 多喷嘴高效斜击式水轮机的研发 英文名 Research and development of high efficient turgo impulse turbine with multi nozzles 主要完成人 宋文武,刘小兵,张天勇,符杰,骆晓晴,赵飞,林昌义,石建伟,吕文娟,余燕 主要完成单位 西华大学,四川省洪雅力达水力发电设备有限责任公司 推荐单位(盖章) 西华大学 项目名称可否公布 是 项目密级 非密 定密日期 保密期限(年) 定密审查机构 主题词斜击式水轮机;

多喷嘴;

CFD;

转轮 学科分类 名称

1 动力机械与流体动力工程 代码

2901720 2 代码 所属国民经济行业 水利、环境和公共设施管理业 所属科学技术领域 水力机械及工程 任务来源 C-省、市、自治区计划;

具体计划、基金的名称和编号:(限300字) 四川省教育厅高校重大培育项目:09ZZ031.

科技部创新基金项目,多喷嘴高效大容量斜击式水轮机:09cx01704087. 发明专利(项) 授权:

1 申请:

1 其他知识产权/标准(项)

3 项目起止时间 起始: 2009-01-20 完成: 2016-04-20 教育部科技发展中心制

二、项目简介 目前,我国的水力资源开发已进入 两高两低 阶段,大量的水力资源属于高水头大容量,新选择的机型大多为多喷嘴冲击式水轮机.但在水头100~260m的范围内的山区水力资源,流量又不是很大,选择冲击式,混流式等机型均不能满足要求,如选择斜击式水轮机,单喷嘴情况下其出力又将受到限制,因此为适应这一部分水力资源的开发,很有必要开发出一种新型的双喷嘴或多喷嘴斜击式水轮机,这样在相同的转轮直径下,其流量将提高一倍或倍倍,出力也将大大提高,同时这一新型水轮机的开发也将填补这一范围内的国内外空白.再有,目前市场上具有这一部分水力资源的用户也较多,纷纷要求订货,迫切需要研究和开发双喷嘴或多喷嘴斜击式水轮机来满足市场需求. 国际上美国和前苏联曾在50年代中期研究开发过高效能斜击式水轮机,在斜击式射流椭圆后移,喷嘴安装角度,叶片进水边形状、叶片数、机壳尺寸等方面进行了研究并用于实践,但是,他们的研究也只局限于单喷嘴斜击式,没有开拓在双喷嘴或多喷嘴的结构型式上的研究. 我国从1968年开始研究开发斜击式水轮机,主要是天津电气传动研究所首先研究设计,引用美国与前苏联一些资料在进行研发,自主研发较少.经过三十多年的研究开发,目前,斜击式水轮机产品种类仅仅只有20个,而且这些斜击式水轮机产品还仅限于单喷嘴,单机容量也较小,通常在2000kW以内. 本项目将原来传统的斜击式单喷嘴水轮机变为双喷嘴或多喷嘴,使转轮的功率增加,主要适用于水力资源是大流量、高水头范围内的高效水轮机,这样必须要解决喷嘴数增多后,斜击式转轮内部水流之间、各射流之间的流动干涉问题,转轮的最优能量转换型线以及轴向力增大等等关键问题.计划研究和开发20000kw以内的大容量高效率斜击式双喷嘴或多喷嘴水轮机,创国内首家研发高能量斜击式水轮机的单位.并选定四川省马边县大渔孔电站进行试验,完善各项技术指标和经济指标. 本项目已获得多喷嘴斜击式水轮机国家发明专利1项(ZL200910308180.9),多喷嘴高效大容量斜击式水轮机实用新型专利1项(ZL200920312220.2).已获申请可调射流角度的多喷嘴斜击式水轮机国家发明专利1项(201210108788.9),已获得可调射流角度的多喷嘴斜击式水轮机国家实用新型专利1项(ZL201220155852.4),已获得一种切击式水轮机转轮国家实用新型专利1项(ZL201220241368.3). 本项目属于一级学科为热能与动力工程,二级学科为流体机械下的三级学科水力机械领域,本项目研究所取得的多喷嘴斜击式水轮机水力模型现已由四川洪雅力达水力发电设备有限责任公司进行大量的推广应用,现已成功应用到四川省马边县大渔孔水电站等.为洪雅力达水力发电设备有限责任公司创造直接经济价值4095万元,为电站节约投资1700余万元. 目前,该项目技术已转让多家水力发电设备制造企业生产制造,国内外几十家水电站选用该机型,已创造了较好的经济效益和社会效益.

三、主要科技创新 1.主要科技创新(限5页) 水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类.冲击式包括水斗式、斜击式和双击式,冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转,工作过程中水流的压力不变,主要是动能的转换.水斗式是由喷嘴喷射的高速射流沿转轮圆周切线方向冲击水斗的水轮机.它的转轮是由若干个瓢形水斗固定在轮缘上所组成的,适用水头一般为100~1700m. 冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类.斜击式水轮机的结构与水斗式水轮机基本相同,只是射流方向有一个倾角,只用于小型机组.斜击式水轮机用于水头为20~200m的小型水电站,其结构特点:水流与转轮进水平面呈22.5~25°角射入,利用水流的动能来作功,喷嘴中心布置成与转轮进水边平面呈22.5~25°角,通过喷针调节流量来改变机组负荷的大小,该型水轮机结构简单,安装使用维护方便. 目前,斜击式水轮机的过流量通常较小,单机出力较小,最高效率比混流式、轴流式水轮机低.国内已有斜击式水轮机,产品特点:转轮直径从0.45m~1.4m;

适用水头:H=84m~500m;

适用流量:Q=0.08 m3/s~1.10m3/s;

发电机单机容量:50kW~4000kW. 国际上美国和前苏联曾在50年代中期研究开发过高效能斜击式水轮机,在斜击式射流椭圆后移,喷嘴安装角度,叶片进水边形状、叶片数、机壳尺寸等方面进行了研究并用于实践,他们的研究也只局限于单喷嘴斜击式. 我国从1968年开始研究开发斜击式水轮机,主要是天津电气传动研究所首先研究设计,引用美国与前苏联一些资料在进行研发,自主研发较少.经过三十多年的研究开发,目前,有斜击式水轮机产品20个,这些斜击式水轮机产品还仅限于单喷嘴,单机容量也较小,通常在2000千瓦以内. 斜击式水轮机喷嘴出口的水流自离开喷嘴后,在进入转轮直至离开转轮的整个工作过程,不是在一个封闭系统内,而是在敞开的大气中进行,形成自由射流,并且同一时刻往往有3~4个斗叶在接受同一喷嘴流量大小不等的射流,使得斗叶的绕流情况复杂,单个斗叶根部的受力不均,从而引起整个机组的振动. 如何提高斜击式水轮机的单机容量,增大机组的出力,提高斜击式水轮机转轮的效率,这无疑是件非常了不起的事情.从我国水力资源分布情况来看,在水头100~260米范围,出力在2000~20000千瓦的广大山区,选择混流式水轮机,结构复杂,机组运输、安装等均不方便,选择斜击式水轮机,虽然结构简单,机组运输、安装等均比较方便,但........