降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法

摘要

本发明涉及降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法，通过优化冲击式水轮机安全保护机构的工作面结构来改变它与射流相互作用后的受力方向，使其受冲击力方向通过转动轴心，作用力臂为零，从而实现冲击式水轮机安全保护机构因受射流冲击而产生的水力矩在理论上降低至零。因此，接力器只需克服系统摩擦力运动，进而实现了降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的设计。

权利要求

1.一种降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法，其特征是：将冲击式水轮机安全保护机构与射流一次作用表面，即工作面(1)设计成以一光滑、对称型线(2)为旋转曲线绕冲击式水轮机安全保护机构的转动轴心(3)旋转的一段圆弧面，当其参与射流调解工作时，冲击式水轮机安全保护机构所受到的因射流冲击而产生的冲击力的大小由下式计算得来：式中：

F----冲击力(N)

dF----单元力(N)

P----压强(Pa)

----曲面方向

ds----单元面积(m2)

单元力dF的方向与冲击式水轮机安全保护机构工作面单元面积ds的方向 一致，通过其转动轴心(3)，因此，冲击力F的作用方向也通过转动轴心(3)；

在作用过程中，冲击式水轮机安全保护机构相对其转动轴所承受的水力矩通过公式(2)计算得来：式中：

M----冲击式水轮机安全保护机构所受水力矩(N·m)L----力臂(m)

在冲击式水轮机安全保护机构作用的过程中，接力器(4)是动力来源，冲击式水轮机安全保护机构所受的因与射流相互作用而产生的水力矩越大，则控制冲击式水轮机安全保护机构移动所需的接力器的操作容量就越大；反之，接力器的操作容量就越小；

冲击式水轮机安全保护机构所受的因与射流相互作用而产生的冲击力F的作用方向通过转动轴心(3)，则力臂L为零，根据公式(2)得出：冲击式水轮机安全保护机构因受射流冲击而产生的水力矩在理论上降低至零，接力器(4)只需克服系统摩擦力运动，实现了降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的设计。

说明书

降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法。背景技术：

[0002] 在冲击式水轮机喷嘴头部的外壳上均装有外调节安全保护机构，其作用是控制已离开喷嘴后的射流方向，是冲击式水轮机机组关键部件，对机组安全运行至关重要。通常对于冲击式水轮机安全保护机构的设计会导致当它与射流相互作用时产生较大水力矩。由于冲击式水轮机安全保护机构的接力器的操作容量大小由系统摩擦力和冲击式水轮机外调节机构所受的因与射流相互作用而产生的水力矩两部分决定。因此，冲击式水轮机安全保护机构所受水力矩越大，则控制冲击式水轮机安全保护机构移动所需接力器的操作容量就越大；反之，接力器的操作容量就越小。所以，通常的设计方法需要更大的接力器操作容量。发明内容：

[0003] 本发明的目的是公开一种降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法。本发明的技术方案为：一种降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法，通过优化冲击式水轮机安全保护机构的工作面结构来改变它与射流相互作用后的受力方向，使其所受的因射流冲击而产生的水力矩在理论上降低至零，接力器只需克服系统摩擦力运动，进而实现了降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的设计。

[0004] 图1为冲击式水轮机喷射机构结构图，展示了冲击式水轮机安全保护机构的安装位置，图1中为冲击式水轮机安全保护机构的初始位置，此时没有参与调解射出水流5的方向，即处于非工作状态。图2为冲击式水轮机安全保护机构的工作状态，通过接力器操作冲击式水轮机安全保护机构绕转动轴转动，实现改变射出水流6的方向；图3、图5为冲击式水轮机安全保护机构的结构图，本发明中将冲击式水轮机安全保护机构与射流一次作用表面，即工作面(1)设计成以一光滑、对称型线2(图4中所示)为旋转曲线绕冲击式水轮机安全保护机构的转动轴3旋转的一段圆弧面。当其参与射流调解工作时，冲击式水轮机安全保护机构所受到的因射流冲击而产生的冲击力如图6所示，该力的大小由下式计算得来：

[0005]

[0006] 式中：

[0007] F----冲击力(N)

[0008] dF----单元力(N)

[0009] P----压强(Pa)

[0010] ----曲面方向

[0011] ds----单元面积(m2)

[0012] 单元力dF的方向与冲击式水轮机安全保护机构工作面单元面积ds的方向 一致，通过其转动轴心3，因此，冲击力F的作用方向也通过转动轴心3。

[0013] 在作用过程中，冲击式水轮机安全保护机构相对其转动轴所承受的水力矩通过公式(2)计算得来。

[0014]

[0015] 式中：

[0016] M----冲击式水轮机安全保护机构所受水力矩(N·m)

[0017] L----力臂(m)

[0018] 在冲击式水轮机安全保护机构作用的过程中，接力器4是动力来源，冲击式水轮机安全保护机构所受的因与射流相互作用而产生的水力矩越大，则控制冲击式水轮机安全保护机构移动所需的接力器的操作容量就越大；反之，接力器的操作容量就越小。

[0019] 冲击式水轮机安全保护机构所受的因与射流相互作用而产生的冲击力F的作用方向通过转动轴心3，则力臂L为零，根据公式(2)得出：冲击式水轮机安全保护机构因受射流冲击而产生的水力矩在理论上降低至零，接力器4只需克服系统摩擦力运动，实现了降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的设计。

[0020] 工作原理：

[0021] 在冲击式水轮机安全保护机构的作用过程中，接力器是其动力来源，接力器的操作容量大小由系统摩擦力和冲击式水轮机安全保护机构受因与射流相互作用而产生的水力矩两个因素决定。因此，冲击式水轮机安全保护机构所受的因与射流相互作用而产生的水力矩越大，则控制冲击式水轮机安全保护机构移动所需的接力器的操作容量就越大；反之，接力器的操作容量就越小。冲击式水轮机安全保护机构所受水力矩是由射流冲击力和力臂两个因素决定，射流冲击力的大小是由射流和冲击式水轮机安全保护机构工作面相互作用决定的，在一定的射流条件下是难以改变的。本发明通过优化冲击式水轮机安全保护机构的工作面结构来改变它与射流相互作用后的受力方向，使冲击力方向通过其转动轴心，则力臂为零，从而实现冲击式水轮机安全保护机构因受射流冲击而产生的水力矩在理论上降低至零。接力器只需克服系统摩擦力运动，进而实现了降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的设计。附图说明:

[0022] 图1冲击式水轮机喷射机构结构图

[0023] 图2冲击式水轮机安全保护机构工作状态示意图

[0024] 图3冲击式水轮机安全保护机构结构图

[0025] 图4冲击式水轮机安全保护机构工作面型线图

[0026] 图5冲击式水轮机安全保护机构P向视图

[0027] 图6安冲击式水轮机安全保护机构工作面受力方向示意图具体实施方式：

[0028] 如图3、图4所示，一种降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的方法，冲击式水轮机安全保护机构与射流一次作用表面，即工作面1设计成以一光滑、对称型线2为旋转曲线绕冲击式水轮机安全保护机构的转动轴3旋转的一段圆弧面，当冲击式水轮机安全保护机构处于工作状态时，即冲击式水轮机安全保护机构参与射流调解的过程中，冲击式水轮机安全保护机构所受到的因射流冲击而产生的冲击力大小由公式(1)计算得来：

[0029]

[0030] 式中：

[0031] F----冲击力(N)

[0032] dF----单元力(N)

[0033] P----压强(Pa)

[0034] ----曲面方向

[0035] ds----单元面积(m2)

[0036] 如图6所示，单元力dF的方向与冲击式水轮机安全保护机构工作面单元面积ds的方向 一致，通过其转动轴心3。因此，冲击力F的作用方向也通过转动轴心3。

[0037] 在作用过程中，冲击式水轮机安全保护机构相对其转动轴所承受的水力矩通过公式(2)计算得来。

[0038]

[0039] 式中：

[0040] M----冲击式水轮机安全保护机构所受水力矩(N·m)

[0041] L----力臂(m)

[0042] 在冲击式水轮机安全保护机构作用的过程中，接力器4(如图1所示)是动力来源，冲击式水轮机安全保护机构所受的因与射流相互作用而产生的水力矩越大，则控制冲击式水轮机安全保护机构移动所需的接力器的操作容量就越大；反之，接力器的操作容量就越小。冲击式水轮机安全保护机构所受的因与射流相互作用而产生的冲击力F的作用方向通过转动轴心3，则力臂L为零，根据公式(2)得出：冲击式水轮机安全保护机构因受射流冲击而产生的水力矩在理论上降低至零，接力器4只需克服系统摩擦力运动，实现了降低冲击式水轮机安全保护机构接力器操作容量的设计。