本发明专利技术涉及一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置，包括多个柔性叶片型止漏机构，柔性叶片型止漏机构包括柔性叶片和可调电活性聚合物层，柔性叶片设置于转轮上冠间隙以及转轮上冠出口位置，柔性叶片的内部设置可调电活性聚合物层，柔性叶片型止漏机构之间设置无线式流速传感器，无线式流速传感器和可调电活性聚合物层的电源线分別连接伺服稳压馈电器，伺服稳压馈电器连接有下位机，下位机与无线式流速传感器均与物联网智能控制器通信连接。本发明专利技术设置可调电活性聚合物层可以通过伺服稳压馈电器调整姿态，当水流从转轮四周沿上冠间隙进入间隙腔内，柔性叶片为水提供离心力，在离心力作用下，上冠腔内的水被排出达到止漏效果。上冠腔内的水被排出达到止漏效果。上冠腔内的水被排出达到止漏效果。
【技术实现步骤摘要】
一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置
[0001]本专利技术涉及水电工程
，具体涉及一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置。
技术介绍
[0002]水轮发电机组是水电站的核心部件，是维持电网平衡的重要设备，水轮机运行过程中的泄漏损失是影响水泵水轮机工作效率的重要原因。其中上冠泄漏是最主要的泄漏形式之一，上冠泄漏对整个水轮机组的效率和安全性具有重要影响，改变着内流场结构，不仅导致机组性能大幅下降，还改变了机组轴向力，引起机组振动和噪声，严重的将造成机组结构破坏等事故。针对水轮机上冠泄漏的控制，目前普遍采用的止漏措施是迷宫环密封、上冠间隙密封，但机械密封易发生磨损、需定期检修。如CN202673542U，水轮机顶盖结构、CN201661405U，一种新型转轮上止漏环、CN115638072A，混流式水轮机止漏方法或CN113431724A，一种用于水涡轮机的混流式转轮装置。
[0003]因此亟需一种不易磨损并且可以实现止漏的上冠止漏装置满足水轮发电机工作要求。
技术实现思路
[0004]本专利技术为解决现有迷宫环密封止漏装置易发生磨损、需定期检修的问题，提供了一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置，设置柔性叶片型止漏机构包括柔性叶片和可调电活性聚合物层，物联网智能控制器根据无线式流速传感器检测的流量数据，通过下位机调节伺服稳压馈电器的电量输出控制可调电活性聚合物层形态，当水流从转轮四周沿上冠间隙进入间隙腔内，柔性叶片型止漏机构在离心力作用下能起到很好的止漏效果。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置，包括转轴、转轮上冠、无线式流速传感器、伺服稳压馈电器和物联网智能控制器，所述转轮上冠的顶端设有多个柔性叶片型止漏机构，所述柔性叶片型止漏机构包括柔性叶片和可调电活性聚合物层，所述柔性叶片设置于转轮上冠间隙以及转轮上冠出口位置；柔性叶片的侧部纵向阵列开设有多个一字型通槽，所述一字型通槽内设置可调电活性聚合物层，沿柔性叶片的中线靠近柔性叶片上端面的边缘设置可调电活性聚合物层；柔性叶片型止漏机构之间设置无线式流速传感器，所述无线式流速传感器和可调电活性聚合物层的电源线穿过转轴分別连接伺服稳压馈电器，所述伺服稳压馈电器连接有下位机，所述下位机与无线式流速传感器均与物联网智能控制器通信连接；所述物联网智能控制器根据无线式流速传感器检测的流量数据，通过下位机调节伺服稳压馈电器的电量输出控制可调电活性聚合物层形态。
[0006]作业原理：在水轮机转动时无线式流速传感器对上冠间隙水体流速进行检测，无线式流速传感器将检测参数传输至物联网智能控制器，物联网智能控制器通过流速以及水轮机转动方向对下位机输入控制指令，下位机驱动伺服稳压馈电器，使其输出电能，可调电
活性聚合物层会根据伺服稳压馈电器输出电量的大小产生不同程度的收缩，进而柔性叶片在左右不平衡拉力作用下产生翼型弯曲，翼型弯曲方向由转轮转向决定，翼型弯曲程度由无线式流速传感器所测流量决定。柔性叶片为水提供离心力，在离心力作用下，上冠腔内的水被排出，起到较好的止漏效果。
[0007]进一步地，多个所述柔性叶片型止漏机构沿转轮上冠的圆周等角度阵列，多个所述无线式流速传感器与多个所述柔性叶片交叉设置。
[0008]所述无线式流速传感器的数量为多个，首先提高了检测精度，其次无线式流速传感器沿转轮上冠的圆周等角度阵列，确保了转轮上冠质量的平衡。
[0009]进一步地，所述柔性叶片的翼型为NACA翼型，柔性叶片的进口角为90
°
、出口角为85
°
~95
°
，柔性叶片的叶片包角
‑2°
~2
°
，柔性叶片的叶缘处可变位移为
‑
10~10 cm。
[0010]水轮机作业时需要进行正反转，因此柔性叶片要满足正反转要求，对柔性叶片的进口角、出口角以及叶片包角和叶缘处可变位移进行设计，从而确保柔性叶片弯曲方向随转轮旋转方向变化。水轮机需在不同工况下作业，其泄流量随工况变化，因此柔性叶片提供的离心力要满足不同排水量要求，对柔性叶片的叶片包角进行可变设计，从而确保柔性叶片离心力随泄漏量变化。
[0011]进一步地，所述转轮上冠的半径为R，所述柔性叶片的厚度为0.01 R ~0.05 R，柔性叶片的叶缘外径为0.9R
±
0.1R，柔性叶片的叶根内径为0.6R
±
0.1R，柔性叶片的宽度为0.05R
±
0.01R。
[0012]柔性叶片的尺寸与转轮上冠的半径相关，从而确保柔性叶片在离心力作用下有较好的止漏效果。
[0013]进一步地，所述柔性叶片型止漏机构数量为2~4个。
[0014]进一步地，所述柔性叶片为柔性复合材料制成的NACA翼型结构，柔性叶片的底部通过螺栓与转轮上冠固定；所述柔性复合材料包括芳香族聚酰胺纤维织物、超高分子量聚乙烯纤维织物、脂肪族聚酯纤维织物和脂肪族聚酰胺纤维织物中的一种或多种组合。
[0015]柔性叶片采用柔性复合材料制成，形变性能较好。
[0016]进一步地，所述可调电活性聚合物层为可调电活性聚合物制成的片体结构，所述可调电活性聚合物包括电致伸缩接枝弹性体电活性聚合物。
[0017]进一步地，所述物联网智能控制器包括无线模块和上位机。
[0018]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术可以达到水轮机上冠止漏效果，并且相较于现有的迷宫环密封环进行密封具有不易磨损，无需定期检修更换的优点。转轮上冠的顶端设有多个柔性叶片型止漏机构，所述柔性叶片型止漏机构包括柔性叶片和可调电活性聚合物层，所述柔性叶片设置于转轮上冠间隙以及转轮上冠出口位置；柔性叶片的侧部纵向阵列开设有多个一字型通槽，所述一字型通槽内设置可调电活性聚合物层，沿柔性叶片的中线靠近柔性叶片上端面的边缘设置可调电活性聚合物层。
[0019]可调电活性聚合物层会根据伺服稳压馈电器输出电量的大小产生不同程度的收缩，进而柔性叶片在左右不平衡拉力作用下产生翼型弯曲，翼型弯曲方向由转轮转向决定，翼型弯曲程度由无线式流速传感器所测流量决定。柔性叶片为水提供离心力，在离心力作
用下，上冠腔内的水被排出，起到较好的止漏效果。
[0020]（2）本专利技术设计了一套完整的调电活性聚合物层控制方案。首先设置有无线式流速传感器对流量数据进行检测，接着通过无线通信手段将流量数据上传至物联网智能控制器，物联网智能控制器根据无线式流速传感器检测的流量数据，通过下位机调节伺服稳压馈电器的电量输出控制可调电活性聚合物层形态。从而使柔性叶片型止漏机构与水轮机正反转相匹配。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置的结构示意图之一；图2为本专利技术一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置的柔性叶片型止漏机构结构示意图之一；图3为本专利技术一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置的柔性叶片型止漏机构结构示意图之二；图4为本专利技术一种可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置，包括转轴（7）、转轮上冠（1）、无线式流速传感器（4）、伺服稳压馈电器（5）和物联网智能控制器（6），其特征在于，所述转轮上冠（1）的顶端设有多个柔性叶片型止漏机构，所述柔性叶片型止漏机构包括可调电活性聚合物层（2）和柔性叶片（3），所述柔性叶片（3）设置于转轮上冠（1）间隙以及转轮上冠（1）出口位置；柔性叶片（3）的侧部纵向阵列开设有多个一字型通槽，所述一字型通槽内设置可调电活性聚合物层（2），沿柔性叶片（3）的中线靠近柔性叶片（3）上端面的边缘设置可调电活性聚合物层（2）；柔性叶片型止漏机构之间设置无线式流速传感器（4），所述无线式流速传感器（4）和可调电活性聚合物层（2）的电源线穿过转轴（7）分別连接伺服稳压馈电器（5），所述伺服稳压馈电器（5）连接有下位机，所述下位机与无线式流速传感器（4）均与物联网智能控制器（6）通信连接；所述物联网智能控制器（6）根据无线式流速传感器（4）检测的流量数据，通过下位机调节伺服稳压馈电器（5）的电量输出控制可调电活性聚合物层（2）形态。2.根据权利要求1所述的一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置，其特征在于，多个所述柔性叶片型止漏机构沿转轮上冠（1）的圆周等角度阵列，多个所述无线式流速传感器（4）与多个所述柔性叶片（3）交叉设置。3.根据权利要求1所述的一种可调式叶片型水轮机上冠止漏装置，其特征在于，所述柔性叶片（3）的翼型为NACA翼型，柔性叶片（3）的进口角为90
°
、出口角为85
°
...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴卫东，王正伟，李磊，赵卫强，刘旭阳，严单单，庞嘉扬，
申请(专利权)人：河南洛宁抽水蓄能有限公司，
类型：发明
国别省市：
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