水轮机金属蜗壳水力设计方法研究

本文分析了目前水轮机金属蜗壳水力设计方法中存在的问题，提出了一种水轮机金属蜗壳水力设计的新方法。     

天生桥Ⅱ级水电站水轮机水力设计

本详细介绍了天生桥Ⅱ级电站水轮机水力设计过程，其中包括模型转轮参数的确定，蜗壳、导叶、尾水管的设计，重点介绍了模型转轮的研制、改造及试验。为高水头混流式水轮机水力设计与开发奠定了基础。     

水轮机焊接钢蜗壳的计算机辅助设计和制造(Ⅰ)

从水轮机蜗壳设计和生产的技术管理出发,在理论和实际应用上阐述了蜗壳CAD/CAM、图形处理的数学原理与实施方法。提出了一套用于蜗壳设计、制造和绘图的计算机软件。应用这套软件,便可自动完成蜗壳的水力设计、强度计算、下料计算、施工放样计算及成本计算,并能绘出全套设计图纸与生产管理图表。     

水轮机导叶控制规律的数值计算方法

针对已经知道的水轮机蜗壳进口测压管水头变化规律的水力过渡问题,提出了一种新的求解水轮机导叶运动规律的数值方法—特征线微增量法。这种方法与其他方法相比,具有程序简单,计算精度高,速度快的特点。     

回龙电站水泵水轮机蜗壳座环的设计

介绍了水泵水轮机组的工作方式及特点,水泵水轮机蜗壳座环在泵工况及水轮机工况的水力特性。通过强度计算,确定尾水管结构的设计原理,以及按照ASME锅炉及压力容器规范对尾水管上所有开孔采取补强措施后有效补强面积的计算方法。     

蒲石河水泵水轮机蜗壳座环设计的特点

详尽介绍了蒲石河水泵水轮机组的工作方式及特点。介绍了水泵水轮机蜗壳座环在泵工况及水轮机工况的水力特性,通过强度计算确定尾水管结构的设计原理及按照ASME锅炉及压力容器规范对尾水管上所有开孔采取补强措施后有效补强面积的计算方法,对相近电站的设计具有一定的参考意义。     

蜗壳流量系数探讨

以水轮机蜗壳内水流运动的理论基础为依据，结合流体力学和数学、几何学的原理，对蜗壳流理系数进行了定量分析，为应用蜗壳测流法测量水轮机流量提供了一种蜗壳流量系数的计算方法。     

发电设备流体动态数值解析高新技术的开发应用

通常认为,水轮机蜗壳向固定导叶和活动导叶提供的水流应当是一样的,然而事实并非如此。由予蜗壳中的水流转弯,还产生二次流,从而导致圃周方向和高度方向流态的明显不同．进而引起不等的水力损失。蜗壳中水流转弯处的水力损失主要是由于固定导叶的尾流引起的,特别是在蜗壳转角120°附近的水力损失较大。为了减少这种损失,提高水轮机效率,就必须掌握流道内部流态,明确损失发生机理,比较准确地找出发生水力损失的具体部位。     

可逆式水泵水轮机的若干设计问题

本文对可逆式水泵水轮机的水力和结构设计,从理论到实践作了较为详尽的介绍。分别对可逆式转轮的水力及结构设计、导水机构及蜗壳、尾水管设计、吸出高度的选定以及效率换算问题作了评述。     

水轮机差压法及超声波法效率试验软件的设计及实现

水轮机效率试验是评价水轮机性能的重要指标。目前,国内效率试验的做法通常是要根据试验使用的方法（如蜗壳差压法和超声波法等）,选择特定的数据采集硬件结合自行开发的软件进行。文中设计开发了一套可采用蜗壳差压法或超声波法进行水轮机效率试验的软件测试系统,数据采集的硬件选用USB-4711数据采集卡,软件采用Delphi语言。文中介绍了该系统的功能特点以及设计思路。     

230m水头段水轮机过流部件水力设计

介绍在230m水头段水轮机过流部件的水力设计方法、分析手段,以及在水力设计中的一些认识,最终通过模型试验对优化成果进行了验证,肯定了过流部件水力优化方法对巨型水轮机的积极意义。     

阻力型水平轴水轮机水动力及尾流特性分析

水轮机是水能利用与水力发电的核心技术装备。传统的升力型水平轴水轮机需满足一定流速条件才可获得既定的效率,因此该型水轮机并不适用于流速较低的区域。为了拓展水平轴水轮机的适用范围,依据阿基米德螺旋线原理,设计了两种具有不同旋叶倾角的新型阻力型水平轴水轮机,并采用计算流体力学方法对二者的水动力及尾流特性进行了三维数值模拟研究。结果表明,变角水轮机在尖速比为0.5～2.0的范围内具有更高的功率系数,且其峰值功率系数相比定角水轮机提升了16%。此外,与一些文献中所报道的升力型水轮机在尖速比为0.5～2.0的范围内相比,变角水轮机也具有较高的功率系数。以尖速比为1.5为例,其功率系数相比至少提升了60%以上。与此同时,变角水轮机在全尖速比范围内具有更低的推力系数,但其性能波动比定角水轮机要明显。流场分析显示,两种阻力型水平轴水轮机的后方均出现了呈环状螺旋形的叶尖涡带和呈条状的毂涡带,而变角水轮机的叶尖涡带和毂涡带的连续性更强,向下游发展的轨迹也更长。此外,变角水轮机的尾流恢复比定角水轮机更快。研究结果揭示了阻力型水平轴水轮机的水动力及尾流特性,为其优化设计和推广应用提供了一定的参考依据。     

水轮机模式液力透平流道式导叶的优化

由于水轮机模式液力透平级间导叶水头损失占比高达40%,需要对液力透平级间导叶进行研究。在可选的级间导叶中,流道式导叶正反导叶连为一体,流道相对独立,是一种水力性能较好的级间导叶。本文基于水力原动机理论,将水流环量概念贯穿液力透平流道设计全过程,设计了与水轮机模式液力透平转轮相匹配的流道式级间导叶,并采用正交试验的优化算法,对水头影响较大的因素,包括导叶包角φ、正导叶出口角 、反导叶宽度 、流道外壁最大直径 ,各取4个水平进行正交试验方案的设计。通过CFD数值计算,分析各个方案的性能,找出了各因素对导叶性能的影响规律,在此基础上获得了效率较高的导叶模型,并研究了水力性能、叶片表面压力分布及叶片内部流动规律。研究表明：各个参数对效率的影响力中, 最大, 最小;对水头的影响力中, 最大,φ最小。优化后的模型在设计工况点效率提高了5.83%,应用水头提高了7.15%,级间导叶损失降低了1.16%,导叶表面压力过渡更加均匀,叶片内部水流流态更加平稳,满足液力透平对于高余压液体的能量回收要求。本研究可以为水轮机模式液力透平流道式导叶的选型和优化提供参考。     

基于能量传递函数法的风电机组液压变桨距系统的建模及仿真

液压变桨距系统作为风力发电机组的重要组成部分,对保证风电机组的正常运行起着至关重要的作用。能量传递函数法是在功率键合图基本理论基础上,提出的一种对多能量耦合系统进行建模的方法。本文利用能量传递函数法对变桨距液压系统进行建模,为风电机组变桨距控制策略的研究以及控制算法的改进提供了精确的对象模型。通过对仿真结果的分析,证明了这种建模方法的正确性和有效性。     

大型水轮机技术经济分析软件包开发

大型水轮机技术经济分析软件包包括以下四个组成部分［１］：１．大型水轮机主要技术经济参数数据库管理系统；２．大型水轮机设备选型及方案论证程序系统；３．大型水轮机主要技术经济指标优化程序系统；４．大型水轮机产品经济分析程序系统。软件设计采用结构化设计方法。其中，系统主菜单采用汉化下拉式菜单。系统菜单程序采用ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋３．１语言编写，而系统中的数据库管理程序及其它应用程序则分别采用Ｆｏｘｐｒｏ２．５语言及ＦＯＲＴＲＡＮ７７结构化语言编写。岩滩、龙羊峡及正大兴建的三峡水电站水轮机技术经济分析是该软件成功应用的实例。     

多级蒸汽轮机级组的最优化

以每级的出口汽流角α１、α２，圆周速度μ和出口轴向分速Ｃ２为优化变量，以级组设计工况内效率为目标函数，考虑多种强度和气动约束，提出了一个蒸汽轮机级组的优化方法，并以３级级组为例进行了计算。     

Dynamic behavior of an island power system with variable‐pitch wind turbines under high renewable energy penetration and high wind speed

High penetration of renewable energy in a power system may cause the problem of power dispatching and stability. The detailed dynamic behavior analysis for such a system is therefore important to the planning and operation of the power system. This study discussed the dynamic characteristics of an island power system with variable‐pitch wind turbines under high wind speed and high small hydraulic output power. The system primarily consisted of three diesel engine power generation systems, three constant‐speed variable‐pitch wind turbines, a small hydraulic induction generation system, and lumped static loads. The maximum penetration of renewable energy in this system could reach almost 60%. Detailed models based on MATLAB/Simulink were developed to cater for the dynamic behavior of the system. The results suggested that this island power system can operate stably in this operational mode with the help of variable‐pitch wind turbines. This study can serve as an important reference for planning, operation, and further expansion of island power systems. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

负载工况水轮机变速运行仿真研究

针对变速水电机组调节控制的研究需求,本文在研究可变速水轮机调速控制系统动态模型和控制策略的基础上,搭建了可变速水电机组的MATLAB/Simulink仿真平台,开展了变速水轮机组大幅度增/减负荷动态过程仿真,分析了电液随动系统接力器动作速度限制、电液随动系统滞后时间对变速机组减负荷过程的影响。仿真研究表明：（1）本文提出的基于接力器行程误差、转速误差的双闭环PID控制器能够同时实现水轮机转速、导叶开度的无差调节;（2）变速机组大幅度减负荷过程对水轮机而言相当于常规水电机组的甩负荷过程,伴随着转速、水压过高/低的情况;（3）电液随动系统滞后时间、动作速度对变速水轮机负载工况下转速、接力器行程、水轮机水压、单位参数的动态响应过程影响显著,限制了负载工况一次调频、负荷调节的幅度。     

基于代转角测量的水轮机桨叶开口调整研究

针对水轮机检修现场桨叶转角无法准确测量进而影响桨叶开口调整的难题,研究并提出了基于代转角测量的水轮机桨叶开口现场调整方法。阐述了水轮机桨叶代转角的定义以及代转角的测量计算方法;根据桨叶开口转换比例系数以及相邻桨叶之间的相互影响确定了调整垫片厚度修正值;应用该方法对某灯泡贯流式水轮机的桨叶开口实施了调整。实践结果表明,该方法能同时有效地提高水轮机桨叶的开口均匀性和转角同步性,从而改善水轮机的水力性能,提升能效和运行稳定性。     

磁悬浮无摩擦双转子发电机

通过实验设计了一种立式磁悬浮无摩擦风力洋流发电机组。它是由发电平台中心轴,风力涡轮机,水轮涡轮机三个部分组成,风力涡轮机耦合连接发电机的内转子,水轮涡轮机耦合连接发电机的外转子,在风力、水力的作用下,这两个涡轮机绕发电平台中心轴做相互逆向旋转,带动发电机的内转子和外转子逆向旋转发电,将产生1+12的发电效果。发电机组设计可大可小、可单独使用,也可有多个组合进行阵列式开发、可固定式的、也可半潜船漂浮移动式的、可建立在任何有风能、有水流的江河湖海等地,也可矗立在大漠风暴之中。它可以制式化地大规模生产,使大规模开发利用风能和水能成为可能。