老龙口电站1号机低负荷运行尾水管压力脉动处理浅析

老龙口电站i号水轮机在低负荷运行时,尾水管中形成涡带,使尾水管水流发生周期性变化引起压力脉动,形成强烈的噪音和较大的振动。针对这一情况,通过对尾水管补气装置的改造,减轻了机组在低负荷运行中引起压力脉动和振动,确保机组安全稳定运行。图5幅,表1个。     

乌鲁瓦提水电厂尾水管气蚀原因分析及防治措施

结合乌鲁瓦提水力发电厂检修实践，简述了水电厂尾水管产生气蚀的主要原因，详细介绍了防治措施、处理方法以及施工工艺。     

丰满水电站3^#水轮机尾水管钢板里衬脱落分析

根据现场测试资料，分析了造成丰满３＃水轮机尾水管气蚀、振动破坏的原因，提出了改善机组运行的工程措施。     

混流式水轮机尾水管压力脉动研究综述

混流式水轮机尾水管压力脉动是造成机组运行不稳定的重要原因，严重的脉动甚至会威胁厂房的安全，而尾水管涡带是产生压力脉动的首要原因。所以，混流式水轮机尾水管涡带的研究对解决压力脉动有着十分重要的意义。为此，就混流式水轮机尾水管压力脉动的研究，即从理论研究、模型实验、数值模拟和真机试验4个方面。重点阐述在部分负荷、满负荷以及超负荷工况下的尾水管涡带特性参数变化的特点，介绍数值模拟方法在解决尾水管振动问题上的优缺点以及目前在真机试验上检测尾水管振动的新方法，从而也提出解决尾水管压力脉动的几个途径。     

三峡左岸电站VGS 机组真机与模型压力脉动对比分析

为了解真机在不同运行水头下的压力脉动、振动、摆度与噪声等稳定性参数及水轮机效率,分析真机实测试验结果与模型试验结果的相互关系,划分机组稳定运行区域和指导机组优化运行,三峡水力发电厂于2006年开展了135～156m升水位机组稳定性与能量性能试验.本文就升水位过程8F机组(VGS)压力脉动作了详细分析,发现模型试验中出现的高部分负荷特殊压力脉动带在升水位(141～155m)真机试验中不明显,在升水位过程,真机在特殊压力脉动带的幅值有增大的趋势但增幅很小,主频也与模型不一致,模型试验结果约为2倍和4倍转频,而在真机中是0.3Hz的尾水管涡带频率.     

小浪底水电站水轮机水力振动监测与评估

为准确掌握小浪底水轮机允许运行边界条件,采用非旋转设备振动测量评价方法,在水轮机尾水管进人门处水平方向安装低频振动位移传感器,通过测量不同负荷工况下尾水管水平振动、顶盖水平/垂直振动与水轮机顶盖下腔、蜗壳进口、尾水管进人门、尾水管扩散段等处压力脉动变化数据,得出尾水管水平振动与压力脉动峰峰值变化趋势呈现一致性,结合测量数据、尾水管进人门现场噪声情况和模型水轮机综合特性曲线对水轮机运行稳定性进行了分析和评估,验证了真机运行特性与模型水轮机综合特性曲线的一致性,证明了用尾水管水平振动衡量尾水管内水力因素影响是进行水轮机水力振动评估的有效手段。     

基于流固耦合数值方法的尾水涡带诱发尾水管振动分析

流体域运用切应力输运模型封闭时均化Navier-Stokes方程,固体域采用Newmark方法求解固体振动方程,流体和固体耦合作用面通过运动条件和动力条件考虑流固耦合作用,建立了尾水管-管内湍流流固耦合模型.进行了尾水管内部非定常周期性湍流计箅和尾水管本身涡致振动时程响应计算,并依据结果对尾水涡带和压力脉动的主要性质和尾水管振动特征进行分析.结果表明,建立的分析模型用于计算尾水压力脉动和尾水管振动响应是合理可行的,对于尾水管体形优化设计和水电站厂房结构的振动分析具有积极意义.     

三峡工程右岸电厂水轮机尾水肘管里衬制作工艺

尾水管结构简介 尾水管为弯肘形，总高度(从导水机构中心线至尾水管底部最低点)为30m，总长度(机组中心线至尾水管出口断面)为50m。从转轮出口开始直至水流速度不大于6m／s的尾水管肘管内壁，以及支墩鼻端都安装了钢板里衬，支墩鼻端里衬长度延伸至中墩两边的直线段500mm。钢板里衬自基础环开始延伸至肘管出口至机组中心线17.5m处，从转轮出口开始的一段高度为1.5m的里衬(包括基础环的一部分)为不锈钢，其余部位为Q235B。     

龙羊峡水电厂4号机组稳定性试验

龙羊峡水电厂4号机组于1989年6月投入试运行,至1990年10月运行近10000h。运行中的突出问题是存在一个较宽的不稳定工况区,当负荷为120～220MW时,尾水管中低频(涡带频率,下同)水压脉动值较大,出现尾水机组的出力摆动,机组的各部振动也偏大,而尾     

李家峡水电站尾水管模板的设计与施工

在水电站厂房的模板工程中，尾水管模板是最复杂的模板之一，尾水管模板的特点是：形状复杂，体积庞大，制作安装的精度要求很高。李家峡水电站共装五台机组，尾水管结构分两种基本型式即４Ｈ型和ＧＥ型，其中后一种国内使用较少，无论尾水管的体型还是模板形式，与前一种都有较大的不同，本文较详细论述了后一种尾水管模板和结构设计，模板加工，安装和混凝土浇筑，期望在以后类似尾水管模板设计上对同行有借鉴作用。     

轴流式水轮机模型飞逸过程三维湍流数值模拟

通过作者建立的非稳态过程三维湍流数值模拟方法,模拟了轴流式水轮机模型飞逸过程,并进行了其三维数值湍流计算,获得了机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。计算结果表明,所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

水力发电引水系统水体共振的数值模拟

分析了某水力发电厂水轮机组在紧急关机试验过程中出现的异常强烈的振动现象。考虑水为可压缩黏性流体，采用瞬态动力响应仿真软件，按照原型参数对水体共振进行数值模拟。研究了冲击载荷引起的水体自由振荡信号，得到水体振荡主频率。在引水管末端用平板的横向振动引入压强扰动，观察到强迫振动频率接近水体主频率时发生共振，而且在整个引水管内的水体都有较强烈响应，证实了水体共振发生的可能性。对共振发生时的压强信号进行小波分解，发现引水系统的压强信号中响应幅度最大的小波分量的频率低于强迫振动频率。计算结果还表明水的黏性和壁面粘附条     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF CHARACTERISTIC FREQUENCY IN UNSTEADY HYDRAULIC BEHAVIOUR OF A LARGE HYDRAULIC TURBINE

The features of unsteady flow such as pressure variation and fluctuation in a large hydraulic turbine usually lead to the instability of operation.This article reports the recent in site investigation concerning the characteristic frequencies in pressure fluctuation,shaft torsional oscillation and structural vibration of a prototype 700 MW Francis turbine unit.The investigation was carried out for a wide load range of 200 MW-700 MW in the condition of water head 57 m-90 m.An extensive analysis of both time-history and frequency data of these unsteady hydraulic behaviours was conducted.It was observed that the pressure fluctuation in a draft tube is stronger than that in upstream flow passage.The low frequency with about one third of rotation frequency is dominative for the pressure fluctuation in part load range.Also the unsteady features of vibration of head cover and torsional oscillation of shaft exhibited the similar features.Numerical analysis showed that the vibration and oscillation are caused by vortex rope in the draft tube.In addition,a strong vibration with special characteristic frequency was observed for the head cover in middle load range.The pressure fluctuation in the draft tube with the same frequency was also recorded.Because this special vibration has appeared in the designed normal running condition,it should be avoided by carefully allocating power load in the future operation.     

多机系统水力振动与能量损失分析

针对多机系统的机组振动差异问题,采用RANS-LES数值计算方法,模拟一管双机组内部流场,利用监测点压力脉动信息分析过流部件的振动强度,计算能量损失与机组效率。结果表明,部分开度下,岔管的水流分配不平衡导致两机组流场存在差异,影响过流部件压力脉动与振动强度。数据对比发现2号机组尾水管涡带极不稳定,振动更强,导致能量损失更多,效率下降更严重。     

ANALYSIS AND ESTIMATION OF HYDRAULIC STABILITY OF FRANCIS HYDRO TURBINE

With the development of large-capacity hydro turbines, the hydraulic instability of hydro turbines has become one of the most important problems that affect the stable operation of the hydro-electric units. The hydraulic vibration and unstable operation of Francis hydro turbines are primarily caused by the unsteady pressure pulsations inside draft tubes. The forced rotating vortex core at the runner exit and the channel vortices inside Francis turbine runners are origins of the unsteady pressure pulsations when operating at partial load. This paper briefly analyzes the hydraulic instability of operation caused by the vortex core and channel vortices at partial load, then, presents a way to estimate the hydraulic stability by calculation of the flow behavior at the runner exit. The validity of estimation is examined by comparison with experimental data. This will be helpful to evaluate the alternative design and predict the hydraulic stability for both the prototype and model hydro turbines.     

尾水管脉动压力及扩散方式的研究

许多研究成果表明，影响水轮机水力稳定性有多种因素，其中一个重要因素是尾水管内水流的压力脉动。由于各种原因产生的高频和低频的压力脉动会使尾水管内部产生严重的空蚀破坏或者诱发水轮机叶片产生振动等问题。为此，结合广西百色水利枢纽工程尾水系统进行了水力学试验，量测了尾水管的脉动压力，得出不同工况下尾水管的水流特性。对于作为水轮机能量恢复装置的尾水管，还比较了两种不同设计方案的优劣。     

贯流式机组水力脉动荷载对水电站厂房结构的影响

基于流固耦合的瞬态动力分析,研究了贯流式机组尾水管内涡带水力脉动的作用形式,并分析了作用于厂房和厂房基础的振动波形和动力响应。最后研究了尾水管内脉动水压力荷载的简化模拟方法,旨在为贯流式水电站的结构分析和设计研究提供参考。     

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势，指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率的适用性不足。试验数据表明，定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势，在部分负荷高负荷段中呈“V”型分布，这种“V”型分布与尾水管固有频率相关；定导叶开度情况下，部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系；试验同时表明，部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响，是引起机组稳定性参数变化的主要原因。