水泵水轮机导叶间隙的影响因素及调整方法

水泵水轮机的导叶间隙对整个水轮发电机组的效率指标及安全稳定运行有着重要影响,通过分析和实际应用,本文总结了在水泵水轮机设计制造、安装过程中对导叶间隙影响的因素及调整方法。     

导叶不同开度下抽水蓄能机组水轮机工况内流特性分析

为了解抽蓄机组水轮机工况下活动导叶不同开度下的内流特性,以某抽水蓄能电站水泵水轮机为研究对象,基于SST k-ω湍流模型,进行活动导叶不同开度下全流道三维非定常数值模拟和分析,探讨活动导叶开度对过流部件内部流场的影响.结果表明:随着导叶开度的增加,水泵水轮机的流量增大,转轮力矩增大但增幅降低,效率先增大后降低.蜗壳整体上的压力沿周向分布比较均匀,从蜗壳进口到蜗壳出口均匀降低,水力损失较小;固定导叶形状及安放角与活动导叶搭配影响较大,小开度和大开度工况下活动导叶和固定导叶进口处水力损失大;压力变化线与进出口是否平行影响转轮内部流态,中开度转轮叶片做功最好;小开度工况下易产生偏心涡带,降低机组效率,不利于尾水管能量的回收,中开度工况下尾水管流态最好.研究结论对抽水蓄能机组运行提供了理论参考.     

活动导叶头部圆半径对水泵水轮机飞逸特性的影响研究

以中国某抽水蓄能电站水泵水轮机模型机为研究对象,通过改进活动导叶头部圆半径r,基于Realizable k-ε湍流模型,分析改进活动导叶头部圆半径r对水泵水轮机飞逸特性的影响,充分发挥水泵水轮机在抽水蓄能中的核心作用。结果表明：减小头部圆半径r至(r-0.313) mm,对机组“S”特性存在较佳的改善效果;飞逸工况下无叶区的高速水环逐渐减弱。流体由活动导叶进入转轮叶片流道的过程中,流体的速度由活动导叶出口附近逐渐增大,受高速水环的影响,在无叶区达到最大,随后速度逐渐减小进入转轮,保持在某个较大速度持续流动;飞逸工况下1～5流道转轮叶片进口端旋涡沿着流道逐渐扁平且向转轮叶片后移扩散。转轮叶片进口端旋涡附近压强变化整体呈下降趋势,在叶片进口端出现峰值,转轮叶片进口端旋涡附近压强大小随旋涡位移以及强度而变化;飞逸工况下尾水管的直锥管段分布着大量涡带,且涡带沿着弯肘段逐渐后移到扩散段。回流主要集中在尾水管扩散段边壁附近,在距离转轮中轴线300～500 mm处,回流逐渐减少。     

导叶开度对水泵水轮机泵工况零流量外特性和稳定性的影响

鉴于活动导叶开度对水泵水轮机泵工况下的零流量启动稳定性有重要影响,以陕西省引汉济渭工程三河口电站的水泵水轮机组为例,通过模型试验研究了活动导叶开度对泵工况零流量区扬程、功率及机组压力脉动特性的影响.结果表明,泵工况零流量下的扬程随活动导叶开度的增大出现较明显的驼峰现象;活动导叶开度越大,无叶区测点的压力脉动幅值越高,其...     

基于水轮机导叶转角推求导叶开度圆直径的方法

鉴于反击式水轮机活动导叶开度大多采用导叶转角描述,而在水电工程初步设计阶段开展的相关设计计算工作中,仍采用导叶开度圆直径描述现状,以活动导叶数为24只的圆柱式导水机构为基础,提出了水轮机导叶转角与导叶开度圆直径之间的转换公式。同时,通过对一系列典型导叶布置图的分析,结合数值分析方法,对公式中的修正系数给出了明确的解析表达式,并验证了表达式的可靠性。     

含沙水流中水轮机导叶的CAD

在本文中.根据奇点分布法和前人分析实验得到的含沙水流中固体颗粒的受力分析结果,利用“相对阻塞”和“相对抽吸”的观点,对含沙水流中水轮机导对进行了设计.并与传统方法设计的导叶进行模型试验比较,表明本文提出的导叶的水力效率高且耐磨蚀.图6参8     

水轮机导水部件流场的研究

采用数值分析与模型实验相结合的方法,对水轮机导水部件双列环列叶栅流场进行了分析研究。表明采用边界元法对水轮机双列环列叶栅流场进行预估与筛选是行之有效的。建立了水轮机固定导叶与活动导叶相对安放位置的关系式。得到了在清水和含沙水条件下两种活动导叶与固定导叶的最佳相对安放位置和流场的不同特性。     

多工况下高水头水泵水轮机压力脉动特性分析

为研究多工况下高水头水泵水轮机内部的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站水泵水轮机模型为例,采用SST湍流模型对非设计工况点下的水泵水轮机进行三维全流道非定常数值模拟,同时监测了固定导叶与活动导叶间、无叶区及尾水管处的压力脉动。结果表明,对于固定导叶与活动导叶之间的区域,水轮机工况下的压力脉动主频为叶片通过频率,而水泵工况下的最高扬程和最低扬程工况的主频分别为转频和叶片数通过的频率;对于无叶区,由于受到强烈的动静干涉效应,水轮机、水泵工况下的主频均为转轮叶片数通过频率,且脉动幅值较大;对于尾水管区域,直锥段处的频率分布规律与流量有关,水轮机小流量工况下,尾水管内主要为0.3倍转频的低频压力脉动,而水轮机大流量工况下,脉动频率主要以2.6倍转频为主。     

泰安抽水蓄能电站水泵水轮机安装技术

泰安抽水蓄能电站水泵水轮机由VOITH公司制造,本文叙述了该机的安装特点,分析座环与蜗壳的组焊、球阀及上下游延伸段的装配,导水机构的安装等施工中遇到的问题及处理,为设计和制造提出改进性的方案作参考.     

水泵水轮机四象限工况无叶区内流场PIV试验研究

鉴于PIV(粒子图像速度仪)是对流体机械内部流场进行试验研究的重要技术,以某模型水泵水轮机为例,设计搭建了模型试验台,并对试验部件进行可视化处理,利用PIV测试了水泵水轮机无叶区的四象限工况(8个开度)的内部流场,并对无叶区的速度内流分布经过PIVView3C后处理得到流线图和速度分布图。结果表明,最优开度的流线图优于导叶开度20°的内流流态,导叶开度20°的内流流态相比导叶开度5°较好,导叶开度5°的漩涡更加密集;导叶开度5°工况下的流场具有周期性变化趋势,是造成无叶区产生压力脉动的主要原因。     

水轮机模式液力透平新型空间导叶的优化

多级水轮机模式液力透平级间导叶损失占总损失的30%～40%,为提高透平水力性能,以新型空间级间导叶为例,按水力原动机理论设计新型空间导叶作为一个两级水轮机模式液力透平的级间导叶。采用正交试验法,选取新型空间导叶隔板厚度、外缘直径、正导叶出口角和导叶数四个因素制定了L9（3⁴）正交方案,应用CFD对9种方案进行数值计算,找出了影响液力透平水力特性的主要因素及规律,并获得性能较优的导叶模型。结果显示,影响水轮机模式液力透平效率外特性的主次顺序为导叶外缘直径>隔板厚度>导叶数>正导叶出口角;对可利用水头外特性影响主次顺序为导叶外缘直径>导叶数>隔板厚度>正导叶出口角;以效率为优化目标时,最优组合的效率达到75.91%,比效率最高的方案提高了2.9%。以可利用水头为优化目标时,最优组合的可利用水头达到495.83 m,比水头最高的方案提高了4.36 m。     

水轮机导叶接力器锁锭装置的设计改进

针对天生桥一级水电站水轮机导叶接力器锁锭装置多次发生卡涩、憋劲、撞击现象,严重影响机组的安全运行,在综合分析原因的基础上介绍了对该装置进行全面技术改造的情况。经过运行时间的考验,证实改造后的新锁锭装置在确保机组安全运行中取得了较好的运行效果。     

涡轮导向叶栅内流动的数值研究

为了有效地区分各种损失对涡轮总效率的影响,准确把握涡轮叶栅流场气动性能,对某型涡轮导向叶栅内的气体流动进行了数值模拟。结果表明,对此涡轮导向叶栅的改型设计比较成功。     

基于CFD的轴流泵后置导叶水力性能分析

为了解轴流泵后置导叶的水力性能,基于RNG湍流模型,采用计算流体动力学CFD软件Fluent,应用SIMPLIEC算法对轴流泵模型装置全流道进行了数值模拟,分析了四种不同流量下导叶体的内部流动特性,研究了导叶的水力性能。结果表明,导叶的水力损失随流量的增加先减小后增大;在设计流量处导叶水力损失最小,导叶压力转换能力最好;小流量下叶轮进出口处水流流态紊乱,导叶流道内出现漩涡回流,是导致导叶水力损失较大的主要原因;大流量下叶轮出口水流轴向速度较大,水流导叶进口边撞击将导致导叶体水力损失增加,水力性能下降。     

涡轮导向叶栅内流场结构的数值研究

为了详细研究涡轮叶栅的气动特性，深入了解涡轮叶栅流道内的气体流动，对某型涡轮导向叶栅内的流场结构进行了数值模拟。结果表明，对本文研究的叶片弯曲方式，叶片的弯曲能够影响通道涡的位置，但采用弯叶片提高叶栅效率主要是通过降低壁角涡的损失。     

基于CFD的导叶进口角对轴流泵水力性能的影响

为研究后置导叶进口安放角对轴流泵水力性能的影响,在常规导叶基础上将导叶分为进口段和出口段两部分,运用数值模拟的方法研究了5种导叶进口安放角对轴流泵泵段水力性能的影响。结果表明,轴流泵在偏离设计工况下运行时,通过调节导叶进口角度可以减小导叶进口冲角,改善导叶体内流态。在后置导叶原设计进口角度的基础上,沿旋转轴顺时针调节适当角度可提高大流量处的泵段效率,逆时针调节适当角度可提高小流量处的泵段效率。不同导叶进口角主要是保证多种工况下水流无撞击进入导叶室,对泵段的其他过流部件水力性能基本无影响。研究成果有助于轴流泵导叶性能的优化设计。     

空间导叶式离心泵非定常流动压力脉动特性分析

为研究立式长轴泵叶轮与空间导叶间由于动静干涉诱发泵流场内的压力脉动特性,基于标准κ-ε模型及Reynolds时均N-S方程对某型号立式长轴泵水力模型在0.8Q、1.0Q、1.2Q三种工况下进行非定常数值模拟,得到各监测点的压力脉动时域数据,通过FFT变换得到频域图谱,并对时域、频域曲线进行分析。结果表明,叶轮与空间导叶的动静耦合作用是产生压力脉动的主因;泵中主要存在白噪声、叶频及转频三种形式的压力脉动;压力脉动的大小受工况影响较大,额定工况下压力脉动值较小。研究结果为空间导叶式离心泵水力性能优化、振动及噪声诊断提供了依据,对其他形式压水室水压力脉动研究也有参考价值。     

低压涡轮导向器气动性能的实验研究

为了考查低压涡轮导向器的气动性能,在低速环形叶栅风洞上对导向器的实验叶栅进行了吹风实验。测量了由栅前至栅后共6个横截面的气动参数分布以及叶片和上、下端壁表面的静压场。实验结果表明,主流区的损失并不太大,主要的损失发生在上、下端壁附近,尤其是上端壁附近的损失非常大。引起叶栅损失的主要根源在于叶栅子午面较大的扩张,进一步降低叶栅的损失应从改进叶栅通道的子午面型线出发。     

后置导叶对立式轴流泵装置性能影响

为深入研究后置导叶对轴流泵装置性能的影响,结合南水北调北坍泵站模型机组试验,利用Gambit软件,基于雷诺时均Navier-Stokes方程,选用S-A湍流模型与SIMPLEC算法对模型泵进行数值模拟。对比模拟结果与试验结果的外特性,并观察其内流场特性,发现在无导叶时叶轮出水后方区域流动紊乱,流线出现明显的旋转,安装导叶后较好地改善了轴流泵的内流态,有助于提高轴流泵的做功能力。