水泵水轮机开机过程水力特性研究

抽水蓄能电站水泵水轮机组在开机过程中产生剧烈的压力波动,转轮内复杂流动和压力脉动是引起固定部件强烈振动的主要原因之一。因此,需要对水泵水轮机开机过程的物理机理进行深入研究。本文同时建立了厦门抽水蓄能电站管路系统的一维特征线水力模型及水泵水轮机组过水流道的三维流场计算模型,开展了机组发电开机过程一维三维耦合的数值计算,重点分析了机组开机过程瞬时流动特点,以及转轮径向力和轴向力变化与外特性的内在关联性。研究发现,机组开机至空载状态时,由于导叶开度小、转速上升快,在无叶区形成了速率很高的水环,同时转轮流道内充斥着大量复杂的漩涡结构,导致了流量与转矩的突降。导叶动作、转速对径向力、轴向力的变化规律有直接的影响,开机过程中转轮径向力的变化趋势与活动导叶动作过程基本一致。轴向力的变化趋势与机组转速变化基本一致,转速和轴向水推力数值总体上为逐渐增大的趋势。本文研究结论为抽水蓄能机组和高水头混流式水轮机的开机过程物理机理和规律提供了有价值的参考。     

广州抽水蓄能电站A厂过渡过程仿真计算分析

抽水蓄能电站工作条件复杂多变,工况转换频繁,导致管道压力剧烈变化,机组流动性能严重恶化。机组运行过程中出现的振动问题是影响其安全运行的主要原因,尤其在开、停机以及甩负荷过程中,振动现象尤为明显。本文针对广州抽水蓄能电站A厂已有典型过渡过程工况试验数据,进行了一维过渡过程数值计算,将蜗壳末端压力、转速等特性参数计算结果与试验数据进行了对比分析;同时建立了机组三维全流道模型,采用数值方法计算分析了机组发电工况开、停机过程中,不同时刻对应导叶开度下的轴向水推力,为轴系动力学分析提供了边界条件。     

附加质量对水泵水轮机转轮模态特性的影响

水泵水轮机转轮结构扁平,声学流固耦合作用明显,在工作流道中其固有频率将大幅降低。此外,机组开停机等过程中的水力激励容易引起转轮的共振,因此有必要对转轮进行模态分析,确保转轮的安全稳定。本文采用声学流固耦合方法,考虑转轮外流道流体附加质量,对水泵水轮机转轮的模态进行了分析;改变转轮的直径及高度,研究了转轮径深比对转轮模态的影响。结果表明流体域造成的水体附加质量效应由强到弱依次为上冠腔、下环腔及内流道。此外,转轮径深比减小后,转轮的固有频率升高,同时附加质量效应降低。本文的研究有助于评估机组运行过程中转轮的振动及共振特性,对大型抽水蓄能机组的转轮安全性预判有指导意义。