多能互补发电系统中杨家湾水电站水轮机压力脉动特性的数值研究

在多能互补联合发电系统中,水电作为调节系统,为了平衡系统中出力的波动,需要频繁地改变运行工况.而在偏工况下运行时,水轮机就会出现压力脉动、水力振动等稳定性问题.本文针对多能互补联合发电系统中的杨家湾水电站混流式水轮机,开展了压力脉动特性数值研究,对杨家湾水电站额定水头下不同导叶开度工况进行非定常数值计算,设置了一系列各过流部件监测点,通过快速傅里叶变换(FFT)对水轮机内部压力脉动进行频谱分析,找出了各过流部件产生压力脉动的原因,研究了不同工况下水轮机压力脉动特性.     

基于水光蓄互补联合发电系统混流式水轮机在超低出力区工况稳定性研究

鉴于水光蓄互补联合发电系统中水电站在超低出力区出现机组振动和出力摆动的问题,基于SST湍流模型,采用CFD软件对混流式水轮机在三种水头下的超低出力工况进行全流道非定常数值计算.结果表明:光伏电站对水光蓄互补联合发电系统出力变化影响大,三种关键技术的成熟运用决定系统的安全稳定运行,可采用互补补偿度表示联合发电系统补偿性能.超低出力工况的水轮机内流场流态紊乱,转轮流道内易出现叶道涡,尾水管内产生巨大的漩涡,转轮叶片出口出现回流现象.超低出力工况区的压力脉动现象明显,脉动幅值高,无叶区、转轮流道内和尾水管的压力脉动源不一致,且压力脉动频率向上和向下传播,并沿程逐渐减弱.本研究可为水光蓄互补联合发电系统水电站运行区间和水轮机优化设计提供技术支持.     

渔子溪电站水轮机转轮叶片泥沙磨损研究

渔子溪系山区河流,泥沙含量大,渔子溪电站水轮机转轮的泥沙磨损严重。本文通过数值计算和试验分析的方法,对渔子溪电站的水轮机进行沙水流动的数值模拟和水轮机转轮叶片的泥沙磨损试验,得到水轮机转轮的泥沙磨损情况,预估出转轮的磨损寿命,并提出抗泥沙磨损的措施。研究结果对优化渔子溪电站水轮机运行策略提供了重要依据,用以指导电站运行管理人员有针对性地回避发生严重磨损的运行工况,以此达到保证机组安全运行、减轻转轮磨损、延长转轮使用寿命、最大程度减少电量损失的目的,同时也对其他多泥沙河流水轮机抗磨研究和运行具有重要的指导意义。     

新疆夏特水电站水轮机抗磨措施研究

新疆夏特水电站所在克孜河中游含沙量高,是典型的多泥沙河流电站,高含沙量对电站水轮机过流部件的泥沙磨损影响很大。详细分析了电站泥沙的形成及输沙能力以及电站泥沙颗粒级配情况,对夏特电站可采用的水轮机进行了沙水流动的数值模拟和关键过流部件泥沙磨损试验,预估了水轮机的泥沙磨损情况,并提出了抗泥沙磨损的措施。研究结果为夏特水电站水轮机的抗磨设计和运行提供了重要参考依据。     

高水头混流式水轮机沙水流动数值模拟及转轮泥沙磨损实验研究

运用N-S方程和标准k-ε湍流模型,对高水头混流式水轮机内部沙水流动进行了全流道数值模拟。根据数值模拟结果和相似定理设计水轮机转轮叶片的单流道泥沙磨损实验装置,进行了转轮叶片泥沙磨损实验,获得了水轮机转轮叶片泥沙磨损的主要发生位置和磨损程度,并根据数值模拟和实验研究结果拟合出了水轮机转轮叶片的磨损率公式。结果表明:水轮机转轮叶片的进水边和出水口位置的磨损程度相对于其他位置更为严重,尤其是叶片背面。该研究对多泥沙河流水轮机转轮叶片的泥沙磨损评估以及维修具有指导意义。     

水轮发电机组下导轴承油雾成因分析

为了研究水轮发电机组下导轴承油雾成因和机理,设计了抑制油雾逸出的新型轴承结构。运用VOF两相流模型和SST k-ω湍流模型,基于有限差分法,从流场特性、温度特性和相分布等方面分析了轴承油雾形成的原因和流动特性。结果表明：下导轴承的油雾形成主要与轴承结构相关;轴领内外两侧空腔的巨大压力差为油雾的逸出提供了驱动力,下导轴承挡油管缺乏密封结构,巨大空腔为油雾提供了逸出通道,最终导致油箱油雾大量逸出;轴瓦与轴领的摩擦生热导致部分润滑油气化形成气态油雾,油雾从轴领与挡油管之间的空腔散发出去。     

多泥沙高水头电站水轮机选型设计

对多泥沙高水头电站水轮机选型的基本要求、主要参数、设计计算等进行分析,从选型设计理论出发,结合水轮机内部全流道沙水流场的数值模拟,对新疆克孜勒苏河流域上的夏特电站进行选型设计,确定其设计工况点、水轮机出力、单位流量、转轮直径、同步转速、吸出高度等参数,通过主要过流部件在各工况的沙水最大速的分析比较,进一步确定 HLA542 机型为适合电站的最优机型。研究结果对夏特水电站工程水电机组的设计具有重要参考依据,研究方法对多泥沙河流高水头电站的水轮机机组选型设计具有实际指导意义。