导叶波动对抽蓄机组低水头空载稳定影响分析

抽蓄电站低水头工况下空载不稳定是影响机组并网成功率的重要因素,针对水泵水轮机空载状态下导叶波动速率对机组空载稳定性的影响进行探究。建立白莲河电站全流道系统三维数值仿真模型,采用动网格技术联合用户自定义函数(user-defined functions,UDF)编程算法实现空载导叶波动及不同波动速度的对比计算模拟。计算结果表明,降低导叶的波动速度可以有效地降低转轮力矩的波动以及降低流体的压力脉动,其中导叶波动速度的降低对活动导叶间流态的改善效果最为明显,可以消除一些附加的频率脉动,该附加脉动是促进功率失衡的原因之一,在导叶波动速度超过0.0044rad/s时产生,并且只存在于水流未到达转轮区的区域;因此调速器在空载工况运行时,在总调节时间不超过需求时间的前提下,应尽可能使导叶波动速度降低,从而增强机组运行稳定性。     

基于射流补水的水泵水轮机S特性改善研究

针对水泵水轮机的“S”特性提出了在导叶顶盖位置无叶区处加装注水管的解决方案,并模拟了注水管安装在不同位置时的“S”特性曲线,分析了加装注水管后转轮区域内流线及转轮各叶道流量的分布规律。结果表明,于导叶顶盖加装注水管可以有效改善转轮内部流动,减轻转轮和导叶内部流动的相互影响,减小叶道涡的尺寸,同时有效缓解了转轮各叶道流量分布不均的现象。在注水管处于无叶区中段和活动导叶附近时,对“S”特性的改善效果明显。     

大型抽蓄机组水导轴承润滑油系统动态特性及甩油溢油应对策略

水导轴承润滑油系统甩油溢油现象在抽蓄机组运行中频发，显著影响了机组的安全稳定性和电站的运行环境。借助CFD数值模拟技术和VOF多相流模拟方法，探究了抽蓄机组抽水模式下水导轴承润滑油系统在多油位工况内部流动的动态特性。结果表明，低油位工况下系统流动循环形成更快，过渡过程流态稳定且油位较低，因此甩油现象更轻微，但过低油位可能导致不利于油温的控制；高油位工况下，流动前期甩油溢油现象多发生于旋转油盆毕托管侧附近，流动后期多发生于毕托管另一侧；通过对毕托管外壁改型优化的方法较传统的增大毕托管管径方法对甩油溢油现象抑制更加有效。结果为探究抽蓄机组水导轴承润滑油系统出现的甩油溢油现象机理与提出有效应对策略提供了理论基础和工程实践参考。     

不同负荷工况水轮发电机组轴系振动特性研究

建立水轮机组流道模型与轴系模型，采用流固耦合的方法，分析不同负荷稳态工况下水力因素诱发水轮机组轴系发生振动的动力学特性，并与电站的现场实测数据进行对比，验证该方法的可行性，进而研究典型稳态工况下的振动特性与内流特性的关联机理。结果表明，所得水导轴承处的振动特性与试验值基本吻合，振动变化与负荷变化趋势一致，因位置关系水导轴承与上导轴承的振动特性在幅值上存在一定差异，且在75%负荷工况运行时由于尾水管存在明显涡带机组水平振动幅值最大。研究结果可为水电站水轮机组在不同负荷下的稳定运行提供参考。     

水泵水轮机低水头起动过程水力特性分析EI北大核心CSCD

抽水蓄能机组在低水头并网发电过程中常会由于水力不稳定性和其自身的反“S”特性导致并网失败,严重影响电力系统的调节品质。为探究水泵水轮机低水头起动过程的水力特性,基于力矩平衡方程控制转轮实时转速,采用增量式比例–积分–微分(proportion integration differentiation,PID)算法对活动导叶开度进行实时控制,借助动网格技术和计算流体动力学方法开展考虑PID控制的水泵水轮机低水头起动过程数值模拟,建立水泵水轮机内部流动演变与外特性变化的关联机制。研究表明:转轮所受压力在起动过程初始阶段最高,叶片表面压力系数为1.22,经过PID调节后减小至1.08。起动过程中转轮力矩的变化主要受叶道涡及驻点位置改变的影响,驻点在叶道内沿逆时针方向移动。水头的变化与转速和回流形态的演变密切相关,表现为转速主导影响了水头的变化频率,而回流的具体形态则影响了压力场的分布,进而决定了机组段水头的数值大小。研究成果可为提高水泵水轮机在低水头起动并网成功率提供参考。