基于流固耦合的混流式水轮机转轮裂纹改造分析

为了解光照电厂转轮裂纹的改造效果,借助ANSYS有限元计算平台,利用流固耦合方法分析转轮改造前后在不同水头、负荷下的流场及动、静应力。计算结果表明,转轮在叶片出口边中部有较大变形,应力集中点在叶片出口边靠近上冠与下环处,与现场发现的裂纹位置相同,说明应力集中是裂纹出现的原因之一。转轮上冠、下环与叶片出水边连接处加装三角块对转轮的水力性能影响可忽略;而转轮最大应力降幅均超过20%,最大应力位置从连接处转移至三角块处,可有效改善转轮裂纹情况。     

基于声发射技术的水轮机转轮叶片裂纹检测

目前水轮发电机组中的转轮叶片裂纹故障仍广泛采用振动监测方法进行间接测量,通过振动频谱中转频的倍频成分进行故障判断,但这种方法并不十分有效。介绍了声发射技术用于检测水轮机转轮叶片裂纹的可行性。分析水轮机不同运行工况叶片裂纹声发射信号与轮叶片裂纹发展过程的关系,同时将测得的声发射信号与同期的振动信号进行比较。实验结果表明,与振动检测方法相比声发射检测更容易检测到初期的转轮叶片裂纹故障。     

某电站灯泡贯流式水轮机转轮优化研究

某电站水轮机转轮由于叶片应力过大而经常产生裂纹，严重威胁机组安全运行，为解决该电站水轮机转轮叶片应力过大的问题，以该电站灯泡贯流式水轮机为例，基于RNGκ-ε湍流模型，对水轮机各个部件进行建模、网格划分，通过对转轮叶片的加厚与修角优化处理，利用CFD技术对优化前后转轮水力性能及刚强度进行对比分析。结果表明，优化后转轮叶片应力与变形得到较大改善，符合工程实际需要，可有效避免转轮裂纹的产生。     

混流式水轮机叶道涡工况下转轮的流动特性分析

为了探究叶道涡工况下混流式水轮机转轮的流动特性,以某长短叶片混流式水轮机为例,选取出现叶道涡的小流量工况,基于N-S方程及RNG_(κ-ε)湍流模型对水轮机进行全流道定常和非定常流动数值模拟,分析叶道涡复杂流动对转轮内部流动的影响。结果表明,在叶道涡工况下,由于导叶出流角的减小,导致转轮叶片头部与来流发生撞击,使流道中的湍流、漩涡现象发展更加剧烈,加强了叶片压力的不均匀分布;容易产生裂纹的叶片危险部位的压力脉动频率等于转轮频率与叶片数的乘积;分布于转轮叶片靠近上冠处的叶道涡对转轮的流动影响较大,导致此处的压力脉动的频率高、振幅大,因此易产生局部的高频应力,致使转轮在该位置产生周期性的疲劳破坏。     

小浪底电站转轮裂纹原因及处理措施

介绍小浪底电站转轮叶片裂纹情况并分析其原因,采取行之有效的措施可供借鉴.     

基于流固耦合的水轮机转轮应力数值模拟分析

针对国内大型水轮机出现裂纹甚至断裂的问题,基于流固耦合数值模拟技术,对国内某混流式水轮机在给定工况下的转轮应力进行了计算分析,得出了叶片表面的应力分布情况,并在易产生裂纹的关键区域选取了若干测点的计算结果与实测结果进行对比,验证了流固耦合数值模拟分析的可靠性,为水轮机转轮应力研究提供了参考。     

上犹江电站#2水轮机技术改造

针对上犹江电站1998年4台水轮机增容改造时出现的转轮气蚀严重、局部裂纹的问题，于2017年在参考转轮的基础上经过数值分析优化设计，成功研制出水力性能优秀的JF3057水轮机转轮对该电站^#2机进行了技术改造。改造后电站原型水轮机经实测显示，新转轮出力更大、效率更高，且机组振动摆度也正常，但在一定的负荷范围内出现了强烈噪声并伴有金属轰鸣声。2018年叶片出水边修型处理后，强烈噪声和金属轰鸣声基本消除。新转轮经过5年多运行实践考验及周期观察，气蚀现象和局部裂纹问题均得到解决，^#2水轮机改造取得成功。     

基于流固耦合的某抽水蓄能电站可逆式水轮机转轮强度和模态分析

以国外某抽水蓄能电站为例,基于Ansys有限元计算平台,利用流固耦合方法研究了电站可逆式水轮机转轮在不同水头下机组流道内的水体对转轮叶片的影响,通过计算预应力和干湿条件下的转轮模态,分析了水体和预应力对转轮振动频率的影响。结果表明,在不同水头水压力作用下,转轮的静应力最大值出现在上冠与叶片相连处,叶片最大变形出现在叶片出水边的中间位置,且随着水头的升高而增大;预应力对转轮模态的影响较小,而水介质因阻尼作用对转轮模态减小效果明显。     

基于流固耦合的某抽水蓄能电站可逆式水轮机转轮强度和模态分析

以国外某抽水蓄能电站为例,基于Ansys有限元计算平台,利用流固耦合方法研究了电站可逆式水轮机转轮在不同水头下机组流道内的水体对转轮叶片的影响,通过计算预应力和干湿条件下的转轮模态,分析了水体和预应力对转轮振动频率的影响。结果表明,在不同水头水压力作用下,转轮的静应力最大值出现在上冠与叶片相连处,叶片最大变形出现在叶片出水边的中间位置,且随着水头的升高而增大;预应力对转轮模态的影响较小,而水介质因阻尼作用对转轮模态减小效果明显。     

水泵水轮机转轮的补焊

对检修过程中发现的水泵水轮机转轮叶片同上冠的焊缝裂纹进行清除及返修,由于超级马氏体不锈钢ASTM A743 CA6NM转轮的硬度较高,塑性较差,清除时应给出预设余量,防止裂纹在清除过程中继续扩展,缺陷修补前碳弧气刨表面的渗碳层必须彻底清除.由于补焊现场无法对转轮进行回火,根据转轮的材料特性及焊接性,选用热裂倾向低的ER316L焊丝进行补焊,焊前采取预热,焊后不需要回火.焊接过程中,采用小热输入施焊,控制层间温度不大于150℃,降低热裂及晶间腐蚀的倾向.焊接完成后采用锤击除底层焊道之外的焊道降低焊接应力.返修完成后无损检测合格.