水泵水轮机全特性曲线对过渡过程轨迹的影响

抽水蓄能电站的过渡过程是影响电站安全稳定运行的重要因素.在电站流道确定后,可逆式机组的全特性曲线成为决定电站过渡过程稳定性的关键.可研阶段定制转轮还未开发,需借用相近比转速电站的转轮全特性曲线用于过渡过程计算.由于对抽水蓄能电站建设不同阶段所用的转轮全特性曲线的对比分析不足,部分抽水蓄能电站投产后出现过渡过程运行稳定性...     

大型水力机组中空化现象的比尺效应

大型水力机组中的空化比尺效应关系到真机的空化性能和水电站装机高程的确定．影响水力机组空化比尺效应的主要因素有：机组运行水头、转轮直径、液体中的空气含量以及流动介质本身的性质等等．本文在前人研究的基础上推导出真机与模型机之间的空化相似率，提出了水力机械模型试验台上空化试验应遵循的相似准则．以岩滩电站为例，根据其模型转轮的空化试验和流场理论分析结果推算了岩滩电站真机的空化特性．建议在确定大型水力机组，尤其是三峡机组的吸出高度时，较多的考虑初生空化系数的影响，取用较接近于真机实际的初生空化系数值，从水电站的设计和机组安装上保证转轮内良好的流态，避免空化引起的破坏．     

径流引水式水电站机组调节保证计算案例分析

水电站机组调节保证计算是电站设计的重要组成部分,计算过程十分复杂。笔者通过给定电站基本条件,并给予理想化,对调节保证计算过程进行演算。首先由电站条件,确定转轮、蜗壳、尾水管等重要部件的几何尺寸,而后根据相关资料提供的计算方法进行调节保证计算,最终得出计算结果,确定机组设计是否安全可靠。     

水泵水轮机全特性曲线对抽水蓄能电站机组过渡过程的影响

依托新疆阜康抽水蓄能电站工程实例,计算分析了不同水泵水轮机全特性曲线对大波动、水力干扰、小波动过渡过程的影响,研究了采用不同水力设计技术的机组全特性曲线下,机组过渡过程主要控制性参数的定量差别和变化趋势。结果表明,不同水泵水轮机全特性曲线造成的计算结果差异主要是由转轮本身过流特性造成的,不同水力设计技术的水泵水轮机曲线带来的计算结果差异较为明显。在抽水蓄能电站前期的调节保证设计中,需重视全特性曲线的选择。     

浅论混流式水轮机运行的“强振禁运区”

文章从混流式水轮机固有脉动压力振源，分析振源放大的因素，论证造成强振、共振的原因。并对吸出高度与补气对振动的影响，结合电站实际进行分析。文章还从电站在电网的作用，大机组运行工况、环境对转轮寿命影响。论证从增加电站反调节功能的新思路，改善大环境，促进各方面互补，建立远近结合的水电开发战略思想并提出建议。     

清原抽水蓄能电站水泵工况断电过渡过程数值模拟计算研究

抽水蓄能电站机组过渡过程是威胁电站安全运行的重要因素。文章以清原抽水蓄能电站为例,采用数值模型仿真计算的方法对水泵工况断电过渡过程数值模拟计算研究。仿真计算结果显示,各项指标均在在调节保证计算允许范围内,不会对电站的安全运行造成威胁。     

普定水电站增容改造工程调节保证计算

调节保证计算对于水电站设计十分重要,关系到水电站引水系统设计及机组参数的选择。对于通过扩大机组单机容量的增容改造电站,在引水系统及水工建筑物不改动的前提下,必须保证两点:一是改造后机组的发电流量能够适应原引水系统流道尺寸及过流能力的限制;二是改造后新机组在原安装高程下能够安全稳定运行,水电站过渡过程调节保证计算满足规范要求。通过对普定水电站提效增容改造工程进行调节保证计算分析,结合电站增容改造后能够实际出现的运行工况,重点讨论电站未改造的原引水系统承压能力,以及新机组在原安装高程下运行时的尾水管真空度问题,给出增容改造后电站安全运行的一些关键因素。     

峻山水电站调节保证计算分析

根据峻山水电站的基本参数以及机组制造厂家提供的图纸，我们对电站机组的过渡过程进行了调节保证计算分析。提出了建议性的运行方案。表8个。     

石塘水电站3号机增容改造项目调节保证计算

笔者结合石塘水电站3号水轮机增容改造工作,介绍了改造所涉及到的调节保证计算,并对设计阶段的水力过渡过程计算结果在模型验收试验后进行了复核;在蜗壳、导水机构、接力器、转轮室、尾水管等均不进行更换的条件下,经过对原有输水管路及流道尺寸的多次确认,精确模拟水路系统,优化导叶-桨叶关闭规律,使调节保证计算满足了合同的要求。机组正式投运后实施了甩负荷试验,结果证明改造后,水力过渡过程计算结果蜗壳末端最大水压力、机组最大转速上升率、尾水管进口最大真空度均满足合同要求。该计算结果为改造后机组的安全、稳定运行提供了保障。     

水力机械转轮流固耦合特性分析与设计要素研究

水力机械种类繁多、流动复杂,转轮流固耦合动力特性及如何考虑设计要素对机组安全稳定运行极为重要。论文基于现代水力机械流动分析技术及流固耦合特性分析方法,对转轮的关键设计要素进行探讨,并展示了本课题组在转轮内部流动物理现象如漩涡、空化、压力脉动、含沙水流运动等的模拟、分析、预测方面的技术方法及成果,以及转轮共振和疲劳破坏的流固耦合动力特性分析案例,并对新电站机组选型设计、老电站改造、新型机组研发方面的工程应用进行分析,同时展望了多场计算技术、转轮寿命预测、信息共享平台建立等方面的发展前景。     

浅谈水头比例法在确定水轮机吸出高度中的应用

小型水电站水轮机转轮及叶片的汽蚀直接影响到水轮机的使用寿命和效率,正确地确定水轮机吸出高度是避免或减少汽蚀的主要途径之一。传统的方法由于采用统一的计算公式,而没有全面考虑具体电站的特点,导致转轮及叶片在运行中仍然发生不同程度的汽蚀。本文通过总结河南省小水电站设计中的应用情况,介绍确定水轮机吸出高度另一种方法即水头比例法,可供小水电站设计中参考。     

水力过渡过程中坝后式水电站流道压力空间分布特性

为了保证水电站运行安全,有效控制水力过渡过程中坝后式水电站流道压力变化,必须明确水力过渡过程中流道的三维压力分布特性。为此,以三峡右岸水电站这一典型的坝后式水电站为研究对象,对水力过渡过程中流道三维空间压力分布特性进行研究。结果显示,当导叶采用三段折线式关闭规律在额定工况下甩全部负荷时,水电站流道不同区域的压力瞬变规律具有不同的特征,同一过水断面上不同位置瞬时压力差值较大,特别在活动导叶外缘断面、转轮出口断面及尾水管肘管段出口断面,其同一时刻最大压力和最小压力的最大差值达393.207%。研究结果表明,对引水道短、断面面积大的水电站,采用三维数值模拟较传统一维特征线法更能反映水力过渡过程中流道的压力瞬变特性,为水电站的安全运行提供更好的保障。     

长短叶片转轮对低比速混流式机组的性能改善研究

基于计算流体动力学分析理论,对含有常规转轮和长短叶片转轮的混流式水轮机开展全流道数值分析,研究高水头下低比转速混流式水轮机转轮在不同工况下的流动现象,探明转轮加装短叶片对混流式水轮机内部流动状态的影响。在最优工况下,通过对比计算所得的两种转轮内部的流速和压力分布发现:加装短叶片以后转轮叶片吸力面进口附近的涡流得到明显抑制,长叶片的压力负荷得到减弱;增加短叶片后,转轮出口环量减小较为明显,对尾水管流态改善、转轮及机组的能量特性提高有重要作用。研究结果表明,在相同的单位参数下,相比常规叶片转轮,长短叶片转轮改善了转轮进口的入流条件,从而提升了机组的运行稳定性和能量特性,可作为高水头转轮设计的主要方向。     

溪洛渡水电站800MW级水轮机技术研究与实践

本文介绍了溪洛渡水电站800 MW级水轮机主要参数(水头、出力、稳定性指标、效率和流量、空化性能等)和主要部件结构(转轮、蜗壳和座环、导水机构、圆筒阀、主轴和主轴密封、水导轴承、补气系统和尾水管等)的设计成果。研究成果可供水电站设计和施工参考。     

基于CFD的HL129转轮改造研究

基于改型优化方法,以某电站混流式水轮机模型机为基础,对HL129转轮进行改造。并建立从蜗壳进口到尾水管出口的全流道计算模型,采用CFD方法对其内部流动进行三维黏性数值计算,以获得水轮机内部流动特性。结果表明:优化后的转轮能够较好改善叶片表面压力分布,提高了低压区的压力值。优化后,尾水管内水力损失减小,流态顺畅,因而能量特性和空化性能都得到了改善。     

Simulation of the load rejection transient process of a francis turbine by using a 1-D-3-D coupling approach

This paper presents the simulation and the analysis of the transient process of a Francis turbine during the load rejection by employing a one-dimensional and three-dimensional （1-D-3-D） coupling approach. The coupling is realized by partly overlapping the I-D and 3-D parts, the water hammer wave is modeled by defining the pressure dependent density, and the guide vane closure is treated by a dynamic mesh method. To verify the results of the coupling approach, the transient parameters for both typical models and a real power station are compared with the data obtained by the 1-D approach, and good agreements are found. To investigate the differences between the transient and steady states at the corresponding operating parameters, the flow characteristics inside a turbine of the real power station are simulated by both transient and steady methods, and the results are analyzed in details. Our analysis suggests that there are just a little differences in the turbine outer characteristics, thus the traditional 1-D method is in general acceptable. However, the flow patterns in the spiral casing, the draft tube, and the runner passages are quite different： the transient situation has obvious water hammer waves, the water inertia, and some other effects. These may be crucial for the draft tube pul- sation and need further studies.     

藏木水电站高比速混流式水轮机优化设计

结合藏木水电站高比转速水轮机参数优化项目,通过CFD分析,对模型水轮机的蜗壳、尾水管、转轮等水力过流部件进行了全面优化设计。通过模型试验验证,藏木水电站水轮机水力性能研究达到了预期目标,CFD分析结果与模型试验结果基本吻合,为高比转速转轮的水力性能优化提供参考。     

可逆式机组飞轮力矩的合理取值及敏感性分析

为了控制抽水蓄能电站中的大波动水力过渡过程,改善小波动稳定性,常考虑增大可逆式机组的飞轮力矩 GD2,但会造成投资增加。因此,有必要对机组 GD2 的合理取值及对调保参数的敏感性开展研究。在统计分析了 20 座涵盖高、中、低水头的可逆式机组的抽水蓄能电站相关设计参数的基础上,利用系统辨识的最小二乘法建立了可逆式发电－电动机 GD2 新的经验模型。继而,以实际工程为例,通过对机组 GD2 在不同取值情况下的甩负荷过渡过程进行了对比计算,分析了机组转速、蜗壳和尾水管进口压力、尾水调压井最高、最低涌浪水位等对 GD2 的敏感性。结果表明,本文提出的经验模型预测可逆式发电－电动机 GD2 的效果最佳,可作为初步设计阶段可逆式发电－电动机 GD2 的取值依据。尾水管进口最小压力和机组最大转速上升率对于 GD2 的变化最为敏感,而机组 GD2 对蜗壳最大压力、尾水调压井最高、最低涌浪水位等的影响较小; 机组 GD2 的最终取值及优化还需结合电站水力过渡过程计算综合确定。     

基于真机实测的双机共尾水调压室水电站同甩负荷仿真

为了克服传统的甩负荷过渡过程计算模型及一些关键参数取值过于依赖设计资料或经验导致计算结果与实测结果存在一定差异的弊端,在经典过渡过程计算理论的基础上,采用真机实测的方法对双机共尾水调压室水电站同甩负荷过渡过程仿真方法进行了研究。提取了尾水管进口处的脉动压力值作为尾水管进口压力的修正项;利用实测结果对调压室阻抗系数、水轮发电机组转动部分的转动惯量进行了辨识。结果表明,该方法大大提高了过渡过程的仿真精度,尾水管进口压力最小值仿真与实测结果差别为0. 008 MPa,蜗壳进口压力最大值仿真与实测结果差别为0. 041 MPa,调压室最高涌浪差别为0. 2 m,机组转速最大值误差仅为0. 13 Hz,仿真结果的变化过程与实测结果十分吻合。因而,可以利用该仿真方法及模型参数对各极端工况下的甩负荷过渡过程进行预测,以指导水电机组的安全运行。     

尾水管斜向断面计算与绘图

本文对水电站４Ｈ型尾水管之斜向环形钢筋放样计算与图形处理的原理与方法作了分析研究，提供了一种计算方法，据此开发出ＣＡＤＤ软件，应用这一软件已对多个水电站尾水管进行了设计绘图，证明能够简便而迅速地得到尾水管斜向断面精确的计算数据和设计图纸，从而为尾水管斜向钢筋施工创造了有利条件