自由液面对贯流式水轮机性能影响的数值研究

贯流式水轮机已成为开发低水头和超低水头水力资源及潮汐能的良好机型,但振动、出力不足等问题频繁出现。同时贯流式机组水头与转轮直径之比（H/D1）较小,受比尺效应的影响,依靠模型机所得到的水轮机性能与实际存在差异。鉴于此,文章在考虑与不考虑库区自由液面及水流重力两种情况下对贯流式水轮机真机进行数值研究,对比分析自由液面及水流重力对水轮机性能的影响,并揭示贯流式水轮机内部真实流动状态以及出力不足的原因。研究结果表明：在自由液面及水流重力影响下,贯流式水轮机进口段水流呈现明显的不均匀性,转轮内压力分布由顶部到底部逐渐增大,叶片在旋转过程中要经历周期性的压力波动;不同位置的叶片对转轴产生的扭矩不同,水轮机的出力及效率有较大幅度的下降。研究结果将对贯流式水轮机的设计及运行具有一定的指导意义。     

卧式灯泡贯流式水轮机真机协联寻优数值研究

众多实际电站的运行情况表明贯流式电站模型机与真机性能存在差异，使得很多电站投产后因协联关系不正确而频繁发生出力不足、剧烈振动等问题，但通过现场试验调整协联又耗时耗力。因此本文基于动网格技术，在考虑自由液面及水体重力的情况下对贯流式水轮机进行真机协联关系的数值寻优。结果表明：数值寻优前后低水头工况协联关系变化幅度更大，且低水头工况下效率对导叶开度变化敏感度更高，因此电站在丰水期低水头工况下更有必要对协联关系进行调整，数值模拟协联寻优对低水头工况指导意义更大；协联关系的变化对转轮靠轮毂处的水流流动影响较大，相对液流角增加，同时转轮出口靠轮毂处的正环量减小，很好地改善了尾水管内的回流及涡带分布状态，有助于减小尾水管内的水力损失，提高水轮机的水力效率。所以数值协联寻优对贯流机组的设计和现场试验具有一定的指导意义。     

灯泡贯流式水轮机（Ⅲ）

5 机组参数的选择和过渡过程中的若干特点5.1 机组参数选择灯泡贯流式电沾属于低水头径流式电站,电站没有调节水库,水头与下游水位流量曲线有关,受下游水位变化的影响极大。当流量增大,下游水位提高时,水头随之减小,反之水头增高。从电站出力变化来看,枯水期水头高,但流量小,电站出力受阻而发不足额定出力。丰水期初始阶段,流量逐步增加,但因水头降低较快(因下游河面狭窄)出力仍然受阻。此后,流量随来水量的增加而增大,其增大速度大于水头减小速度(因下游河面变宽),电站出力增加。水头和流量组合到某种情况,     

超低水头两叶片灯泡贯流式水轮机固液两相流研究

超低水头贯流式机组无论在电站增容改造方面,还是在超低水头开发方面,都具有巨大潜力。然而,水流中裹挟的泥沙会对机组运行产生不利影响,在汛期尤为严重,研究泥沙磨损问题对于机组的稳定运行具有重要意义。基于CFX平台,使用k-ε湍流模型,拉格朗日颗粒跟踪模型和Tabakoff and Grant磨损模型对2.1m超低水头下的两叶片灯泡贯流式水轮机进行了固液两相流数值模拟计算。通过实验验证数模计算的可靠性,对比单相及两相流工况下的涡流特性,探究不同泥沙浓度(Cv=1%～10%)、颗粒直径(D=0.1～1mm)对过流部件磨损位置、侵蚀率以及流动特性的影响。结论如下：在清水中加入泥沙颗粒后,泥沙颗粒对旋涡有增强作用;导叶凹面,叶片正面进水侧头部、叶片出水边、叶片轮缘,以及转轮室都是比较容易遭受磨损的部位;随着泥沙颗粒浓度、直径的增加,导叶、叶片及转轮室的磨损面积、磨损程度以及最大磨损率都呈上升趋势;相较于导叶,叶片和转轮室的磨损程度更为严重,在汛期运行时要更加注重磨损防护。     

灯泡贯流式水轮机出力不足原因分析与对策研究

灯泡贯流式水轮机出力不足的问题,造成了水量浪费,影响了经济效益。从水头、流量和效率等方面分析了灯泡贯流式水轮机出力不足的原因,从设计、制造、安装、施工、运行等多个环节提供了相应的预防和处理对策,以便为提高灯泡贯流式水轮机出力和水电厂经济效益提供有益的参考。     

叶栅稠密度对贯流式水轮机效率影响的研究

本文从理论上讨论了贯流式水轮机转轮叶栅稠密度对水轮机水力效率的影响,模型试验结果也说明了这一点。得出了应合理选择叶栅稠密度和叶片扭角,以提高大流量区的效率和机组比转速的结论,并提出了对多泥沙河流上的贯流式水轮机组应适当增大转轮叶栅稠密度,以减小叶片内的相对水力摩擦损失。     

龙凤山水电站1600千瓦贯流式水轮机设计和制造总结

一、前言贯流式水轮机是近年来发展起来的新型水轮机,它适用于较低的水头,一般用于2～30米。贯流式水轮机有较好的动力性能,有较高的经济价值。贯流式水轮机由于结构上的一些特点,如没有蜗壳.减少了蜗壳的绕流损失;用轴向锥形导叶代并径向导叶;装有直的或略带弯曲的扩散型尾水管。因此.它有很高的效率,一般比立式机组约大1.5～2％。在出力和水头相同的条件下,它比立式机组直径要小15～20％,     

多泥沙中高水头电站水轮机生产技术措施

针对多泥沙中高水头电站水轮机的特点，从转轮选型、结构改进、转轮材质选用、叶片加工工艺诸方面，论述了提高中高水头机组综合效率和可靠性、改善多泥沙电站水轮机抗空蚀性能的技术措施。     

应用于低水头,大流量的轴伸贯流式机组

文章介绍了轴伸贯流式水轮机的结构和性能;比较了轴流式机组和轴伸贯流式机组的性能和使用情况;提出了低海拔地区的低水头、大流量电站应广泛推广使用轴伸贯流式机组,但在高海拔地区,应作详细的分析比较而定之。     

葛洲坝3号机相对效率试验结果分析

相对效率试验是评价水轮机效率特性的重要手段。葛洲坝3F机为轴流转浆式机组,本文介绍了葛洲坝3号机125-150MW改造增容后相对效率试验的情况。对全水头协联试验时相对效率曲线与及中低水头时的出力余量进行了分析,比较了最优协联效率曲线与现有协联效率曲线,使用插值法比较了水轮机改造前后机组的效率,并对试验过程中发现的异常噪声进行了分析。结果表明:3号机高效区较宽,中低水头时出力余量较大,能达到保证出力;通过提高协联控制水头的精度与及改善协联关系能够提高机组效率;水轮机改造后机组的效率在高水头时得到了提高;试验中发现的异常噪声由卡门涡与叶片共振引起,叶片出水边修型后,异常噪声消失。     

提高老水轮机出力的研究与应用

庆元马蹄香电站自增容后,在丰水期4台机全开时,水轮机出力不足,机组达不到额定功率6800kw。而电站丰水期长达6-7个月,因此研究提高老水轮机出力,对提高电站发电量,增加电站经济效益有很大意义。1水轮机出力不足的原因1．l水轮机净水头不足是造成水轮机出力不足的主要原因马蹄去电站是1966年动工兴建,1972年4月建成的老电站。原装机4X1250kw,1986。1987年增容为4X1700kw。水机型号：HL702-WJ-71;设计水头51．3m;设计流量（单机）4．lin'／s。增容是在未改变水轮机及引水系统的情况下完成的,由于引用流量从增容前的12m'／s,增…     

水轮机模式液力透平流道式导叶的优化

由于水轮机模式液力透平级间导叶水头损失占比高达40%,需要对液力透平级间导叶进行研究。在可选的级间导叶中,流道式导叶正反导叶连为一体,流道相对独立,是一种水力性能较好的级间导叶。本文基于水力原动机理论,将水流环量概念贯穿液力透平流道设计全过程,设计了与水轮机模式液力透平转轮相匹配的流道式级间导叶,并采用正交试验的优化算法,对水头影响较大的因素,包括导叶包角φ、正导叶出口角 、反导叶宽度 、流道外壁最大直径 ,各取4个水平进行正交试验方案的设计。通过CFD数值计算,分析各个方案的性能,找出了各因素对导叶性能的影响规律,在此基础上获得了效率较高的导叶模型,并研究了水力性能、叶片表面压力分布及叶片内部流动规律。研究表明：各个参数对效率的影响力中, 最大, 最小;对水头的影响力中, 最大,φ最小。优化后的模型在设计工况点效率提高了5.83%,应用水头提高了7.15%,级间导叶损失降低了1.16%,导叶表面压力过渡更加均匀,叶片内部水流流态更加平稳,满足液力透平对于高余压液体的能量回收要求。本研究可以为水轮机模式液力透平流道式导叶的选型和优化提供参考。     

贯流式水轮机定常流动分析

为了了解贯流式水轮机内部流动特点,为贯流式水轮机稳定运行提供借鉴和参考,本文基于计算流体力学基本理论,使用商业软件CFX对水电站贯流式水轮机内部三维流场进行了全流道定常数值模拟,研究贯流式水轮机内部不同工况下的流动特点。通过计算结果表明,不同工况下水轮机内部流动变化很大。低水头工况在导叶头部驻点,转轮叶片正背面压力分布和尾水管进口压力变化与高水头工况存在较大差异,对转轮整体效率影响较大。所得结果可为贯流式机组的日常运行和优化设计提供借鉴。     

高水头混流式机组初期运行值得注意的问题

引水式水电站水轮机工作水头一般很高,近年来投产或在建的引水式电站的混流式水轮机单机容量均在5万kW以上,设计水头在300m以上,最高可达490m。由于混流式机型与冲击式机型相比机组尺寸小、重量轻、转速高、水力效率高,在转速、容量和水头相匹配的情况下,大多采用混流式水轮机。高水头混流式水轮机由于转速高、流速高,要求旋转部件安装精度高。特别是机组运行以后,水轮机流道对杂物要求严格,在含泥沙水流作用下,过流部件将产生磨蚀。此外,受水流特性以及运行方式的影响,水轮机通流部件表面还受空蚀的作用。随着时间的推移会造成过流部件特…     

贯流式机组运行稳定域探讨

随着低水头水力资源的开发,贯流式机组占我国水电机组的比重逐步上升,由于该类型机组适用条件和结构的限制,其水流惯性时间常数较大,机组惯性时间常数较小,机组惯性时间常数与惯性比率已远超出我国现行水轮机调节系统相关标准规定的范围。为此,通过分析比较国内外水轮机调节系统标准中被控对象适用条件,调研统计我国现有典型电站的参数及运行状况,并在建立的水轮机调节系统的数学模型基础上分析了该类机组的稳定域与调节品质,表明该类机组具有较大的稳定域,能够安全稳定运行,只要合理整定调节参数能够获得较好的调节品质,且调节参数整定范围也在IEC推荐的常用范围之内,建议对现行国标中惯性比率的要求改为不大于1.5,反击式机组惯性时间常数的要求改为不小于1.5 s。     

灯泡贯流式水轮机水力振动的形成及其影响

灯泡贯流式机组具有适用水头低、流量大以及效率高等特点,广泛用于开发低水头水力资源。相应水轮机水力振动对其影响也较大,分析了水力振动的形成以及对机组的影响。     

HL220转轮增容改造研究

在水头一定、通道不变的条件下,在空化允许范围内,通过改型研制出性能更优秀的HL220转轮的替代产品A835,该转轮可以使整个水轮机效率提高近2%,出力增加10%以上.     

浅谈轴流转桨式水轮机大幅增容的可行性

随着水轮机叶片水力设计技术的飞跃发展,一大批电站技术落后、设备老化并且随着上、下游电站的相继建成,电站的水头、流量较建设初期时发生了较大变化,迫使电站要进行增容改造,以期获得最佳的运行范围和较好的经济效益。本文以黄丹电站轴流转桨式机组为例,通过采用水力性能优良的转轮技术,拟将机组容量提高30%,分析轴流转桨式水轮机大幅增容的可行性。     

改善丰满重建电站水力稳定性的技术措施

丰满电站水轮机额定出力为204MW,水头变幅H_(max)/H_(min)=1.61范围超过了混流式水轮机常规的适应范围,机组运行范围比常规电站宽广,机组需要频繁在小负荷进行调峰、调频运行,并且,重建后出现了8台机组在不同2个电网中进行调峰调频工作。因此对机组的稳定性要求更高,尤其是部分负荷的稳定性。本文结合丰满电站特定的运行条件,提出了模型开发过程中改善丰满水轮机稳定性的措施,通过试验验证,满足丰满电站的运行特点。     

混流式水轮发电机低水头运行稳定性分析

介绍了某电站混流式水轮发电机的主要参数,分析了水头变幅以及上游水位降低后对机组出力、压力脉动、水轮机空化的影响,证明了混流式水轮发电机在低水头运行中的稳定性.