高水头多泥沙电站水轮机导叶的泥沙磨损研究

高水头多泥沙电站水轮机活动导叶是泥沙磨损最为严重的部件。采用k-ε固液两相湍流模型和Sample算法,对水轮机全流道的流动进行数值模拟,并采集电站前池沙样,对水轮机导叶进行了泥沙磨损试验。计算结果表明,活动导叶上泥沙浓度最大位置在5%～10%弦长处,最大泥沙速度出现在20%弦长附近。试验结果表明,泥沙磨损较严重处为活动导叶头部,磨损最严重处在20%弦长附近,泥沙速度对活动导叶磨损影响很大。     

黄河小浪底水力发电机组转轮活动导叶表面防护设备工艺

水轮机过流部件中，转轮和活动导叶的流体磨损，汽蚀损伤是最严重的，尤其在高泥沙含量中工作的水轮发电机组。为保障水轮机发电机组的安全运行，对转轮和活动导叶防护技术的研究十分重要。     

中高水头电站水轮机活动导叶表面破坏机理分析

以某电站水轮机活动导叶表面破坏情况为例,从空蚀产生的原因以及空化加剧泥沙磨损作用的微观机理两个方面,深入分析水轮机活动导叶表面破坏机理,以及轴根下方鼓包处破坏较为严重的原因,并对其影响因素进行分析,进而提出若干有效减少破坏的措施及相关运行建议。     

大盈江三级电站导叶修复工艺的改进

大盈江三级电站水轮机导叶因水质差,泥沙含量大,磨蚀较为严重,特别是在导叶中轴颈护环下冲刷出较深的的凹槽,深度约30-40mm,破坏较大。对这样深的凹槽和位置,给修复带来很大的困难,经过几次摸索修复后,在已有的经验基础上,作了较大的改进,即采取特殊工装夹持,反变形（冷却）,应力反拉等措施,终于成功地修复了导叶。     

运行工况对多沙河流水轮机导叶区磨损影响研究

多沙河流上具有调峰功能的水轮发电机组运行工况转换非常频繁,水轮机经常偏离最优工况运行,导致活动导叶磨损破坏严重。为揭示运行工况对水轮机活动导叶区域固液两相流动规律的影响,建立了黄河某多沙电站原型水轮机全流道三维水体模型,采用欧拉-欧拉两相流模型和RNG k-ε湍流模型对水轮机不同出力工况进行了固液两相流数值模拟计算,对不同运行工况下导叶区域的压力、流速、含沙量等进行了分析。结果表明：含沙水流会使导叶区域最小压力减小,从而增加空化发生机率;出力工况对导叶区固液两相流动影响较大,随着水轮机出力减小,导叶区最大流速反而增大,活动导叶迎水面与背水面的速度差也逐渐增大,小出力工况下,座环靠近鼻端位置高泥沙浓度区域扩散变大,活动导叶表面泥沙浓度由顶端至底部逐渐增加,活动导叶头部位置泥沙浓度最高。研究结果能够为预测多沙河流水轮机活动导叶易磨损位置和研究抗磨蚀对策提供技术支撑。     

龚嘴电站水轮机活动导叶损坏原因分析及对策

运行中，水轮机的活动导叶在泥沙作用下快速损坏，为了提高导叶的使用寿命，有必要对导叶损坏的机理进行全面分析，特别是轴导好坏对导叶的影响极大。为此，提出在制作 或修复导叶时，应对材料，叶型，工艺，轴际及轴颈密封进行全面考虑和改进。     

运行工况对水轮机活动导叶表面泥沙浓度分布的影响

采用标准k-ε模型对水轮机内部沙水流动进行数值模拟,研究了不同工况下映秀湾电站活动导叶泥沙分布情况.研究结果表明,活动导叶磨损主要集中在头部且工作面比背面磨损量大,泥沙颗粒在活动导叶底部有堆积.活动导叶泥沙绕流速度分布规律相似,并随着出力的增加头部绕流速度明显增大.     

碳化钨热喷涂工艺在转轮活动导叶表面防护的应用

水轮机过流部件中,转轮和活动导叶的流体磨损,汽蚀损伤是最严重的,尤其在高泥沙含量中工作的水轮发电机组。为保障水轮机发电机组的安全运行,对转轮和活动导叶表面防护技术的研究十分重要。     

多沙河流水轮机活动导叶泥沙磨损数值模拟研究

多沙河流水电站水轮机活动导叶磨损严重,导致机组出现“潜动”现象,甚至危及机组安全运行。为了揭示小开度工况下导叶区域的流动特性以及磨损特性,建立了万家寨原型水轮机全流道三维水体模型,采用ＤＰＭ模型和标准湍流模型对四种小开度工况进行了固液两相流数值模拟计算,结果表明:10％开度工况与４0％开度工况相比,叶栅流道的流态变差,导叶区域的流速和压强变化梯度增大,导叶立面密封位置两侧压力差由４8ｋＰａ增加到108ｋＰａ,立面密封处流速由18ｍ／ｓ增加到2４ｍ／ｓ;在10％开度工况下,叶栅流道狭窄,含沙水流在活动导叶出口形成射流磨损,导致活动导叶迎水面的头部和出水边以及背水面立面密封位置处磨损严重,随着导叶开度增大,活动导叶表面的磨损程度以及磨损区域都逐渐减小。本研究对于多泥沙电站水轮机稳定运行以及活动导叶的磨损防护具有重要意义。     

万家寨电站水轮机参数优选的几个问题

结合有关科研成果和国内外多沙河流电站水轮机改造经验，对万家寨电站水轮机参数优化选择中减小最优单位流量，减小最优单位转速或使排沙期运行的单位转速向最优单位转速靠拢，保持较小导叶高度，在导叶安放角或断面形状采取相应措施，减少转轮叶片数等，对水轮机泥沙磨损具有重要意义。     

水电站水轮机导叶轴套加工工艺简析

水轮机活动导叶轴套的作用主要是固定活动导叶的径向摆动,使导叶能平稳地进行开关而控制进入转轮的流量。尼龙轴套具有自润滑功能,使用的性价比较高,但导叶轴套长期运行,纤维层之间松散,致使导叶轴套内径变小,导致轴颈与轴套之间的摩擦力增大,可能出现导叶无法开启或开启时间过长的故障。为保证机组安全稳定运行,需定期对导叶轴套进行修复或更换处理。本文介绍了尼龙轴套的加工工艺,对其他机组或类似材料的备品更换具有一定的借鉴和指导意义。     

万家寨水电站活动导叶立面密封改造

万家寨水电站水轮机组在高速高含沙水流长期冲刷作用下,活动导叶的刚性立面密封面磨损汽蚀严重,造成导叶漏水量加大,导致机组出现"潜动"问题。在分析导叶密封失效原因和总结传统堆焊打磨修复处理方式缺陷的基础上,提出了活动导叶立面密封技术改造方案,首次采用黄河水利科学研究院自主研发的钢塑复合聚氨酯导叶密封板,对1#和4#机组进行技术改造,对改造的技术细节和中间安装过程进行了精确控制和严格质量把关。经过两个汛期运行检验表明:活动导叶立面密封技术改造提高了导叶全关状态下的密封性能,可以有效抗磨和抑制漏水,解决了活动导叶密封失效的问题。     

基于CFD的水轮机导叶泥沙磨损研究

导叶是水轮机必不可少的引水构件，为了能研究含沙水中导叶的磨损情况，应用CFD流体分析软件，基于RNG湍流模型对不同泥沙浓度下的水轮机导叶进行了数值分析，得到了不同工况下导叶的泥沙体积分布图，从而进一步分析导叶的磨损情况。分析结果表明，在含沙水中，导叶叶片泥沙量从叶根向叶梢逐渐减小，叶片根部最早遭受泥沙冲蚀，磨损程度比其他位置严重。叶片正面过水面积比较大，所以叶片正面泥沙量比背面多，所遭受的泥沙磨损也比背面严重。随着泥沙浓度的增大，导叶表面的泥沙分布量也逐渐增大，叶片越容易遭受磨损破坏，而且同一个地方磨损程度越严重。     

满拉水电站水轮机抗磨性能分析

满拉电站总装机20MW，在电网系统中担任调峰、调频任务。年楚河含沙量较大，同时由于电站所处的位置自然环境条件恶劣，交通不便，为确保机组安全可靠运行，延长机组大修周期，水轮机的抗泥沙磨损能力应予以足够的重视。本文针对水轮机的导叶区、转轮区等进行了抗磨性能分析，并提出了降低泥沙磨损应采取的措施。     

中低水头电站水轮机活动导叶密封改造研究

对于中低水头电站,水轮机活动导叶密封失效一直是困扰水电站运行管理及检修维护的突出问题.葛洲坝电站拥有多年的运行、检修经验,为解决活动导叶密封失效问题,研究设计了两种新型密封结构,并通过了真机改造、运行验证,成功地解决了水轮机活动导叶密封失效的问题.     

高水头混流式水轮机内部固液两相流数值分析

针对泥沙直径对混流式水轮机蜗壳和导水机构内部流场产生影响的问题进行了初步研究,采用固液两相流模型对某电站的高水头混流式水轮机进行了全流道数值模拟,通过单一变量法来研究不同来流泥沙的直径对蜗壳和导水机构内部压力及泥沙分布产生的影响。研究结果表明:与清水相比,含沙水流会不同程度地使蜗壳和导水机构内部的水压力载荷增加,在相同工况下,蜗壳底部、蜗壳鼻端、固定导叶和活动导叶头部的泥沙浓度较大;小直径下泥沙分布均匀,随着泥沙直径的增加,泥沙浓度的梯度变大,泥沙分布更加集中,从而会使磨损加剧。该研究成果可为在含沙水流中运行的水轮机设计提供参考。     

小水电站沉沙池的改造

当水流中含有大量泥沙,通过水轮机时,会使过流部件材料表面因疲劳和机械破坏而损坏,导致水轮机效率下降,甚至因破坏严重而报废,使电站经济效益受到重大损失。在我国西南山区和北方,对防泥沙问题,普遍较为重视,但在南方山区的小水电站,对于泥沙问题往往被人们忽视,因而造成严重恶果。例如广东省信宜县石印水电站,1982年投入运行后,由于上游水土流失严重,而原设计泥沙井效果差,致使大量推移质泥沙进入水轮机,过流部件被严重磨损,加重了水轮机的气蚀,使水轮机效率明显下降:原来导叶开度72％即可发满1000千瓦;尔后,100％开度,只能发900千瓦,运行不到5000     

混流式水轮机导叶漏水分析及处理

水轮机导叶漏水不仅造成水资源的浪费,同时对机组的安全稳定运行均造成影响。宝珠寺在机组解体大修过程中,检修人员对活动导叶进行了补焊、打磨处理以及线型修复,将变形底环返厂加工,并在底环抗磨板部位新增密封条,对导叶套筒密封以及压垫环进行了处理和更换。机组检修后,用容积法对该机组导叶漏水量进行了测量,导叶漏水量由0.75 m3/s降低到0.408 m3/s,按照机组年均停机时间计算,全年可增发电量140万千瓦时,基本达到了项目预期。     

水轮机导叶气蚀及处理方法

芹山电站#2水轮发电机组在投产运行1年后,机组在制动停机完成且风闸复归后,又出现了微小转动的现象。在这种情况下,有可能造成低转速下推力轴承烧瓦的事故。在检修时,发现机组活动导叶立面止漏面气蚀磨损严重,造成停机困难。对问题进行了分析后,对导叶立面止漏面气蚀磨损区进行了堆焊不锈钢及打磨处理。运行检测结果证明,处理效果较好,确保了机组的安全稳定运行。     

水轮机导叶间隙的磨损处理

丹东电站在长时间的运行中受汽蚀和泥沙磨损的破坏作用,使水轮机导叶间隙增大,造成漏水量增加,水轮机效率下降,机组出力减少以及水轮机在停机导叶关闭后转速降不下来而无法投入制动等危害。采用电焊补焊和在上、下环抗磨板加垫等方法来消除增大的间隙,机组出力都恢复到原设计的出力。