灯泡贯流式水电机组转轮室碰磨检测方法研究及工程实践

灯泡贯流式水电机组在运行过程中,由于水力因素、机械因素等的影响,或由于异物的侵入并卡塞,很容易导致转轮叶片与转轮室出现碰磨故障,若不加控制,将容易引发诱发叶片、转轮室及大轴严重破坏的安全事故。鉴于此,必须对灯泡贯流式机组的转轮室碰磨故障实施实时在线检测手段,以防止机组重大事故的发生。在分析灯泡贯流式水电机组转轮叶片与转轮室初期碰磨故障信号特征的基础上,鉴于传统的时域分析法、快速傅里叶变换不适合微弱非平稳信号分析的问题,提出了基于希伯尔特变换的水电机组转轮室碰磨故障检测方法,采用带通滤波器从转轮室振动信号中提取碰摩冲击信号,通过希伯尔特变换实现冲击信号的显性化并实现碰摩故障及碰摩周期的辨识,在此基础上,研制了一套灯泡贯流式机组转轮室碰磨故障检测装置,并应用到湖南某水电厂,效果良好。     

基于声发射技术的水轮机转轮叶片裂纹检测

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障     

考虑密封作用的混流式水轮机转轮动力特性分析

大型混流式水轮机转轮振动现象严重影响了混流式水轮发电机组的安全、稳定运行,因此针对以上情况对机组转轮在实际运行中的模态特性研究就显得十分重要而有意义。本文以转子动力学为基础结合有限元分析方法,对混流式水轮机转轮进行了三维实体建模和模态分析,研究了混流式水轮机转轮在考虑密封作用影响下的动力特性,结果表明:在考虑转轮密封影响和不考虑转轮密封影响下,各阶频率和振型区别很大;密封能提高转轮的弯曲振动频率,对转轮的扭振和竖振影响较小;且随着转轮模态频率的升高,转轮的振动由整体的振动逐渐变为以叶片振动为主的振动。该方法为以后准确地分析预测机组在实际运行中转轮的振动情况提供了参考。     

高比转速混流式水轮机叶道涡工况下转轮的动力特性分析北大核心CSCD

为了探讨叶道涡对混流式转轮叶片的作用机理,以某高比转速混流式水轮机为研究对象,选取出现严重叶道涡的小流量工况点开展转轮的瞬态动应力数值模拟。首先基于Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型进行了全流道定常和非定常流动计算,得出了转轮内部叶道涡的形态及分布,与实际观测现象非常吻合;然后采用有限元方法对转轮进行了模态分析,获得了转轮在水中的固有频率及振型;最后采用流固耦合方法对转轮进行瞬态动力学分析。研究结果表明:叶片危险部位的动应力的频率为转轮频率的倍频,分布于转轮叶片出口靠近上冠处的局部叶道涡对转轮的作用强度最大,导致叶片出口与上冠连接处的最大动应力值高于一般水轮机转轮的许用应力值,引起转轮该位置发生破坏甚至产生裂纹。     

迪什林水电站转轮动应力测试及裂纹原因分析

开展水轮机转轮动应力现场测试是叶片裂纹原因分析的重要手段之一。由于轴流转桨式水轮机转轮结构复杂,开展转轮叶片动应力现场测试的难度也相对较大。本文针对Tishrin水电站轴流转桨式水轮机转轮叶片裂纹问题,对其2号机进行了全面的转轮动应力和机组稳定性试验研究,介绍了Tishrin水电站轴流转桨式水轮机转轮动应力现场试验的试验方法及有关试验结果,对转轮叶片产生裂纹的原因进行了分析探讨。本文是国内外首次成功开展大型轴流转桨式水轮机转轮叶片动应力测试,具有一定的科研和应用价值。     

转轮几何参数对水泵水轮机水力性能影响的几点体会

本文基于国内某抽水蓄能电站转轮水力性能优化和模型试验结果,分析了几何参数对水泵水轮机转轮性能的影响,并着重对不同参数方案转轮"驼峰"特性和"S"形特性进行比较和简要分析,给出几何参数对转轮特性影响的几点体会,以期为水泵水轮机转轮的水力性能优化提供参考.     

联轴部分对转轮自振频率计算结果的影响分析

本文以一个电厂结构为分析基础,选取了一个完整的转轮和不同轴身长度作为计算模型,计算出了转轮不同节径的自振频率。对计算结果和不同振型进行了分析,对转轮自振频率与激振频率的关系进行了分析,给出了设计时对转轮自振频率计算模型的选取及对计算结果的影响和取值方面的指导性意见,对结构优化调整转轮自振频率具有一定的指导意义。     

灯泡贯流式机组转轮室结构安全研究

灯泡贯流式机组普遍存在转轮室振动幅值偏大的问题。目前,未有相关规范和标准对灯泡贯流式机组转轮室振动限值作出规定,转轮室结构的安全性直接关系到电厂机组运行和经济效益,本文综合现场实测数据和三维有限元结构计算结果从结构强度、共振和疲劳三方面对转轮室结构安全性进行了评价,提供了对转轮室振动偏大的灯泡机组运行安全性评估的参考方法。     

高比转速混流式水轮机叶道涡工况下转轮的动力特性分析

为了探讨叶道涡对混流式转轮叶片的作用机理,以某高比转速混流式水轮机为研究对象,选取出现严重叶道涡的小流量工况点开展转轮的瞬态动应力数值模拟。首先基于Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型进行了全流道定常和非定常流动计算,得出了转轮内部叶道涡的形态及分布,与实际观测现象非常吻合;然后采用有限元方法对转轮进行了模态分析,获得了转轮在水中的固有频率及振型;最后采用流固耦合方法对转轮进行瞬态动力学分析。研究结果表明:叶片危险部位的动应力的频率为转轮频率的倍频,分布于转轮叶片出口靠近上冠处的局部叶道涡对转轮的作用强度最大,导致叶片出口与上冠连接处的最大动应力值高于一般水轮机转轮的许用应力值,引起转轮该位置发生破坏甚至产生裂纹。     

大朝山水电站水轮机转轮制造和质量分析

大朝山水电站1号水轮机转轮72h试运行后检查发现叶片产生30余条裂纹,经技术分析和采取措施,消除了由于叶片卡门涡频率与叶片固有频率耦合的共振,同时对叶片制造缺陷进行了检查处理.本文对1号转轮叶片裂纹的处理作了简要分析,介绍了大朝山水电站水轮机转轮制造过程和质量情况,从转轮材质、缺陷处理工艺、NDT检查标准和方式、焊接应力水平等加工质量方面对转轮进行了分析.     

大朝山水轮机转轮动应力试验研究

开展真机转轮叶片动应力试验研究是解决大型水轮机转轮开裂的关键.对大朝山水电厂6#机组水轮机转轮动应力进行全面的试验研究,分别对机组变转速、变电压和变负荷等稳定工况以及开停机、升降负荷、甩负荷、筒阀动水关闭等瞬变工况下转轮叶片静动应力和振动进行了测量,获得了大量第一手宝贵的试验数据,对真机转轮静动应力的变化规律进行了深入分析与探讨.研究成果对进一步揭示大型水轮机转轮的开裂原因和深入开展混流式水轮机的可靠性研究具有重要意义.图7参3     

基于双向流固耦合的水轮机转轮动态特性研究

由于结构及流固耦合的复杂性,一直很难准确模拟水轮机转轮的动应力状态。利用双向流固耦合的方法,求得了水轮机转轮的动应力,得到了转轮运行中动应力的变化幅值。通过对结果的分析发现转轮应力和变形近似做周期变化,且周期和叶片与导叶个数有关。通过这种方法求出动应力后即可较准确预测转轮疲劳强度,也可对转轮在各个工况下动应力进行模拟,避免机组在转轮动应力较大的工况长期运行。同时对转轮固有频率及振型进行对比研究。相比在空气中,在水压力及离心力载荷作用下,转轮的固有频率下降约1%,这是由于水电机组刚度较强的原因,而在静水中下降较多。     

附加质量对水泵水轮机转轮模态特性的影响

水泵水轮机转轮结构扁平,声学流固耦合作用明显,在工作流道中其固有频率将大幅降低。此外,机组开停机等过程中的水力激励容易引起转轮的共振,因此有必要对转轮进行模态分析,确保转轮的安全稳定。本文采用声学流固耦合方法,考虑转轮外流道流体附加质量,对水泵水轮机转轮的模态进行了分析;改变转轮的直径及高度,研究了转轮径深比对转轮模态的影响。结果表明流体域造成的水体附加质量效应由强到弱依次为上冠腔、下环腔及内流道。此外,转轮径深比减小后,转轮的固有频率升高,同时附加质量效应降低。本文的研究有助于评估机组运行过程中转轮的振动及共振特性,对大型抽水蓄能机组的转轮安全性预判有指导意义。     

水轮机转轮应力分布规律及降应力措施研究

从焊接试板的研究入手，进一步对真机转轮焊后应力分布规律进行了全面地研究，其中包括未运行的完好转轮和承载运行后出现裂纹的转轮的应力状态。在此研究基础上，对水轮机转轮应力分布规律进行了总结，并采取了合理的措施，达到了降应力的目的。     

应力棒法计算转轮不平衡力矩的修正北大核心CSCD

残余不平衡力矩值是评价水轮机转轮制造质量的关键指标。在转轮常用的应力棒法静平衡系统中,通过平衡方程式计算得到的转轮偏重力矩通常与真实配重存在较大的偏差,从而影响转轮真实残余不平衡力矩的计算。首先通过对平衡系统的真实平衡状态分析,指出了应力棒测杆的弯曲变形会导致应力棒所受力矩与转轮真实偏重力矩不等。然后根据工程应用提出集中变形和微小变形前提条件,据此分别推导出了应力棒固定端低于和高于转轮质心时所受弯矩与转轮真实偏重力矩之间的修正计算公式。最后,通过实例分析证实了采用修正公式后可有效减少计算误差。本文的分析及结论对提升转轮的制造质量和关键性能有重要的指导意义。     

三峡右岸首台转轮退火后变形原因的分析

三峡水电机组是当今世界上最大的混流式机组,而机组的核心部件转轮,在设计和制造上都存在很大的难度,哈尔滨电机厂有限责任公司在引进左岸转轮设计和制造技术的基础上,独立自主开发、设计、制造了右岸转轮.本文论述了在制造三峡右岸首台转轮过程中,发生在退火工序转轮变形所带来的问题,通过对问题原因的分析和总结,为今后解决此类问题提供了依据.     

异种钢焊接转轮的制造与应用

本文叙述了异种钢焊接转轮在国内外的制造工艺和应用情况,并对此项转轮接头的开裂原因进行了分析与探讨,同时结合国外实际经验,对今后如何制造和应用异种钢焊接转轮提出了自己的见解。     

大型混流式整体转轮现场制造

转轮现场制造是大型混流式整体转轮制造的发展趋势,文章介绍了大型混流式整体转轮现场制造技术,对整体转轮现场制造厂房工艺布局设计、转轮装配、焊接、热处理、机械加工、静平衡等先进工艺技术进行了全面详述。     

东方电机厂率先完成大朝山转轮动应力测试

目前 ,在国内外大型水电站机组运行过程中 ,转轮裂纹时有发生 ,特别是近几年来 ,转轮裂纹发生的现象越来越频繁 ,严重地影响到机组的安全可靠性。这成为了国内外水轮机制造商和水电站运行的一大疑难问题 ,对转轮裂纹的预防和治理成为国内外关注的焦点。国内大型转轮可靠性和防裂纹研究积累较浅 ,国外也少见系统报导 ,却又是生产实践中急需解决的题目。东方电机股份有限公司为了搞清转轮出现裂纹的根本原因 ,解决这一世界性难题 ,2 0 0 3年派出精兵强将前往大朝山电站进行了为期三个月的转轮动应力真机试验。对在变转速、变电压、变负荷、甩负荷及筒阀动水关闭等不同运行工况下转轮静动应力进行了测试 ,得到了大量宝贵的第一手试验数据 ,了解和掌握了转轮动应力的大小和分布规律。大朝山电站转轮动应力真机试验的成功 ,标志着东方电机厂在转轮真机动应力测试技术方面达到了世界先进水平 ,为东方电机厂大型水轮机转轮设计制造迈向新的台阶铺平了道路 ,为三峡水轮机转轮可靠性及防裂纹研究奠定了坚实的技术基础东方电机厂率先完成大朝山转轮动应力测试@余小波     

《转浆式转轮组装与试验工艺导则》介绍

我国安装转浆式水轮机的电站比较多,在组装与试验方面积累了不少经验与教训。《转浆式转轮组装与试验工艺导则》(以下简称《导则》)是在这些经验与教训的基础上,主要依据西津、葛洲坝和大化等电站转轮结构型式与组装工艺而编写成的,介绍了两种常用结构型式转浆式转轮的组装程序,详细地叙述了组装工艺,简述了转轮吊装要求。 1 典型结构型式转浆式转轮的组装程序 转浆式转轮常用典型结构为有操作架的转轮和无操作架的转轮。从轮叶操作机构装配的方便程度出发,对有操作架的转轮选用转轮体倒置后,从上向下装配轮叶操作机构(倒装配)