水轮机补气的原理和技术

对混流式水轮机在部分负荷运行时的尾水管涡带压力脉动,常用补气的方法解决。国内外在补气方面作了大量的试验研究。很多水轮机安装了各种类型的补气装置。但对补气消除涡带压力脉动的原理还有误解,特别是补气装     

东风发电厂机组大轴中心补气装置改造

混流式水轮机运行过程中产生的尾水真空及空腔涡带是转轮发生空蚀的主要原因，空蚀使水轮机效率降低、振动加大，严重时会造成设备损坏事故。减小尾水真空及空腔涡带的方法就是对尾水管补气。东风发电厂原水轮机补气方式为尾水短管补气，补气效果差，且造成尾水锥管破坏严重及机组振动等问题。经研究，东风发电厂结合机组增容改造将水轮机补气方式改为由大轴中心补气，本文介绍了大轴中心补气装置的结构特点及改造后补气效果试验等。     

三峡电站混流式水轮机水力稳定性研究

三峡电站水轮机是目前世界上运行水头变幅最大的巨型混流式水轮机之一 ,其运行稳定性是设计、研究、制造和使用部门关注的首要课题。在左岸电站机组招标文件和合同执行过程中 ,明确提出水力稳定性是首要考虑的问题 ,并具体规定了模型和真机的稳定性指标。在水轮机模型验收试验中 ,发现一些现象与众所周知的部分负荷的压力脉动不同 ,表现为在运行水头范围内存在压力脉动峰值带 ,频率较高 ,且从蜗壳进口至尾水管的几个部位均同时出现较大的压力脉动幅值。根据模型试验的结果 ,分析了空蚀系数和补气对压力脉动的影响 ,提出了改善三峡电站水轮机水力稳定性的几点措施     

国外解决尾水管中不稳定流的几种办法

水轮机尾水管中存在不稳定流,形成压力脉动,引起机组振动,是混流式水轮机和轴流定桨式水轮机运行中的突出问题。国内外都在寻求解决压力脉动的方法。一般都用向尾水管补气或设置导流栅、阻水栅等措施,但R.H.西克却提出改进尾水管和转轮泄水锥的设计也能消除压力脉动,提高机组运行的平稳性和效率,并在许多机组上取得了令人满意的结果。     

老龙口电站1号机低负荷运行尾水管压力脉动处理浅析

老龙口电站i号水轮机在低负荷运行时,尾水管中形成涡带,使尾水管水流发生周期性变化引起压力脉动,形成强烈的噪音和较大的振动。针对这一情况,通过对尾水管补气装置的改造,减轻了机组在低负荷运行中引起压力脉动和振动,确保机组安全稳定运行。图5幅,表1个。     

隔河岩电站1号水轮机水力稳定性的若干问题研究

根据原型实测动水压力、空化噪声、补气、大轴摆度及水轮机检查等成果,研究了水轮机水力稳定性.成果表明:在168～233 MW负荷区,水轮机存在低频涡带空化,脉动压力、补气、噪声、摆度等大幅度增加,尤其在177 MW附近脉动压力和大轴摆度已达到甚至超过厂商保证值;在所研究负荷范围内,水轮机都存在高频激波空化噪声,主要发生在转轮叶片及缝隙中,在满负荷时最为明显,研究发现已出现空蚀前兆.     

混流式水轮机尾水管压力脉动试验分析

压力脉动产生于机组运行过程的非定常流场,是引起水轮机组振动及不稳定运行的主要水力振动源之一。其中,尾水管的螺旋状涡带是引起水力振动的最主要因素。本文通过对混流式水轮机模型试验,研究了混流式水轮机尾水管内压力脉动与空化系数、泄水锥形状及补气量的相互关系。     

大藤峡水利枢纽水轮机运行稳定性分析及预防措施

针对大藤峡水利枢纽水轮机运行中水头变幅大、运行条件复杂、转轮直径大和国内大尺寸轴流转桨式水轮机设计、制造及运行经验较少等不利因素,对影响大藤峡水利枢纽水轮机安全稳定运行的脱流、磨蚀、尾水管压力脉动、卡门涡、水力不平衡等水力因素进行深入分析,并结合大藤峡模型水轮机稳定性试验,提出了优选水轮机参数、改善水轮机设计、优化机组结构设计、合理安排机组运行方式、设置有效的补气措施、优化水轮机流道和提高水轮机加工精度等预防措施,保证机组投产后的运行稳定性。     

高尾水位电站混流式水轮机补气装置设计

介绍了一种适用于高尾水位电站的混流式水轮机主轴中心孔补气装置的结构及特点,该装置由补气阀及浮筒阀两部分组成。补气阀的主要作用是在电站需要补气的工况下,实现自然补气,破坏尾水管真空状态,从而降低尾水管压力脉动及机组振动;浮筒阀的作用是在电站尾水位高于中心孔补气阀,并且补气阀密封失效的情况下,浮筒阀浸入水中而浮起,浮筒阀上部密封与补气管固定部分密合而达到密封止水效果。该结构补气装置在我公司两个高尾水位电站得到成功应用。     

清溪二级水电站尾水管补气设计

为提高反击式水轮机低负荷运行的稳定性,通常对水轮机采取补气措施或其他机械方法破坏尾水管涡带的影响,达到减轻压力脉动和消振的目的。清溪二级水电站具有水头变化比大,机组在低负荷运行历时长的特点。本文着重介绍该电站在设计上采用加强尾水管自然补气措施,以提高机组在低水头、小负荷运行的稳定性。经运行表明,达到了预期的效果,为机组安全运行,创造了有利条件。     

抽水蓄能机组水轮机工况启动时机组及厂房振动时频分析

对抽水蓄能机组水轮机工况启动过程中,机组摆度、振动、厂房振动、压力脉动随转速变化的时频特性进行了试验研究。研究结果表明,当抽水蓄能机组水轮机工况启动时,机组升速过程中,机组摆度信号有明显的转频及倍频分量;机组振动速度信号、电站厂房振动信号有明显的3倍叶片过流频率;压力脉动信号主频与转速没有明显的关系,具有低频随机脉动特性。     

尾水管脉动压力及扩散方式的研究

许多研究成果表明，影响水轮机水力稳定性有多种因素，其中一个重要因素是尾水管内水流的压力脉动。由于各种原因产生的高频和低频的压力脉动会使尾水管内部产生严重的空蚀破坏或者诱发水轮机叶片产生振动等问题。为此，结合广西百色水利枢纽工程尾水系统进行了水力学试验，量测了尾水管的脉动压力，得出不同工况下尾水管的水流特性。对于作为水轮机能量恢复装置的尾水管，还比较了两种不同设计方案的优劣。     

金安桥水电站主轴补气装置增加防尾水倒灌措施

混流式水轮机在不稳定工况(一般在30％～60％额定出力)运行时,尾水管所产生的尾水真空及空腔涡带是转轮发生空蚀的主要原因,同时,空蚀使水轮机效率降低、振动加大,严重时甚至导致整个机组和电站厂房振动及噪音加大,因此,补气装置的可靠运行是保证机组稳定运行的条件之一.金安桥水电站下泄流量大于5010 m3/s时,尾水位高于补...     

羊曲水电站水轮机模型验收试验浅析

介绍了羊曲水电站水轮机转轮模型验收试验的主要项目及试验结果。内容包括:水轮机出力及效率、空化、压力脉动(补气和不补气条件下)的验收试验;飞逸转速、轴向水推力、活动导叶水力矩(同步和异步情况)、蜗壳压差等试验以及模型尺寸检查。验收试验结果表明模型水轮机各项试验参数的重复性较好,各项水力性能指标基本满足要求。另外在文中还剖析了机组模型试验部分参数取值的原因,希望能够增强技术人员对模型试验的了解。     

混流式水轮机大负荷区压力脉动陡升问题研究

针对电站水轮机出现的大负荷区压力脉动陡增现象,通过电站模型和电站实测压力脉动实验结果,结合电站分步骤改型措施和对水轮机CFD结果分析认为,水轮机大负荷区压力脉动陡升问题与转轮叶片进口设计有直接关系,不理想的转轮叶片进口设计会导致水轮机在大负荷时叶片进口正面脱流,产生水轮机压力脉动陡升现象。在实际中可以通过改善水力和其它方法消除或减小水轮机压力脉动值,提高机组运行的安全稳定性。     

基于ANSYS水电机组过流场特性分析

水流在水轮机内部的流动是一种扭曲、复杂的空间运动,且由于实际运行中的各种因素影响,往往会产生空化空蚀、压力脉动等现象,严重影响机组的安全稳定运行。应用ANSYS软件建立机组全流道三维几何模型,并进行网格划分。采用Fluent 17.0软件,对某电站机组进行数值模拟计算,分析蜗壳、导叶、转轮及尾水管等过流部件内部压力场、速度场的分布规律,与理论分析情况相符。作为水轮机优化设计辅助手段,该方法可预估水轮机内部的流动规律。     

瀑布沟水电站水轮机模型验收试验

为了验证瀑布沟水电站水轮机模型的水力性能,进行了模型验收试验。其内容包括仪器仪表率定、效率试验、出力试验、空化试验、流态观测、装置空化及变空化下的压力脉动试验、补气试验、轴向水推力、蜗壳压差、飞逸特性等试验。验收结果表明:模型水轮机性能及换算到原型的水轮机性能满足合同要求。     

非定常流弯肘型尾水管不规则压力脉动预测

尾水管内螺旋状涡带引起的压力脉动是造成混流式水轮机机组振动的主要原因之一,直接威胁机组的安全运行。为此,提出一种基于CFD数值计算的水轮机尾水管压力脉动数字化预测法,并利用此法对一大型混流式水轮机偏工况下尾水管内水流流动进行了长时间非定常流计算,讨论该工况下尾水管内死水域与涡带的运动规律,预测了尾水管的不规则压力脉动,压力脉动分析结果表明,其波形、频率、相位与实际基本一致。     

龚嘴水电站尾水管补气模型试验研究

针对龚嘴水电站增容改造后在低负荷状态运行时存在压力脉动和噪声较大的问题,采用大轴中心孔补气模型试验方法,在1号机组开展顶盖强迫补气试验,并在真机上进行了验证。试验结果表明:选择合适的相对补气量时,压力脉动的混频和主频相对幅值均显著下降,对降低部分负荷区域的压力脉动和噪声具有很好的效果。该方法对其他中低水头电站的尾水管补气措施有一定参考价值。     

水轮机尾水管压力脉动对电力系统低频振荡的影响

水轮机尾水管压力脉动是水力发电机组出力摆动的重要原因之一,表现为发电机转子角或输出功率的强迫振荡.尾水管压力脉动主要是由尾水涡带造成的,其频率与水轮机转动频率近似成比例.而且,空蚀会加大脉振的强度.单机无穷大系统中,强迫振荡包括暂态和稳态振荡两部分.暂态分量主要与系统的阻尼有关,而稳态分量则主要与干扰信号有关.建立了水机电一体化仿真模型,通过对部分负荷工况下的仿真,分析了尾水管压力脉动对系统阻尼及振荡特性的影响.