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。     

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。     

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.     

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。     

基于DPM模型的某型号水轮机固定导叶泥沙磨损模拟与实验研究

含沙水对水轮机固定导叶的磨蚀不仅与流速大小、泥沙浓度有关,而且还和含沙水在过流表面速度方向有关.为了研究含沙水对某型号水轮机固定导叶冲蚀作用,验证DPM模型(Discrete Phase Model)对水轮机固定导叶磨损模拟的有效性并确定固定导叶表面重点磨损部位,应用磨损模型和DPM模型对某型号水轮机固定导叶进行数值模...     

金沙江下游水轮机泥沙磨损情况分析

根据位于水轮机3个不同位置的泥沙特征、形貌以及矿物成份,对转轮叶片、活动导叶进行了泥沙磨损试验预估研究,比较ZG04Cr13Ni4Mo和ZG04Cr13Ni5Mo材料的抗泥沙磨损能力,并对金沙江下游多泥沙条件下的水轮机运行后重点关注部位提出了重要建议。     

高水头混流式水轮机沙水流动数值模拟及转轮泥沙磨损实验研究

运用N-S方程和标准k-ε湍流模型,对高水头混流式水轮机内部沙水流动进行了全流道数值模拟。根据数值模拟结果和相似定理设计水轮机转轮叶片的单流道泥沙磨损实验装置,进行了转轮叶片泥沙磨损实验,获得了水轮机转轮叶片泥沙磨损的主要发生位置和磨损程度,并根据数值模拟和实验研究结果拟合出了水轮机转轮叶片的磨损率公式。结果表明:水轮机转轮叶片的进水边和出水口位置的磨损程度相对于其他位置更为严重,尤其是叶片背面。该研究对多泥沙河流水轮机转轮叶片的泥沙磨损评估以及维修具有指导意义。     

减少转轮和导叶空化破坏和泥沙磨损的措施

右江百色水电站是一座中高水头的大型水电站，水轮机转轮叶片和导叶处的流速较高，会产生空化导致空化破坏，在汛期过机水流泥沙含量较大，会产生泥沙磨损，论述了水轮机采购招标时采取的减少转轮和导叶空化破坏和泥沙磨损措施，并进行了简要分析。     

索风营发电厂水轮机导叶轴套磨损原因分析

介绍了索风营发电厂水轮机导叶轴套及其密封形式,分析了导叶轴套磨损的原因,并提出了解决办法.     

老旧水轮机活动导叶端面密封改造

为了解决乌江渡发电厂2号机活动导叶漏水量超标、停机时机组堕转、刹车转速较高、停机后机组蠕动的问题,在2号机大修过程中,对水轮机底环和顶盖部位的密封结构进行改造,加装了金属密封。通过改造,2号机活动导叶漏水量达到了规范要求,机组没再发生停机堕转和停机后蠕动的现象,改造取得了成功。此次改造实例,为后续机组活动导叶端面密封的改造积累了经验,对于同类型水轮机活动导叶端面密封改造具有很好的借鉴意义。     

水轮机泥沙磨损研究进展

本文从泥沙磨损机理的试验研究和数值模拟、磨损影响因素及磨损预估模型三个方面阐述了国内外对水轮机泥沙磨损问题的研究成果,并提出了今后水轮机泥沙磨损研究的相关建议,为进一步开展磨损机理的研究进而建立可靠实用的磨损预估模型提供参考。     

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.     

龚嘴水电站活动导叶修复技术

龚嘴水电站系建筑在多泥沙的大渡河下游，最早投运的机组已运行２６年，活动导叶受到泥沙的磨损严重，使活动导叶关闭后漏水严重，一旦停机，压力钢管充水，工作门前后不能平压，工作闸门难以提起，严重危及电站安全运行。电站制定出导叶修复技术，在东方电机厂的配合下取得了成功，现已将修复好的活动导叶更换到４台机上，运行情况良好，并将其余３台机陆续更换。     

冲击式水轮机喷射机构泥沙磨损特性的数值模拟

为分析泥沙颗粒的直径及浓度对喷射机构磨损位置和磨损率的影响,基于Fluent平台对模型冲击式水轮机的喷射机构进行了三维建模,在水气两相流非定常计算稳定的基础之上,加入离散相,应用基于颗粒轨道的欧拉-拉格朗日法对水气沙三相进行了非定常数值模拟。在泥沙体积分数为1%的条件下,泥沙径粒分别取0.01、0.05、0.4和1 mm;在泥沙径粒为0.05 mm的条件下,泥沙体积分数分别取1%、2%、3%、4%和5%。结果表明,喷嘴出口处的压能大部分转化为了动能,且喷嘴出口处出现了负压;随着泥沙径粒的增加,泥沙的随流性会变差;泥沙径粒影响喷嘴的磨损范围,但喷嘴表面的磨损位置是相似的;喷针头部的针尖位置更容易受到细小颗粒的磨损,且喷针的过渡段磨损与径粒大小呈正相关;喷射机构受到的最大磨损率随泥沙浓度的增加而增大;在同一泥沙浓度下,喷嘴受到的磨损要大于喷针;泥沙浓度的增加会使喷嘴、喷针的磨损率增加,但泥沙颗粒的运动轨迹及喷针磨损的位置是相似的。     

贯流式水轮机活动导叶内部三维固液两相紊流研究

针对贯流式水轮机活动导叶内部固液两相亲流的三维数值模拟问题，基于N－S方程和两相紊流的。。一个模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对水轮机活动导叶内部的固液两相亲流进行数值模拟，提出设计工况时活动导叶内部的两相紊流特性．得出了导叶内部流场和压力场的分布．将计算结果用Tecplot7进行处理，用图形表示其内部的流动状态和压力分布．     

水轮机活动导叶的耐磨设计及实验研究

通过对含沙水流条件下水轮机导叶的水力损失及磨蚀机理进行分析研究，重新设计制作了活动导叶的翼型，并与现行标准导叶在专门设计的模型实验台上进行了对比实验，得出了一些有价值的结果。为进一步进行导叶翼型的研究提供了有益的参考。     

挑流板减轻水轮机泥沙磨损的试验研究

在陕西南郑县茶房寺水电站应用挑流板减轻混流式水轮机泥沙磨损的试验，收到了显著效果。用挑流板挑流，就是在水轮机前盖板或顶盖板内表面加焊间距、高度适宜的辐向挑流板，改变水流形态，以减轻磨损。     

小浪底水电站水轮机泥沙磨损研究

对小浪底水电站水轮机组抗磨措施的效果进行了综合评价,多角度分析了机组过流部件抗磨涂层磨损测量方法、机组运行工况、运行时间等因素。指出:小浪底水电站每台机组投运前期运行工况、设备安装质量存在一定程度的差异,导致每台机组的磨蚀情况差异较大,后期投运的1、2、3号机组磨蚀情况明显好于4、5、6号机组;从检查情况来看,抗磨涂层的防护效果比较明显,水轮机过流部件表面的磨蚀程度较轻,达到了设计保证值标准,说明小浪底水电站机组水力设计比较成功。     

水轮机活动导叶关闭过程中导水机构内动态流场数值模拟研究

水力机组在暂态过程中诱发的强瞬变流是一种复杂的非定常湍流,对机组安全稳定运行具有重要影响。为了探索水轮机活动导叶动态调节动作诱发叶后强瞬变流对机组暂态特性的影响,本文应用模拟流固耦合动态效应较好的浸入边界法和大涡模拟技术来处理该类强非线性动边界流体动力学问题。首先,精细模拟槽道内两级线性排列动静叶栅动态绕流叶后压力和尾迹结构分布,由于受到固定导叶和活动导叶动静干涉的影响,其下游流场表现出复杂的非定常流动特征。随后完成了水轮机导水机构两级非线性环列叶栅动态绕流的模拟,展现了水轮机导叶调节运动的关闭过程。该方法可用于水轮机流道内多级翼型叶栅绕流的精细模拟,为研究水轮机调节振荡对机组暂态性能的影响提供有益的参考,对耦合上游管道系统水力暂态和水轮机三维暂态效应的研究也有指导意义。