水轮机顶盖-座环联合受力刚强度计算及校核

顶盖是水轮机中既有支撑又有过流作用的重要部件,顶盖及其联接螺栓既承受周围各部件的作用力,又承受随运行工况而改变的水压载荷,其刚强度对水轮发电机组的安全、稳定运行至关重要。本文建立了某电站混流式水轮机顶盖、座环及其联接螺栓的整体三维几何模型,考虑螺栓预紧力,采用ANSYS有限元分析软件对顶盖整体结构有限元模型在升压工况下进行刚强度计算分析。计算结果显示,顶盖及其联接螺栓刚强度满足规范要求,能够充分保证该水轮机组的运行可靠性。     

基于ANSYS Workbench的水轮机顶盖螺栓有限元分析

水轮机的工况转换频繁,顶盖与座环之间的联接螺栓在受到荷载的作用下,如若发生松动或者断裂,就会造成水淹厂房甚至机毁人亡的严重后果。利用ANSYS Workbench软件建立水轮机顶盖与座环联接螺栓的计算模型,采用有限元分析方法,计算分析在不同甩负荷工况下,联接螺栓所受的最大应力以及危险截面所处的位置。计算结果表明:在甩82.5 MW负荷时,联接螺栓所受的应力最大。采用超声波在线监测预警系统对最危险螺栓进行实时监控,防止意外发生。     

水轮机顶盖模型物理场实时监测研究

水轮机顶盖是发电机组的关键部件，其运行状态的监测是机组安全稳定运行的重要保障。如何实现水轮机顶盖快速、直观、无盲区的运行状态监测，始终是水电站运维环节的难点。为提升水轮机顶盖运行状态监测的效果，构建一套具备高精度、高实时性的水轮机顶盖物理场实时监测体系。通过综合运用有限元分析计算与代理模型技术，首先构建水轮机顶盖有限元模型，再以现场监测数据为基础和驱动因素，基于模型有限元仿真的样本点数据，构建出高精度的水轮机顶盖物理场代理模型，实现水轮机顶盖真实物理模型与数字模型的高效、高精度的实时映射。基于水轮机顶盖物理场实时监测体系，实现了顶盖物理场代理模型的计算效率毫秒级别，各物理场量计算最大误差、均方根误差均小于1%,判定系数均大于99%。结果表明：水轮机顶盖物理场实时监测体系的运用，实现了高精度、高实时性的运行状态监测的，使得监测结果更加直观、监测数据更加丰富、监测无盲区。     

某水电站水轮机超出力运行研究

针对某水电站常年弃水量大、弃水时间长现象,本文采用数值仿真计算,在不改动电站设备的前提下,对该电站水轮机展开超出力运行研究,分析其水轮机超出力运行的可行性。通过选取3种超出力工况,对其进行流场分析,得出在3种超出力工况下运行时,水轮机内部流态良好;同时分析3种工况下的空化性能,并结合电站实际运行情况,得出3种工况下运行机组空化性能满足要求;通过计算最大载荷下超出力工况的压力脉动与刚强度,得出机组稳定性良好且转轮刚强度符合设计要求。     

水泵水轮机蜗壳座环和顶盖有限元分析研究

通常利用有限元软件对水轮机结构部件分别进行有限元分析,忽略了结构之间的相互影响.以上述方式得到的计算结果,再依据相关经验,通常也能满足工程需要,但在预测结构的性能及安全性时误差比较大.文章利用有限元软件,采用不同的分析方法对300 MW级的水泵水轮机顶盖、蜗壳和座环的应力与变形进行了分析,确定了水泵水轮机蜗壳座环和顶盖有限元分析应采用的方法,在此基础上给出类似电站设计需要注意的方面;并对本电站蜗壳座环和顶盖的安全性做出了评价.     

基于ANSYS的水电机组结构特性分析

下机架和顶盖是水电机组的重要部件,其结构特性对机组的稳定运行有很大影响。运用SolidWorks软件对某抽水蓄能电站的下机架和顶盖建立几何模型,将几何模型导入ANSYS软件完成有限元模型的建立并对模型进行静力分析与模态分析。分析结果表明,在多种载荷下机架和顶盖的应力小于材料许用应力,变形小于设计标准值,具有良好的刚强度;下机架和顶盖的前6阶固有频率均避开主要激振频率,且避开范围大于10%,不会引发机组共振。最后可得出结论,下机架和顶盖具有良好的结构特性。     

大型混流式水轮机止漏环径向间隙设计研究

为避免水轮机止漏环与固定部件摩擦、碰撞迹象,止漏环间隙设计中应高度重视以下几点:(1)在水轮机模型开发阶段需要结合原型实际情况合理设计模型止漏环间隙;(2)在机组结构设计阶段应系统考虑各旋转部件、各支承部件及其基础的刚度与强度;(3)飞逸工况可按实际运行中考虑导叶开度限制时的最大飞逸转速考虑,保守设计亦可按最大水头导叶最大开口时的最恶劣工况考虑;(4)应校核发电机半数磁极短路或多个导叶剪断销剪断等单一特殊异常工况发生时水轮机止漏环间隙运行安全可靠性;(5)建议飞逸工况下水轮机止漏环与固定部件具有一定安全间隙,如水轮机止漏环与固定部件存在接触,需要考虑水轮机止漏环在接触、受力过程中对轴系稳定性影响,以及相应机械部件的形变、磨损等问题。     

水泵水轮机顶盖螺纹副安全校核及应力分析

抽水蓄能电站在电网中往往承担着调峰、调频、事故备用等作用,水泵水轮机组启停频繁,运行工况多变,对于顶盖和座环的连接螺栓而言,受力更加复杂,对螺纹副连接的安全校核至关重要.同时,螺纹副的特殊结构决定了其应力分布并不均匀,掌握其应力分布规律有利于更好地进行螺纹副连接的校核及优化设计.文章在对某蓄能电站顶盖座环连接螺栓的螺纹...     

水轮机流道密封结构在线监测与诊断分析

针对水轮机在恶劣环境下长期运行导致其流道密封结构性能降低这一常见问题,在分析水轮机流道密封结构及其故障特性的基础上,提出通过对水轮机顶盖积水—排水特性的实时运行状态监测来辨识水轮机密封部件的健康状态、诊断水轮机密封结构损坏程度,同时采用实时状态数据分析和统计分析对顶盖排水系统进行故障诊断和寿命评估。文中详细介绍了此方法在葛洲坝电厂最优维护信息系统3F机组状态监测与诊断子系统中的应用情况,实践证明该方法具有可行性和实用性,拓展了水轮机故障诊断分析的思路,具有推广应用前景。     

甘金桥电站水轮发电机组运行事故分析及处理

通过现场认真检查 ,明确了甘金桥水电站 1号机组水轮机顶盖制造缺陷是止漏装置“发卡”的主要原因 ,经设备制造厂进行了顶盖更换处理后得以解决。文章还对该电站水轮机初期运行出现的尾水管压力脉动与水导处摆度值超标等问题进行了阐述。运用尾水管压力脉动产生机理的分析 ,指出该水轮机系因泄水锥与上冠联接处的不对称台阶 ,是加剧水轮机叶片出口螺旋涡带偏心的主要原因。通过技术处理 ,消除泄水锥联接处的不对称台阶后 ,机组稳定运行     

抽水蓄能机组顶盖漏水原因分析

针对某抽水蓄能机组顶盖出现的漏水现象,对其在各个运行工况下的顶盖螺栓总载荷及残余预紧力进行了计算。由计算结果可以发现,由于在个别工况下残余预紧力小于0,导致了顶盖漏水,通过调整螺栓的伸长量,使得残余预紧力大于0,漏水现象得到了改善,但是预紧安全系数仍无法满足相关标准的要求。为此,进行了认真分析和复核。结果发现:在现有螺栓数量的基础上,通过增加预紧力虽然可以提高预紧的安全系数,但同时也得螺栓的总载荷增加,降低材料的安全系数,增加了螺栓断裂的可能性。针对新问题制定了相应的措施,即将螺栓小径由36 mm增加至52 mm后,通过增加预紧力提高预紧安全系数,保证螺栓连接的紧密性,村料的安全系数也得到了保证。改进后的螺栓在机组运行过程中服役安全。     

小浪底水电站水轮机水力振动监测与评估

为准确掌握小浪底水轮机允许运行边界条件,采用非旋转设备振动测量评价方法,在水轮机尾水管进人门处水平方向安装低频振动位移传感器,通过测量不同负荷工况下尾水管水平振动、顶盖水平/垂直振动与水轮机顶盖下腔、蜗壳进口、尾水管进人门、尾水管扩散段等处压力脉动变化数据,得出尾水管水平振动与压力脉动峰峰值变化趋势呈现一致性,结合测量数据、尾水管进人门现场噪声情况和模型水轮机综合特性曲线对水轮机运行稳定性进行了分析和评估,验证了真机运行特性与模型水轮机综合特性曲线的一致性,证明了用尾水管水平振动衡量尾水管内水力因素影响是进行水轮机水力振动评估的有效手段。     

泄水锥脱落对机组安全运行的影响

泄水锥是水轮机转轮中的一主要部件,一般都用螺栓联接在转轮上。主要作用是以锥体表面为导向,引导水流从转轮出水边出来后沿轴向方向旋转流向尾水,以降低水力损失。由于安装或检修时螺栓未上紧,或因电站运行管理差,经常出现甩负荷现象。在这种工况下运行,当变化的横向力作用住汇水锥上时,使固定泄水锥的螺栓由于材料疲劳而断裂。这种横向力可能是由于漩涡脱离,或非对称的汽蚀汽泡的出现和消失;或由于在吸出管喉口处泄水     

水轮机过流部件热喷涂技术应用

洪一水电站因水质泥沙含量高,造成水轮机过流部件磨损严重,部件配合间隙增大,顶盖压力升高,水轮机效率下降,机组A修周期大大缩短,过流部件频繁返厂修复,电站运维、检修成本增加等问题。通过对当前水轮机过流部件抗磨技术的认真分析研究,并结合机组实际情况,对水轮机过流部件进行了热喷涂技改处理。实际运行检验表明其效果良好,有效解决了过流部件严重磨损问题。     

某机组异常压力脉动下尾水管的处理及其刚强度、疲劳寿命评估

某机组在进行72 h试运行时,发现在部分负荷工况下机组出现了明显的异常压力脉动,并引发上机架和顶盖的振动幅值超出了国家标准。为了解决这一问题,采用基于有限元的有限体积法对机组进行了三维计算流体力学模型分析,对尾水管T管的刚强度和疲劳寿命进行了计算,使用在尾水管锥管内增加T管补气的方式,成功消除了机组部分负荷工况下的异常压力脉动,为解决工程实际问题提供了有力的依据。     

水轮机座环结构有限元分析

采用UGNX7.5中的Nastran有限元分析模块对某型号的水轮机座环在机组的最大设计水头下进行静态刚强度计算,得到了正常工况下座环的变形和应力分布规律。同时采用ASME锅炉压力容器规范中的应力强度评定标准进行评估,发现该结果满足座环材料的强度要求。该分析方法亦可为以后座环结构的优化提供理论依据。     

水轮机安装施工中高强螺栓联接的应用

在向家坝水电站右岸地下厂房水轮机安装中,采用高强度螺栓联接各重要部件。灵活选用各种型号高强度螺栓,充分发挥不同型号高强度螺栓的优越性尤为重要。结合工程实际,就高强度螺栓的选用、安装工艺和质量控制等进行了论述。     

关于水轮机抗振与防裂纹设计的建议

水轮机抗振设计要分析水流通道中可能出现的激振频率和过流部件在水中的固有频率,并使它们错开一定的范围避免共振;防裂纹设计应进行详细的刚强度计算,静、动应力分析和疲劳强度设计等;在制造方面应保证质量;运行时应避开振动区。这些都是保证水轮机不出现裂纹的关键。     

混流式水轮机迷宫密封的缺陷及改进措施

水轮机过水部件如转轮、顶盖、底环采用迷宫密封方式.在运行中此类结构的部件磨损严重,不利于机组安全稳定运行,使用周期短,修复困难、检修成本较高.因此,将在实践中得到的点滴经验介绍出来,以资在水轮机部件设计制造时作为参考.     

基于RBF神经网络的水轮机效率计算与应用

水轮机效率的计算一般都是通过手工查图计算所得。查图计算既要通过复杂的中间计算，又不便于利用计算机对水轮机运行工况进行分析。本文采用RBF网络对水轮机效率进行仿真计算，可求得水轮机效率值，且精度能满足生产运行。