全转速汽轮机1450 mm钛合金长叶片动态振动特性试验研究

为适应高性能大功率全转速汽轮机的研制,需开发钛合金低压末级超长叶片。对新开发的叶片进行动态振动特性试验研究是叶片设计开发必不可少的重要环节。本文针对钛合金超长叶片的特点,进行了钛合金叶片的布线点焊工艺、超长叶片激振方式、应变片布置选位及振动信号识别等技术研究。在此基础上采用无线测试分析技术对某制造厂新研制的目前国内最长全转速1 450 mm钛合金叶片成功进行了动态振动特性试验研究,获得了该钛合金长叶片“三重点”共振转速、动频率等动态振动特性,为1 450 mm钛合金长叶片设计阶段定型和生产阶段安全运行提供了重要实测依据。试验方法及结果对汽轮机长叶片的研究开发具有借鉴意义和实用价值。     

提高叶片类产品铸造精度工艺措施研究

利用计算机数值模拟技术预测大型铸钢件生产中经常出现的变形及尺寸偏差等铸造缺陷,进而优化工艺,降低铸造成本。通过对水轮机叶片的铸造工艺进行计算机数值模拟,掌握在铸件凝固过程中的应力变化,进而优化工艺参数。依据大量的实验数据,获得铸件变形的规律,并验证应力数值模拟的准确性。通过对典型铸件工艺的数值模拟和验证研究,实现了数值模拟技术在生产中的实际应用,避免了工艺设计的盲目性,缩短了新工艺的设计周期和设计成本。     

汽轮机钛合金叶片锻造组织和性能研究

对TC4钛合金叶片锻造组织和性能进行了研究,表明TC4钛合金力学性能接近常用低压不锈钢叶片材料,并可显著改善不锈钢叶片材料密度大,工作时离心力大等问题。     

基于响应面模型和NSGA-Ⅱ算法的微水头水泵水轮机叶片优化设计

针对叶片形状参数与叶片整机效率之间的强非线性关系,提出一种基于响应面模型和NSGA-Ⅱ算法的微水头水泵水轮机优化方法。该方法首先采用正交设计方法对叶片形状参数进行方案设计并将其作为建立响应面模型的训练样本;再用最优拉丁超立方设计方法对转轮叶片的几何形状参数进行方案设计并将其作为建立响应面模型的测试样本。然后用Fluent软件对设计方案进行数值模拟,计算水轮机工况和水泵工况下的整机效率数值模拟值并作为优化目标,建立效率与叶片形状参数之间关系的响应面模型;再利用NSGA-Ⅱ算法对响应面模型进行寻优,获得最优叶片形状参数。对最优方案进行外特性试验,数值模拟值与物理试验结果基本吻合,验证了数值模拟结果的可靠性和该叶片优化设计方法的可行性。     

三峡电站水轮机叶片的铸造工艺研究

系统地研究了三峡电站水轮机叶片的铸造工艺,并利用数值模拟技术对叶片铸件在充型过程的流场、凝固过程的温度场和应力场进行模拟计算,优化叶片的铸造工艺方案,验证工艺的可行性。利用该工艺方案批量生产的三峡叶片内外部质量优良,加工余量分布均匀,目前已应用于三峡右岸电站及地下机组。     

水轮机叶片模拟件的锻造成形工艺研究

本文对水轮机叶片模拟件的锻造成形工艺进行了研究.利用弹塑性力学理论结合有限元模拟,分析传统锻造工艺中锻件产生缺陷原因.结果表明,榫头和叶身连接处的凸台和叶身前端的缺肉是由于坯料分料不合理和冷却较快等造成的.在改进后的工艺方案中,对模具和坯料的形状尺寸重新设计,改善坯料在成形过程中的应力状态,并对锻件进行了去应力退火,最终得到质量较好的叶片锻件     

电站汽轮机大叶片锻造技术选择

汽轮机长叶片的锻造技术是一种重要的叶片加工技术。为减少叶片锻造加工量,提出了"小余量紧公差锻造工艺"。阐述了四种锻造方法的加工余量及公差、加工工艺及比较;并说明了无锡透平叶片有限公司采用"小余量紧公差锻造工艺"的理由。     

对转桨海流能水轮机悬臂水池性能测试可行性研究

本文研究了在悬臂水池中进行海流能发电装置叶片的水动力性能测试的可行性。首先自主设计了一台300W级的对转桨海流能发电装置，通过CFD数值模拟仿真分析了该发电装置在拖曳水池中(直线运动)和悬臂水池中(大半径旋转运动)的叶片水动力性能曲线，然后在悬臂水池中进行试验对比验证。通过数值模拟和试验对比研究发现，叶轮在拖曳水池中进行直线运动测试和在悬臂水池中进行大半径旋转运动测试得到的结果较为接近，说明通过悬臂水池测试海流能水轮机叶片水动力特性可行，为海流能发电装置在悬臂水池中进行性能测试提供了依据。     

基于CFD的高水头水泵水轮机空化性能研究

由于高水头水泵水轮机的运行水头(扬程)和流量变幅大,水流流经转轮叶片时流速高,机组运行工况复杂多变,比常规水轮机更易发生空蚀。因此,进行高水头水泵水轮机空化特性的CFD数值模拟分析。首先对水轮机工况的几个工况点进行数值模拟,并与试验结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。其次分别对水轮机工况和水泵工况进行空化流动计算。计算结果表明,水轮机工况的空化主要发生在叶片和尾水管处;水泵工况的空化主要发生在转轮叶片上,吸力面空化比压力面严重。随着进口压力的不断降低,空化程度也越来越严重。     

汽轮机叶片电子束表面处理试验研究

电子束表面处理技术用于汽轮机叶片防水蚀是一种新的工艺方法,哈汽公司针对 710钛合金叶片进行了几种电子束表面强化方法的试验,并对结果进行了比较和分析,认为电子束表面强化处理将在汽轮机防水蚀、防腐蚀以及燃汽轮机耐高温、防腐蚀方面得到推广应用.图5表3     

垂直轴潮流水轮机流场的三维数值模拟

为了研究流场的空间分布特点,建立了垂直轴潮流水轮机在水槽中的物理模型,采用Fluent软件中的滑移网格技术对模型的流场进行了三维数值模拟,分析了不同时刻不同截面上模型速度场的变化规律以及同一时刻不同直线上模型速度场和压力场的分布特点。结果表明,叶轮在水槽中旋转,所处位置不同,流场的分布有所差异,流动充分后,流场的变化具有周期性;叶轮内部速度场的变化最为紊乱,叶片周围的速度发生急剧变化;叶轮在旋转过程中产生漩涡,叶片迎流面的压力急剧上升,背流面的负压最为强烈。     

精密浇铸静叶的焊接隔板制造

经过对静叶制造、隔板制造、工装设计等几方面的工艺分析和工艺设计,从工艺技术难点出发,对精密浇铸静叶焊接隔板制作中采取的创新、高效的工艺措施作了详细的说明。     

大型轴流式水轮机叶片五轴联动数控加工技术

介绍东方电机股份有限公司开发的采用五轴联动数控加工大型轴流式水轮机转叶片的数控加工工艺,叶片的三维造型及计算机仿真加工编程、工装、刀具及金属切削技术,以及叶片三维测量等关键技术。该加工技术已成功地应用于直径为φ5.8m的高坝洲电站轴流式机组的整机全套叶片加工,为国内制造厂首次整机和整个电站水轮机叶片全部采用数控加工。     

导叶形式对于两级动叶可调轴流风机的影响

为探究导叶形式和结构对轴流风机的影响,选取某两级动叶可调轴流引风机为研究对象,构建了不同的导叶结构方案,方案一是将所有短导叶变为长导叶;方案二是将空心导叶改为长导叶;方案三是所有叶片均为长叶片.采用FLUENT软件进行三维定常数值模拟,分析了不同方案下风机性能和内流特征,得到最优的方案.研究表明,方案三是将所有导叶变为...     

叶道涡产生机理及对水轮机稳定性的影响

本文采用数值模拟和试验研究的方法,探讨水轮机转轮叶片间叶道涡产生的机理;通过强度计算,分析叶道涡区域叶片静应力和频率的变化,分析了叶道涡对水轮机运行稳定性的影响.     

旋转叶片气膜冷却效果的数值研究

采用数值模拟方法研究了静止和旋转涡轮叶片表面不同工况下的气膜冷却效果,计算给出了吹风比M=1.0、1.5等工况下静止和旋转叶片压力面、吸力面的气膜冷却效率,以及不同射流孔下游的气膜冷却效率,并分析了旋转和吹风比对气膜冷却效果的影响。结果表明：静止叶栅,M=1时叶片气膜冷却效果较好,旋转叶栅,M=1.5时叶片气膜冷却效果较好;叶栅在高速旋转时,冷却气流对射流孔附近区域影响不大,叶片尾缘附近气膜冷却效率呈现先增大后减小的趋势;叶片高速旋转时,产生的离心力使冷却气流流向叶顶区域,靠近叶顶区域的气膜冷却效率值较高。     

混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究

混流式水轮机在偏离最优工况区运行时,不但在尾水管中有明显的旋转涡带,在转轮区也会有涡束沿着叶片流出,我们称之为叶道涡.随着大型混流式水轮机的广泛应用,叶道涡有可能对机组的稳定运行产生影响.本文利用数值模拟技术对某混流式模型水轮机转轮内压力脉动进行研究.研究表明:转轮区的压力脉动主要是由叶道涡诱发的,叶道涡的频率基本等于转动频率.     

风机叶片内部缺陷日光激励动态热成像方法研究

针对在役风力发电机组叶片内部缺陷类型难以区分的问题,本文提出了基于自然日光激励的动态热成像检测理论与方法,并进行有限元仿真模拟与试件实验研析了自然日光激励下风机叶片不同内部缺陷的动态热成像规律。首先,建立风机叶片切片的有限元传热仿真模型,通过数值计算揭示脱粘、积水两类典型内部缺陷在日光激励热传导物理场下热特征的变化规律;其次,对叶片切片进行同质加工,并利用无人机搭载热成像载荷搭建了日光激励热成像检测平台;最后,在自然日光激励条件下进行全天不同时段下的日光激励热成像实验。仿真和实验结果表明,风机叶片内部脱粘、积水两类典型缺陷在日光激励下将导致表面温度场呈现不同的变化趋势,脱粘缺陷会导致风机叶片表面对应区域出现高温异常到低温异常的动态演化,积水则相反,上述规律将为在役风机叶片的智能运维提供新的方法论。     

贯流式机组桨叶与导叶全三维联合设计

为了充分反映水流经过导叶后的流态对桨叶入流的影响,本文建立了灯泡贯流式机组桨叶和导叶的全三维联合反问题计算模型。在包括桨叶和导叶的计算域中,求解联立的控制方程,同时设计得到了导叶和桨叶的空间叶型。采用联合设计和单独设计模型分别设计了一低水头贯流式机组的桨叶和导叶,并在设计工况下对其进行了全流道湍流数值模拟。性能预估结果表明,与单独设计相比,联合设计的桨叶进口边附近压力分布得到改善,导叶和桨叶段的联合损失减小,转轮效率提高。