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     

涡带工况下混流式水轮机转轮动应力特性分析

近年来,国内一些大型混流式转轮出现了不同程度的裂纹问题,对机组安全运行构成了威胁。研究表明,水力激励引起的混流式水轮机转轮叶片动应力是引起叶片疲劳破坏的主要原因之一。文中首先对高水头小负荷的涡带工况下混流式水轮机内流场进行非定常CFD计算,得到涡带工况下叶片表面不同时刻的水压力载荷,并利用流固耦合方法对转轮进行结构场瞬态特性计算,分析转轮叶片的动应力特性。结果表明由于水压力脉动引起的转轮叶片上的振动交变动应力是混流式水轮机疲劳破坏的主要原因之一。计算结果可为其它水轮机转轮的动应力特性分析和疲劳分析提供参考。     

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。     

大朝山水电站6号机组运行稳定性与转轮动应力研究

通过对大朝山机组运行稳定性和动应力试验研究,分析了机组在变负荷工况下的转轮动应力变化规律和频率特征,同时也对稳定性各个特征参数与动应力变化测量结果进行了比较,并分析了在不同特征工况下,影响动应力的各个因素,为转轮裂纹机理和动应力研究以及对深入开展大型水力机组的运行稳定性和可靠性研究提供了有力的试验依据。     

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。     

李家峡1号机组转轮叶片动应力试验及机理分析

结合李家峡1号机组转轮叶片应力试验,研究转轮叶片在不同工况下的动应力和静应力水平、分布情况及动应力的频率特征,分析动应力成因及对转轮叶片寿命影响,为转轮裂纹机理研究以及指导大型水电机组的安全高效运行提供参考。     

布赫塔尔明斯克水电站斜流式水轮机零件应力

布赫塔尔明斯克水电站斜流式水轮机试验机组的基本参数、结构说明及其真机能量特性见Л.Г.Смоляров和А.А.Евдокимов的文章。本文绘出了该斜流式水轮机主要零件应力状态下的研究结果。测量方法在下列主要零件上测定应力:叶片和转轮体、水轮机顶盖。同时测定扭矩,轴向水推力、水轮机顶盖挠度并摄录了机组振动特性。除主要数据外,还记录了确定调速机构位置的辅助数据,例如:水轮机转速、转轮叶片转角、导叶接力器活塞行程和时间。测量在下列工况下进行:     

甩负荷过程水泵水轮机流激振动数值模拟研究

抽水蓄能电站甩负荷过渡过程中机组振动剧烈,有导致转轮疲劳破坏风险。为探究转轮流激振动特性,对水泵水轮机在甩负荷中的典型工况（时刻）进行CFD-FEM数值模拟,分析了压力脉动、转轮动应力和振动模态。结果表明：转速是影响转轮压力脉动和动应力的最重要因素,最大转速工况最危险,转轮内压力脉动最剧烈,叶片动应力值和振幅均大于其他工况;压力脉动导致转轮动应力波动,两者频谱特征一致;转轮最大动应力出现在叶片进口与上冠“T型”连接处,过渡过程中最大值均超过材料许用应力;水力激励力频率与转轮固有频率相差较大,转轮在计算工况发生共振的可能性较小。     

基于流固耦合的混流式水轮机转轮静应力特性分析

近年来，国内外一系列大型水轮发电机组频繁发生转轮叶片投产后短期内出现穿透性裂纹问题，对机组安全稳定运行构成了威胁。长期以来人们一直在寻找由于水力激励引起转轮叶片应力特性的计算方法。本文首先对混流式水轮机全流道内流场进行了多工况的CFD计算，得到不同工况下转轮叶片表面水压力载荷，并利用顺序流固耦合方法对转轮在各种工况下的应力特性进行计算。结果表明在大部分工况下该转轮叶片最大静应力基本上与水轮机功率成线性关系。本文计算结果可为其它水轮机转轮的应力特性分析及转轮疲劳裂纹分析提供参考。     

黄河万家寨水轮发电机组稳定运行的综合措施

通过对万家寨水轮发电机组真机测试数据的分析研究 ,发现该水轮机转轮叶片发生裂纹的主要原因是受现行水轮机选型原则的限制 ,该站部分水轮机在高水头下稳定性差 ,而同时转轮叶片出水边与上冠相接部位应力有较高集中所致。提出了为保证混流式水轮机高水头段的稳定性 ,应保证转轮叶片负压侧进口脱流线穿过最大水头的观点 ,并据此划分了水轮机的 3个运行区域 ,指导机组运行于稳定区 ,使转轮裂纹大幅度减小。同时通过对转轮采用补焊应力释放三角块的补强措施、机组动平衡试验、机组补气量试验、水轮机转轮泄压孔封堵试验等研究 ,为万家寨水轮发电机组的稳定运行提出了一系列的综合措施 ,其中部分措施已起到了作用 ,提高了机组运行的稳定性     

混流式转轮焊接残余应力的试验研究

焊接残余应力对水电机组水轮机转轮的疲劳特性以及运行的稳定性和安全性有着重要影响。介绍了钻孔法对某大型水轮机转轮进行残余应力试验研究情况，并对退火前后残余应力进行比较。     

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。     

随机疲劳理论在混流式转轮强度设计中的应用

本文根据大量的电站运行资料分析.首次解决了水轮机载荷谱的编制方法,提出了符合实际情况的力学模型,并应用随机疲劳理论给出了混流式水轮机常规疲劳强度设计方法。为水轮机从静应力疲劳强度设计过渡到动应力设计创造了有利的条件.     

新型135MW汽轮机调节级叶片开发设计

调节级动叶片处于大负荷、高温及部分进汽工作环境,结构安全性是设计工作的难点。新型135MW调节级动叶采用单只自带冠设计,叶冠上安装周向楔块形成成圈结构。叶片按动应力比较评价设计,按不调频叶片设计准则进行校核,结构满足共振状态下成圈条件,共振状态叶片动应力小于不调频叶片设计许用动应力。产品叶片多年安全运行经历证明叶片结构设计具有较高的安全可靠性。     

混流式水轮机转轮的疲劳寿命研究

从载荷谱、转轮材料以及疲劳寿命估算方法等几个方面,收集和分析国内外在混流式水轮机转轮疲劳寿命研究方面取得的成果资料,提出转轮的动应力的计算和转轮材料的腐蚀疲劳特性的获取方法,是目前开展混流式水轮机转轮疲劳寿命研究方面两个有意义的课题。     

汽轮机调节系统甩负荷性能预测

根据汽轮机调节系统动态特性理论，在积累大量汽轮发电机组现场试验资料的基础上，经过分析研究，发现汽轮机甩负荷后的转速飞升值与其卸去的负荷之间存在可用数学表达式描述的，具有工程容许精度的关系，从而提出了汽轮机调节系统用负荷性能预测的思想及其应用方法．采用这种方法，既可较准确地预测汽轮机局负荷后转速的动态超调量，又可避免常规甩负荷试验的风险，对于汽轮机转子寿命管理和电网负荷管理均有较重要的实际意义．     

风波联合作用海上风力机动态特性分析

风波联合作用于海上风力机的动力响应是一个复杂的非线性问题。以海上风力机为研究对象,利用数值模拟和现场实测手段,以海风和海波载荷作为载荷输入条件,建立风轮载荷模型、塔体海风载荷模型、海波载荷模型和风波联合作用下的结构动力学方程。研究海上风力机在风波联合作用下的结构动力响应和动态特性。研究结果表明,风波的联合作用对海上风力机正常工作存在一定影响,为今后海上风力机动态特性评估提供了计算方法。     

N125MW汽轮机启停及变工况过程中高中压缸差胀变化的原因分析及控制

高参数大容量机组的汽轮机尺寸大、动静间隙小,给汽轮机的安全运行带来不利,尤其在机组启停及变工况过程中,参数控制不好或调整不当,就会造成汽轮机汽缸变形、动静摩擦、大轴弯曲等事故。文章分析了N125 MW汽轮机在启停及变工况过程中动静间隙相对热膨胀差(简称差胀)变化的原因及控制措施。     

联合循环电站低负荷烟气成分控制对策研究

联合循环电站采用的重型燃气轮机在启动以及低负荷阶段普遍存在冒黄烟现象,其中承担调峰工作的机组问题尤为突出。初步判断,冒黄烟是由于低负荷工况下烟气中NO2含量升高所致。为进一步理清燃气轮机黄烟生成机理,有效地控制低负荷工况下烟气中NO2含量,以GE公司6F.03燃机为研究对象,针对燃机启动阶段,采用现场烟气测试的方法对余热锅炉内部不同位置烟气成分进行监测,并对比分析黄烟生成的影响因素,最后从燃机侧和余热锅炉侧提出了重型燃气轮机抑制黄烟的对策及治理措施。