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。     

西津水电厂3号水轮机组转轮技术改造

为彻底解决西津水电厂3号水轮机组转轮存在空蚀严重、叶片密封漏油和叶片根部存在裂纹的现象,以及解决机组运行稳定性差、水轮机效率低等问题,在维持原有转轮直径8 m、桨叶中心安装高程39.5 m及机组流道不变的情况下,通过优化水轮机转轮设计、有限元分析、叶片密封结构改造、技术参数改进后,机组运行稳定,转轮空蚀和叶片裂纹问题得到解决,叶片密封性能良好,水轮机效率提高,机组容量增加了2.5 MW,水轮机转轮技术改造取得了成功。     

转轮叶片割边对水轮机水力性能的影响及切割工艺

对旧转轮割边修型是一种投资少、见效快的水轮机增容方式,适用于设计制造较早、参数标准较低、有增容潜力的水轮机.本文分析了丰满电站7#水轮机转轮的增容改造,阐述了转轮叶片切割出水边对水轮机水力性能的影响,同时介绍了转轮叶片切割工艺,实际运行后,增容效果明显.     

水轮机转轮安全评估基础方法研究

混流式水轮机在运行过程中产生大量裂纹,严重危及水电站的安全运行.介绍了水轮机组检修现状,结合混流式水轮机转轮提出了3种转轮安全评估方法并进行了可行性分析.利用声发射技术,可在线监测水轮机转轮叶片裂纹的产生和扩展过程,结合振动技术对水轮机进行安全评估,实现了对水轮机的转轮叶片在线状态监测和故障诊断.     

水轮机转轮叶片气蚀的更新改造

黑石水电站的轴流式水轮机，十余年来，机组处于非设计工况下运行，气蚀严重，水轮机转轮叶片的气蚀处理，成为机组大修的关键问题。叶片处理采取了补焊，更新转轮、更换转轮叶片等方法。     

混流式水轮机转轮叶片防裂控制与研究

在水电站机组运行中水轮机转轮常常出现不同程度叶片与上下冠焊缝开裂情况,水轮机转轮产生裂纹的原因是多方面的。对材质、焊接工艺、无损探伤、热处理、残余应力测试等方面进行了研究。结果表明:水轮机转轮叶片出现裂纹是综合作用的结果,其原因涉及设计、材料、制造工艺、工艺管理和生产运行等方面。可通过改善水轮机结构,合理选择材料,制定合理的焊接工艺和热处理工艺,有效控制残余应力,提高转轮制造质量,合理控制运行工况等,有效预防水轮机转轮叶片连接焊缝出现裂纹。     

冷却塔能量回收水轮机的叶片数对水力性能的影响

利用PRO/E软件对水轮机进行三维建模,应用k-ε湍流模型和雷诺时均N-S方程对水轮机进行数值模拟,研究了不同叶片数对水轮机各过流部件水力损失、效率以及压强和流速分布的影响。结果表明:随着转轮叶片数的增加,水轮机效率先增大后减小,在叶片数为20时达到峰值。同时,增加叶片数,叶片间的涡带变小,转轮流线旋转环量增大。水轮机各过流部件中转轮损失最大,损失水头在1 m左右。     

长短叶片转轮对低比速混流式机组的性能改善研究

基于计算流体动力学分析理论,对含有常规转轮和长短叶片转轮的混流式水轮机开展全流道数值分析,研究高水头下低比转速混流式水轮机转轮在不同工况下的流动现象,探明转轮加装短叶片对混流式水轮机内部流动状态的影响。在最优工况下,通过对比计算所得的两种转轮内部的流速和压力分布发现:加装短叶片以后转轮叶片吸力面进口附近的涡流得到明显抑制,长叶片的压力负荷得到减弱;增加短叶片后,转轮出口环量减小较为明显,对尾水管流态改善、转轮及机组的能量特性提高有重要作用。研究结果表明,在相同的单位参数下,相比常规叶片转轮,长短叶片转轮改善了转轮进口的入流条件,从而提升了机组的运行稳定性和能量特性,可作为高水头转轮设计的主要方向。     

高水头混流式水轮机长短叶片转轮裂纹分析

石板水电站装有3台35MW采用长短叶片转轮的高水头混流式水轮机,机1997年投入运行以来,水轮机在空蚀、磨蚀、效率、运行稳定性方面表现出很好的性能,但转轮叶片出现了裂纹。为此,从设计、制造质量和运行方面．分析了引起该水轮机转轮叶片裂纹产生的主要原因,提出了防止裂纹的建议,对水轮机的制造和运行有较好的参考价值。     

混流式水轮机转轮精密铸造工艺

一、前言水轮机转轮是水轮机的心脏。它的制造质量直接影响水轮机的出力、汽蚀性能和长期安全运行性能。混流式水轮机转轮由上冠、下环和十一个叶片组成(图1)。上冠、下环与叶片的连接表面是回转曲面。叶片的正面和背面均为空间曲面,叶片的厚度是变化的。上冠、下环和叶片三者构成的空间就是通过水流的流道。为了保证转轮的工作特性。要求制造时保证流道形     

稳态流固耦合分析转轮叶片变形对转化效率的影响

转轮是水轮机能量转化的核心部件,其转化效率的多少不仅与转轮叶片设计的优良情况有关,动水与转轮叶片之间流固耦合作用也是影响转轮转化能量效率的因素。采用稳态双向流固耦合分析方法,对混流式水轮机转轮性能进行分析。结果表明,混流式水轮机转轮的叶片在与动水相互作用中的变形较小,对转轮流域流场影响很小,对转轮转化效率的影响也很小。因此,在利用数值方法进行混流式转轮能量性能研究时,推荐采用简单的、仅计算流场的数值方法,可提高计算效率。     

萨彦-舒申斯克水电站转轮叶片裂纹的修复

转轮叶片裂纹的形成会使水轮机在运行时产生严重的问题。采用标准工艺方法修复裂纹并不能阻止转轮叶片裂纹的产生。介绍了俄罗斯列宁格勒金属制造厂修复萨彦 -舒申斯克水电站水轮机转轮叶片裂纹的方法     

某抽水蓄能电站转轮叶片汽蚀分析及修复

对某抽水蓄能电站水泵水轮机转轮叶片汽蚀原因进行论述,并介绍了叶片汽蚀的处理方法及修复工艺。转轮叶片汽蚀部位经过修复且运行2年之后,检查原叶片汽蚀部位及其他区域未出现明显汽蚀现象,表明转轮叶片汽蚀部位经过修复处理之后抗汽蚀特性得到改善,为今后其他水泵水轮机转轮叶片汽蚀修复工作提供了理论依据及实践经验。     

混流式水轮机改造前后转轮内固液两相流数值分析

为了探究混流式水轮机改造前后转轮泥沙磨损情况,采用固液两相流模型对某电站改造前后的混流式水轮机进行全流道数值模拟,分析不同工况下转轮叶片表面泥沙分布,转轮叶片表面固液两相速度差,以及水轮机效率。结果表明:小流量工况下泥沙磨损最严重;水轮机改造后,叶片表面泥沙体积分数下降,固液两相速度差减少,泥沙磨损减弱,水轮机效率较改造前提升了5.5%。该研究可为水轮机改造提供一定的参考。     

基于CFD的水轮机叶片优化设计研究

以某水电站轴流转桨式水轮机为研究对象,对机组引水管道、蜗壳、固定导叶、活动导叶、水轮机转轮以及尾水管等过流部件进行实际尺寸三维建模,对水轮机进行全流道三维数值模拟,根据模拟计算结果对转轮叶片进行改型设计,并利用CFD以及转轮效率计算,验证了新叶片性能的提升。     

岩滩水电站扩建工程水轮机转轮特征参数优化与现场制造

对影响岩滩水电站扩建工程水轮机转轮运行稳定性及叶片裂纹的因素进行研究分析,对水轮机比转速、尾水管高度、安装高程,水轮机模型选择以及转轮现场制造技术等进行了优化。转轮现场制造验收的结果以及水轮机运行记录表明该研究和优化是有效的。     

大朝山水轮机转轮动应力试验研究

开展真机转轮叶片动应力试验研究是解决大型水轮机转轮开裂的关键。作者对大朝山水电厂6^#机组水轮机转轮动应力进行了全面的试验研究，分别对机组变转速、变电压和变负荷等稳定工况以及开停机、升降负荷、甩负荷、筒闽动水关闭等瞬变工况下转轮叶片静动应力和振动进行了测量，获得了大量第一手宝贵的试验数据，对真机转轮静动应力的变化规律进行了深入分析与探讨。研究成果对进一步揭示大型水轮机转轮的开裂原因和深入开展混流式水轮机的可靠性研究具有重要意义。     

基于UG软件平台的混流式水轮机叶片的三维几何建模

转轮是水轮机能量转换的关键部件,混流式转轮是由一定数量的叶片和具有回转特征的上冠和下环组成。其中,混流式转轮叶片是雕塑曲面体,形状非常复杂。为此,采用NACA Aerofoil数据处理软件,UG建模软件,建立了某混流式水轮机叶片和转轮的三维实体模型。模型与实际情况基本吻合,可供设计研究参考。     

三门峡水电站1号水轮机转轮应力计算分析

解决转轮叶片裂纹问题是三门峡水电站1号水轮机技术改造的主要目标之一。根据转轮应力计算分析，采用新设计对水轮机改造后，无论在叶片上还是在转轮体上，都不会出现危险的应力值，也未出现叶片自振频率与可能的激振频率相接近的情况，因此叶片产生裂纹的危险性大大减小。1号水轮机改造后已运行近两年，叶片未出现裂纹。     

水轮机转轮选型、制造和投运过程中问题处理

介绍大朝山电站水轮机转轮的设计选型，稳定性问题研讨和采取的措施、以及在机组投运过程出现卡门涡等引起转轮叶片共振及裂纹的处理过程、结果和转轮改进、水轮机试验情况。