轴流转桨式水轮机桨叶密封结构的改进

轴流转桨式水轮机转轮在厂内做耐压和动作试验时,由于桨叶密封结构方面的原因,试验过程中出现了漏油现象.通过对桨叶密封结构的改进,使得试验结果优于国际标准要求,漏油问题得以解决.图2幅.     

轴流转桨式水轮机转轮桨叶“λ型”密封漏油处理

通过对大黑汀水电站转轮桨叶“λ型”密封漏油事故的原因分析及处理，总结提出了防止“λ型”密封漏油的对策，为确保水资源不受水轮机转轮漏油污染做了有益的探索，可供水电行业借鉴。     

轴流转桨式水轮机调节系统分段线性化建模

水轮机调节系统仿真建模是水电机组优化控制的基础,其模型精度至关重要。为此,研究了模型精度易调整的轴流转桨式水电机组分段线性化建模方法。首先,介绍了模型精度易调整的轴流转桨式水轮机线性化建模方法;然后,结合模型试验数据、差分法和MATLAB构建精度可灵活调整的水轮机线性化模型;进一步,搭建包含引水系统、水轮机、发电机、调速器及其随动系统模型的水轮机调节系统整体分段线性化模型;最后,对比分析所得整体分段线性化模型与实际运行数据,验证了模型精度及有效性。该方法充分考虑水轮机模型精度需求,为轴流式水电机组优化控制等研究提供建模依据。     

模型轴流式水轮机飞逸过程三维CFD数值模拟

水轮机飞逸参数的准确计算直接影响水轮发电机组的造价与安全,是水电工程设计的重要内容之一。针对现有数值解法在水轮机飞逸过程计算中,计算精度较低,无法直观反映流场内特性,本文建立了一种非稳态过程三维CFD数值模拟方法,并以某模型轴流式水轮机飞逸过程为例,进行了三维数值湍流计算,获得了模型机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。对上述计算结果进行分析比较可知,计算所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

轴流式水轮机模型飞逸过程三维湍流数值模拟

通过作者建立的非稳态过程三维湍流数值模拟方法,模拟了轴流式水轮机模型飞逸过程,并进行了其三维数值湍流计算,获得了机组到达最大转速时所需时间、最大飞逸转速值、飞逸过程内特性流场演变规律以及转速、流量、力矩与测点静压随时间变化的曲线。计算结果表明,所得最大飞逸转速与试验值非常接近,误差在1.5%以内;所得力矩及流量等外特性参数变化过程均符合高比转速水轮机理论特性;当转速增大到某一数值之后,尾水管水力稳定性急剧恶化是引起机组振动的主因。     

金沙水电站大型轴流转桨式水轮机桨叶开度异常分析与处理

为研究金沙水电站3号机组投产阶段调试中出现的桨叶开度异常问题,利用排查分析、现场优化调整、数据分析和试验验证的方法,从多个角度排查、分析了此类故障的诱发因素,最终找出故障原因和解决办法,从本质上解决了桨叶开度异常的问题,并采取了相应措施排除故障.对水轮机导叶-桨叶协联关系进行试验验证的结果表明:①此次故障的分析和处理可...     

轴流转桨式水轮机水力过渡过程计算研究

介绍轴流转桨式水轮机水力过渡过程计算的特点和方法,指出采用轴流式机组的水电站在过渡过程计算中应当注意的问题,并对蜗壳当量管的简化计算方法以及轴流转桨式水轮机过渡过程中力矩特性、流量特性、水推力特性的模拟方法进行了讨论。通过工程实例计算,得到了轴流式机组丢弃不同负荷时的机组频率、蜗壳和尾水管压力以及轴向水推力的变化过程,计算成果与工程实测成果具有很好的一致性。     

小型轴流转桨式水轮机的开发

为了更加有效地利用有限的水力资源,对于转轮直径小于1.6 m,容量小于0.3 MW的低水头小型轴流式水电站,国内外越来越多的客户需要采用桨叶和导叶能协联调节的转桨式水轮机。因此,迫切需要开发一种结构简单,生产制造成本低的小型轴流转桨式水轮机,以便用户根据实际条件优选。     

轴流转桨式水轮机协联数据的求取

对装有轴流转桨式水轮机的电站而言，其运行方式改变后，为了使水轮机在新的工况下尽可能保持高效率运行，有必要调整其水轮机的协联关系。本文通过一个实例，详细介绍了如何求取轴流转桨式水轮机的协联数据。表6个。     

轴流转桨式水轮机特性神经网络三维建模

针对轴流转桨式水轮机复杂的非线性特性以及水力机组过渡过程仿真计算所需的水轮机流量与力矩特性难以准确描述的情况,介绍了基于BP神经网络的轴流转桨式水轮机特性建模方法：利用BP神经网络强大的非线性数值逼近功能,由已知的综合特性曲线、定桨特性曲线、飞逸特性曲线得到离散数据以及边界约束条件,建立轴流转桨式水轮机流量和力矩特性模型,对导叶小开度区、低转速区和高转速区等未知区域进行三维曲面延拓。建立导叶桨叶三维协联特性模型,以提高水轮机特性曲线数据处理的精度。     

基于混合平面法的轴流式水轮机内三维湍流数值模拟

通过求解由κ-ε双方程湍流模型封闭的三维时均N-S方程对轴流式水轮机内部四个典型工况的全三维紊流场进行了计算,并采用“混合平面”法处理转轮与导叶问动静耦合流动的参数传递和相互干扰问题。捕捉到了轴流式水轮机内部压力分布和速度分布等重要的流动信息,在此基础上计算了四个工况下转轮的水力效率。结果表明,该方法能够较为准确地预测出轴流式水轮机转轮与导叶间的总性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行轴流式水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。     

基于NUMECA软件的水轮机内流场数值模拟

在单方程模型的基础上,推导求出双方程湍流模型.并且运用NUMECA公司FINE系列软件采用单流道法,对HLA 616水轮机转轮内部流动特性进行数值模拟.对转轮及叶片上的速度和压力分布进行了分析.减少了计算时间,提高了计算效率.     

混流式水轮机转轮叶片的自由曲面构造

针对混流式水轮机叶片传统木模图的缺陷,基于参数样条自由曲线造型理论,从叶片木模图所提供的数据出发,生成了叶片的数值模型,为进行叶片振动特性及相关力学特性的数值分析计算提供了原始依据。     

基于改进BP网络的轴流式水轮机调节特性仿真

为了获得水力机组在小开度、小流量工况点下非线性特性数据,利用改进BP网络与MATLAB神经网络工具箱相结合的方法,将已知的水轮机综合特性曲线数据与边界约束点相结合,经网络自动"学习"训练可获得低效区的流量延拓、力矩延拓仿真曲面。改进BP网络模型可以大大地提高水轮机综合特性曲线数据处理的效率与精度,是研究水轮机控制系统的一种新的非线性建模仿真模型。     

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。     

混流式水轮机内部空化流动数值模拟

为探究不同比例的长短叶片对混流式水轮机内部流场空化特性的影响,基于欧拉-欧拉方法中均匀多相流假设的混合两相流体无滑移模型,采用RNG k~ε湍流模型以及三维时均N-S方程,对各混流式水轮机进行全流道三维定常空化湍流计算,获得了3种不同比例长短叶片对应的混流式水轮机在各空化系数下空泡相的流动特征以及各水轮机对应的σ~η曲线图。计算结果表明,当长短叶片比例为0.47时,水轮机临界空化系数最小,为0.060 8,相比长短叶片比例为0.6时降低了8.82%;当3种水轮机处于同一空化系数下时,该型水轮机效率最高;随着水轮机转轮短叶片的增多,水轮机的空化性能及能量性能得到了明显的提升。研究结果对长短叶片混流式水轮机的设计、优化和改型等具有一定的指导意义。     

立式轴流泵装置飞逸过渡过程数值模拟

为了研究立式轴流泵装置飞逸过渡过程的水动力特性,以引江济淮工程派河口泵站为研究对象,采用Fluent 16.0与UDF二次开发程序相结合的数值模拟方法,对立式轴流泵装置的飞逸过渡过程进行了全流场数值计算,获得了机组在飞逸过渡过程中的转速、流量、扭矩、轴向力等外特性参数的变化以及肘形流道内流线的演化特性。研究结果表明：平均扬程下,泵装置飞逸转速约为218.99 r/min,与模型试验换算至原型的值215.33 r/min之间的相对误差为1.69%;飞逸过渡过程中水泵叶轮最大轴向力为225.93 kN,轴向力方向与重力方向相反,小于水泵叶轮自重342.12 kN,整个飞逸过渡过程中水泵机组不会发生“抬机”事故,飞逸过渡过程中肘形流道内出现了高度螺旋状的涡带。研究成果可为今后立式轴流泵装置的设计提供参考与借鉴。     

直叶H型潮流水轮机三维数值模拟

为了探究直叶H型潮流水轮机水动力性能的影响因素,在理论分析的基础上,应用大型建模软件UG建立了直叶H型潮流水轮机三维模型,基于滑移网格技术采用Fluent软件对水轮机模型进行三维数值模拟,在保持直叶H型潮流水轮机叶片翼型一定、水轮机密实度相同的条件下,通过改变转轮叶片数以及来流速度,分析了潮流水轮机水动力性能。结果表明,叶片数对直叶H型潮流水轮机水动力性能影响很大,叶片数越多,输出扭矩值越小,当叶片数为3、叶尖速比为1.63时,水轮机最高获能系数为31.21%。