含导叶不同步装置的水泵水轮机全特性的内特性解析

利用叶片式水力机械内特性解析理论,建立了含导叶不同步装置的水泵水轮机的水轮机区和反水泵区的全特性曲线的数学表达式,得出了求解这两种工况下当量开度的方法。结合水泵水轮机生产厂家所提供的原始模型全特性曲线,对水轮机飞逸工况特征点和水轮机零流量工况特征点给出经验计算公式。含导叶不同步装置机组的理论全特性曲线与实测全特性曲线的对比验证了该理论的工程实用性。     

天荒坪机组突甩负荷试验工况蜗壳进口压力的统计特性剖析

本文从天荒坪抽水蓄能电站水轮机突甩负荷工况蜗壳进口压力的真机测试资料统计结果着手，利用特征线原理对其双峰特性进行分析和理论上的延伸，最终得出如下结论：(1)当机组采用先快后慢的两段折线式导叶关闭规律，且其拐点位置没有进入机组特性曲线的反“s”区域，蜗壳进口压力将呈双峰现象：第一峰对应于导叶关闭规律的拐点位置，第二峰出现在当机组单位转速为反水泵区域内的第一个最小值的瞬时，且其值大于第一个峰值。若机组关闭规律不变而拐点位置已经进入反“s”区域，蜗壳进口压力将呈现为单峰形态。(2)当机组采用先慢后快的两段折线式导叶关闭规律时，蜗壳进口压力只有单峰。     

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机"S"形特性及其对策

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机为高水头、大容量、高转速、单级单转速双向旋转的混流可逆式机型,其全特性曲线中存在明显的“S”形区域。经现场调试知,当机组在低水头发电空载运行时,极易进入“S”形特性区域,造成机组并网困难、逆功率或甩负荷后不能达到空载稳态。当采用导叶不同步预开装置（MGV装置）后,基本解决了此类问题,增强了机组的运行稳定性。     

水轮机导叶关闭过程的探讨研究

为了充分揭示水轮机导叶不同关闭过程对水轮机甩负荷过渡过程的影响,选择导叶两段关闭规律,针对第一段关闭时间、第二段关闭时间和导叶位置拐点开度,探讨这3个关键参数对机组转速变化和蜗壳水压力变化的影响,对工程实例进行计算分析,得出了导叶两段关闭过程的规律并进行了优化。合理的水轮机导叶两段关闭过程可以有效的解决机组甩负荷时转速升高和蜗壳水压上升这一矛盾,从而更有利于提高水电站运行的稳定性和安全性。     

导叶不同步装置在天荒坪抽水蓄能电站的应用

为了解决天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机空载运行振动问题，KVAERNER公司对水轮机导水机构进行技术改造，加装了导叶不同步装置（即MGV装置），本文着重介绍了该装置的工作原理，装配过程，调试程序及其分析，并以此证明MGV装置的应用收到了预期效果。     

水泵水轮机甩负荷过渡过程中脉动压力的模拟

水泵水轮机甩负荷过渡过程中脉动压力幅值较大,甚至可达近百米,但一维数学模型计算所得为均值压力,即水击压力,无法模拟脉动压力。工程设计中通常依据经验确定脉动压力极值的变化范围,但无从考虑不同水泵水轮机、甩负荷不同工况轨迹线的对脉动压力的影响。为此本文利用水泵水轮机模型试验脉动压力等值线图,并结合甩负荷工况轨迹线对脉动压力的幅值进行预测,结果表明预测值与实测值的波形基本一致。该方法不仅能较准确地模拟由水击压力和脉动压力构成的总动水压力,而且有利于导叶关闭规律的优化,即优化甩负荷工况轨迹线,避开脉动压力最严重的区域(大开度飞逸点附近区域),使得总动水压力极值最小。     

轴流式水轮机抬车力的计算方法

轴流式水轮机过渡过程中出现三种转换工况,即水轮机工况、制动工况和水泵工况。从图1可见导叶开启时,机组不带负荷其转速上升过程和导叶在大开度运行时突然甩负荷而迅速关闭的转速变化过程线是不一致的。导叶在突然全关闭瞬间,由于机组惯量使暂持较高的转速旋转,而不会立刻停止。这时水轮机处于暂态水泵工况。当导叶迅速关闭过程,同时出现惯性力,严重时还会出现反水锤现象。1973年在长湖电站的甩负荷试验时,发生了反水锤,     

基于CFD分析的水泵水轮机活动导叶优化设计

可逆式水泵水轮机是抽水蓄能电站的关键核心部件,活动导叶又是水泵水轮机中的关键核心过流部件,活动导叶设计的水平决定着水轮机的能量指标。导叶后转轮前的区域是引起水轮机振动的关键区域,并且对水泵轮机的能量指标、水轮机工况的"S"形曲线和水泵工况的"马鞍形"曲线的形状有着极其重要影响。本文对水泵水轮机活动导叶的数目进行了详细研究,得出了其对水轮机工况"S"型、能量特性、空化特性和压力脉动特性的影响。     

抽水蓄能机组泵工况分阶段启动及经济运行

在仙游抽蓄电站机组调相转抽水的过程中,由于导叶开启过快,使得电机功率改变量较大,导致电网频率波动较大。对此,本文提出了在泵工况采用导叶分阶段线性启动的解决方法。基于高扬程水泵水轮机模型转轮特性数据,研究了不同导叶开度时机组运行的稳定性;分析了水泵流量、轴功率、效率与扬程和导叶开度的关系,提出了确定泵工况高效经济运行最大导叶开度的方法。通过对水泵和水轮机工况区压力脉动的比较分析,得出水轮机工况的压力脉动比水泵工况相同位置的大得多,所以水泵工况也可以采用导叶开度分阶段开启方式的重要结论。对水泵零流量工况的分析表明,当水泵启动时,采用缓慢开启导叶的方式有利于避免发生较大的零流量压力脉动现象。同时,选择较小的导叶开启目标开度有利于减小零流量压力脉动强度。最后,水力过渡过程计算示例表明,在水泵启动过程每个阶段导叶保持不变的过程中,水压和轴功率波动幅度较小且很快衰减,机组能够稳定运行,发生超过水轮机工况压力脉动的风险微小。由于高水头或高扬程水泵水轮机转轮单位流量和力矩特性及压力脉动具有类似特点,上述结论也可供其它抽蓄电站参考。     

水泵水轮机反S特性对甩负荷过程压强的影响

基于长龙山抽水蓄能电站输水发电系统,采用两套不同比转速的水泵水轮机全特性曲线,模拟了电站同时甩负荷工况,结合机组工况点的迁移轨迹,总结了水泵水轮机过渡过程的规律性特征。给出了S特性角的定义,可用于评价水泵水轮机特性曲线反S区域对过渡过程的影响,比较了不同反S形特性曲线对过渡过程参数的影响,验证了给出的S特性角,同时也分析了导致过渡过程参数差异的原因。结果表明,甩负荷过渡过程参数极值均发生在机组飞逸点和零流量点附近的区间,该区域特性曲线的S特性角越小,其压强极值工况点越远离反水泵区,对应时刻的流量更大,流量变化率更小,过渡过程中压强极值得到较大改善。     

低比转速混流式水轮机导水叶栅中流动的实验研究

本文对混流式水轮机固定导叶和活动导叶组成的双环列导水叶栅中的流动进行了实验研究,实验是在一带蜗壳的模型导水机构装置上进行的。在固定导叶进口,活动导叶进口及出口三个圆周上分别布置了４个测站,各测站均用五孔毕托球测量。本文根据实测结果对双环列导水叶栅中水流的轴对称性,平面性等作了全面的研究和分析。     

MS6001燃气轮机机组进口导叶的控制

简要介绍了MS6001燃气轮机机组压气机可调进口导叶(VIGV)的控制。重点介绍了燃气轮机起动过程中出现的VIGV 3种不同开度的情况和带负荷时2种不同运行方式对燃气轮机背压的影响。     

整体煤气化联合循环系统变工况特性研究

采用ThermoFlex软件建立了200 MW级整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统模型,从系统的角度出发计算研究了200 MW级IGCC系统的变工况特性。详细讨论了燃气轮机负荷、大气环境条件和整体空分系数对系统性能的影响。结果表明,燃气轮机采用压气机进口可转导叶角度调节–等燃气透平初温的调节方式降负荷时,燃气透平排气温度先增加后降低,而系统效率先缓慢降低后快速降低。随大气温度增加,燃气轮机功率、汽轮机功率和系统净功率均下降。在大气温度不变的条件下,大气压力对燃气轮机效率和系统净效率基本没有影响。增加整体空分系数可提高系统净效率,却使系统净功率降低。     

高水头混流式水轮机的动静干涉与振动问题研究

针对小天都1号混流式水轮机运行中高频振动的问题,本文采用真机试验和数值计算的方法,研究了水轮机无叶区的动静干涉及蜗壳水力激振频率。在真机试验中,主要分析了机组的振动、水压力脉动的幅值和频率特性,同时利用数值计算进行全流道非定常计算,模拟了活动导叶与转轮之间的动静干涉,详细分析了蜗壳与无叶区的压力脉动特性,两者共同证实机组的异常振动是由于动静干涉引起的。其次,针对现场试验中机组出现的振动问题,从产生共振的条件出发,提出了最佳叶栅组合、降低了无叶区的压力脉动,为水电站减振降噪提供了可实施方案。     

水轮机模式液力透平流道式导叶的优化

由于水轮机模式液力透平级间导叶水头损失占比高达40%,需要对液力透平级间导叶进行研究。在可选的级间导叶中,流道式导叶正反导叶连为一体,流道相对独立,是一种水力性能较好的级间导叶。本文基于水力原动机理论,将水流环量概念贯穿液力透平流道设计全过程,设计了与水轮机模式液力透平转轮相匹配的流道式级间导叶,并采用正交试验的优化算法,对水头影响较大的因素,包括导叶包角φ、正导叶出口角α₃、反导叶宽度b₅、流道外壁最大直径D₄,各取4个水平进行正交试验方案的设计。通过CFD数值计算,分析各个方案的性能,找出了各因素对导叶性能的影响规律,在此基础上获得了效率较高的导叶模型,并研究了水力性能、叶片表面压力分布及叶片内部流动规律。研究表明:各个参数对效率的影响力中,b₅最大,D₄最小;对水头的影响力中,b₅最大,φ最小。优化后的模型在设计工况点效率提高了5.83%,应用水头提高了7.15%,级间导叶损失降低了1.16%,导叶表面压力过渡更加均匀,叶片内部水流流态更加平稳,满足...     

三峡模型水轮机引水部件流动特性的试验研究

通过在蜗壳进、出口及导叶出口３个断面布置五孔测球对三峡水电站模型水轮机引水部件中流动特性的测量表明,蜗壳进口断面的流动符合圆管流动的规律,蜗壳出口断面中有明显的二次流。导叶中心线上下流动基本对称,导叶出口的总速度、各速度分量及速度环量由上至下逐渐增大。本文报导了最优工况及偏离工况的测量结果并作了初步分析,对水轮机引水部件及转轮的设计提出了有益的建议。     

Numerical investigation of GTE-45 gas turbine unit operation at partial-load regimes

Results from numerical investigation of GTE-45 gas turbine unit operation under partial electric load regimes are presented. Analysis of the efficiency of the gas turbine unit operation with the use of turning guide vanes in the compressor is performed.