水轮机工况下水泵水轮机的无叶区压力脉动特性分析

水泵水轮机无叶区是机组内部水力因素引起的压力脉动最大的部位,也是机组和厂房振动的主要激振源之一。本文以某抽水蓄能电站机组稳定性试验结果为基础,分析了机组内部压力脉动混频幅值随负荷的变化趋势,重点关注了无叶区压力脉动分频幅值随负荷的变化规律,为研究机组和厂房振动诱因提供一种思路。     

绩溪电站机组运行稳定性分析

绩溪抽水蓄能电站是我国自主研发长短叶片技术首次在抽水蓄能机组中应用,受到多方关注。在绩溪电站首台机组调试过程中,多方组织对包含机组振动、摆度、压力脉动等测点的机组稳定性进行了全面测试,采用时域特征值和频谱分析技术对试验数据进行分析,获得了机组在抽水启动、稳定抽水、稳定发电和发电启动带负荷过程等工况下的机组稳定性特征。测试结果表明：稳定工况下,绩溪首台机组振动和摆度混频幅值均在相关规范限定的A区范围内,满足机组稳定运行的需要;相较常规混流式水泵水轮机,采用长短叶片设计转轮设计时,各测点压力脉动频率成分更加复杂;协联抽水情况下,某些测点的主频有随扬程变化而改变。抽水启动和发电带负荷过程,机组稳定性参数能够满足运行需要。     

高水头混流式水轮机的动静干涉与振动问题研究北大核心CSCD

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。     

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。     

我国已建抽水蓄能电站机组振动问题综述

随着我国经济建设的快速发展和转型升级,抽水蓄能技术在电力系统中,尤其是可再生能源的开发和利用过程中发挥着越来越重要的作用。我国抽水蓄能电站建设经历了快速发展阶段,并逐渐进入加速发展新阶段,目前已建电站机组出现的振动问题在行业内引起了高度重视。本文结合我国已建抽水蓄能电站机组转轮叶片和活动导叶数组合统计以及一个具体案例分析,对造成机组振动的主要原因——动静干涉和相位共振进行了详细的阐述,指出应集中对9/20和7/20及其相关水力激振机理的动态设计展开科学研究。结合对300 m水头段各大抽水蓄能电站所发现的振动问题,文章建议凝聚科研方向,积极开展对原型振动和水力脉动的现场测试和振动内在动态机理的理论、数值仿真和试验研究,不仅可解决已建机组的振动问题,提高机组的运行安全可靠性,延长寿命,而且对保障我国正在进行大量抽水蓄能的安全建设有非常重要且积极的意义。     

我国已建抽水蓄能电站机组振动问题综述北大核心CSCD

随着我国经济建设的快速发展和转型升级,抽水蓄能技术在电力系统中,尤其是可再生能源的开发和利用过程中发挥着越来越重要的作用。我国抽水蓄能电站建设经历了快速发展阶段,并逐渐进入加速发展新阶段,目前已建电站机组出现的振动问题在行业内引起了高度重视。本文结合我国已建抽水蓄能电站机组转轮叶片和活动导叶数组合统计以及一个具体案例分析,对造成机组振动的主要原因——动静干涉和相位共振进行了详细的阐述,指出应集中对9/20和7/20及其相关水力激振机理的动态设计展开科学研究。结合对300 m水头段各大抽水蓄能电站所发现的振动问题,文章建议凝聚科研方向,积极开展对原型振动和水力脉动的现场测试和振动内在动态机理的理论、数值仿真和试验研究,不仅可解决已建机组的振动问题,提高机组的运行安全可靠性,延长寿命,而且对保障我国正在进行大量抽水蓄能的安全建设有非常重要且积极的意义。     

高水头抽水蓄能电站球阀动水关闭试验研究

高水头抽水蓄能电站机组进水口之前常安装有球阀，且球阀应具备在任何运行过程中动水关闭且不产生有害振动的能力。为检验球阀及其附属设备的动水关闭稳定性，本文进行球阀动水关闭试验。在机组带25%P_r、50%P_r、75%P_r、100%P_r(P_r为额定功率)的情况下分别进行试验，对阀体和支座振动、阀体沿水流方向位移、阀前压力和转轮区压力脉动进行分析。结果表明，在导叶拒动的情况下，进水球阀能可靠地切断水流；机组各部件振动幅值较稳态工况更大，但都未发生异常振动。球阀在带100%P_r的最极端工况下仍能可靠关闭，且球阀及相关设备未产生有害变形和损坏。研究成果可为其他高水头抽水蓄能电站的球阀动水关闭试验提供参考。     

水泵水轮机水泵断电飞逸过程压力脉动CFD模拟

水泵断电导叶拒动导致机组飞逸是抽水蓄能电站的危险过渡过程,伴随水锤压强、水轮机流态、压力脉动、转轮受力发生剧烈波动,研究中必须综合考虑。由于常规过渡过程模拟只能考虑水锤波动,目前对后面几种特性缺乏了解。本文采用一维输水系统和三维水轮机耦合的CFD模拟方法,针对某模型抽水蓄能系统进行水泵断电飞逸过渡过程模拟。分析了流量、转速、转轮受力的宏观参数变化,发现在鞍形区及水轮机S区波动剧烈;分析了测点压强变化,发现整个过渡过程中压力脉动频率复杂,有高频低幅、高频高幅、中频中幅、低频高幅四类,在鞍形区及S区压力脉动幅值大,正常运行区附近幅值小;结合流态分析,发现高频脉动产生于动静干涉,中低频脉动来源于旋转失速和尾水管涡。     

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。     

基于弱可压缩的水泵水轮机S区压力脉动分析

高水头水泵水轮机S特性会导致其在水轮机工况并网困难,严重时会引起机组的振动,对电站的安全稳定运行产生不利影响。为了研究水泵水轮机S特性工作区域的压力脉动情况,本文以国内某抽水蓄能电站水泵水轮机为研究对象,对水泵水轮机内部流动进行了全流道定常和非定常数值模拟,并分析了其稳定工况、小转矩工况、小流量工况以及反水泵工况无叶区和尾水管内的压力脉动特性。结果表明:S特性区静压波动比较大;在活动导叶与转轮之间的无叶区,考虑可压缩性的主频均为叶片通过频率,而不考虑可压缩性时,小转矩工况的主频为2倍频;考虑可压缩性的幅值稍大,但无论是否考虑可压缩性,特征幅值都是随着单位流量的减小先增大后减小,同时该区域14fn和21fn等高频压力脉动的幅值较小;尾水管内压力脉动的主频为fn、3fn和4fn,稳定工况的幅值最小,弯肘段和出口段其他工况的幅值为稳定工况的十几倍,与回流涡结构有关。     

广东清远抽水蓄能电站全面投产发电

正清远抽水蓄能电站年发电量23.32亿千瓦时。2015年11月30日,电站首台机组投产运行,截至目前共输送高峰电量4.3575亿千瓦时,吸纳低谷电量5.5569亿千瓦时。本刊讯8月30日,国家重点工程清远抽水蓄能电站4号机组正式投入商业运行。机组采用了东芝在世界上率先研发出的长短叶片转轮(Splitter Runner)水泵水轮机。该长短叶片转轮采用特殊结构,长叶片与短叶     

岩滩水电站3号机减振改造研究

本文通过对岩滩电站楼板强振原因和转轮裂纹的分析，针对岩滩电站的具体情况，通过采用负倾角叶片、增加叶片数、降低模型转轮最优单位转速和CFD分析等减振措施的应用，优化设计了A773a转轮用于岩滩电站减振改造。通过模型试验判断该转轮用于岩滩电站可以消除岩滩电站楼板强振；有限元分析结果可知消除了叶片裂纹；真机半年的运行和试验证明楼板强振消除。另外岩滩电站减振成功改造可以对其它大型机组的振动和裂纹问题提供借鉴和参考。     

水轮机流道压力脉动引起的厂房振动研究与评估

水轮机压力脉动是引起厂房振动的主要诱因之一。本文运用ANSYS有限元软件模拟了水轮机流道内压力脉动诱发的厂房振动问题,结合电站特点推荐振动控制值,对振动进行评估和分析,结果表明:采用将压力脉动时间历程曲线载荷施加在顶盖、蜗壳和尾水管内壁上,进行瞬态动力响应分析的方案在技术上是可行的;机组压力脉动引发的厂房下部基础振动响应幅值很小,完全满足标准规定的限值;在厂房的结构设计时,自振频率应避开水力激振频率,防止机组运行时引起较大的厂房振动。     

混流式水轮机压力脉动与振动稳定性研究进展

混流式水轮机水力振动是影响水电站安全稳定运行的关键问题之一,研究混流式水轮机不稳定流诱发的压力脉动和振动问题,对于提高机组和水电站的运行稳定性有着十分重要的意义.本文着重介绍了水轮机压力脉动与水力稳定性模型试验、水轮机压力脉动与振动数值模拟以及水轮机转轮动应力与叶片裂纹研究方面的最新成果.在总结、分析现有研究成果的基础上,提出了混流式水轮机压力脉动和振动稳定性领域需要进一步研究的问题.     

岩滩电厂机组异常振动试验分析

对岩滩电厂机组在水头高于６０ｍ时，在一些负荷区尾水管压力脉动大，而在另一负荷区则呈现出厂房剧烈振动的现象进行了研究。应用有限元计算理论以及ＦＦＴ分析方法对岩滩电厂机组异常振动进行了测试试验。不同工况下的试验数据与计算结果表明：机械动不平衡力与电磁不平衡力导致厂房振动的可能性可以排除；尾水管压力脉动大主要出现在导叶开度为３０％～６０％范围，而厂房振动却出现在导叶开度为６８％～７３％之间，出现这两种情况的负荷，则随着机组水头的变化而变化；在上机架上发现１０．５Ｈｚ振动成分。通过分析指出，引起厂房振动的原因主要来自水力扰动。     

基于模型试验解决某电站满负荷工况异常振动问题

本文介绍了混流式水轮机满负荷工况异常振动的一种处理方法。相比传统的优化泄水锥方案,本文基于模型试验和模型转轮修型以及原型机现场测量对混流式水轮机满负荷工况稳定性迚行研究。通过对比模型及相似原型机尾水管压力脉动幅值,模型和原型在满负荷区域相似性较好,为本方法的使用奠定基础。通过不同方案结果的比较,尾水管压力脉动陡升可能是导致原型机满负荷工况异常振动的一个重要原因,优化转轮叶片出口靠上冠区域的型线是解决该问题的一个重要手段。     

抽水蓄能机组过渡过程振动特性研究

对抽水蓄能电站机组开机至额定负荷过程、机组开机对临近机组影响进行了试验研究。分析这两种过渡过程中,蓄能机组和电站厂房的振动特性。结果表明:机组开机至额定负荷过程中,导叶开启及导叶开度回调瞬间对机组冲击较大,机组与厂房出现了较大振动。机组的开机及运行对临近机组的振动没有明显影响,但对临近机组的厂房振动有一定的影响作用,厂房振动出现了明显变大。当机组稳定运行后,对临近机组的厂房振动没有明显的影响。     

混流式水轮机叶片裂纹成因分析

对棉花滩水电站混流式水轮机转轮叶片的裂纹进行描述;根据水压力脉动和噪声测试、转轮结构力特性进行的有限元分析计算、现场机组稳定性和水力稳定性测试、现场叶片无损探伤检查等试验计算结果,对叶片裂纹产生的原因进行分析。     

水泵水轮机无叶区内部流场及压力脉动分析

对于高水头混流式水泵水轮机而言,其运行过程中的机组不稳定性主要源于机械内部的水力振动,而无叶区压力脉动作为其水力振动的主要原因,在一定情况下会引起机械的疲劳失效.本文通过数值模拟与模型试验相结合的方法对水泵水轮机模型在水轮机运行工况下无叶区内部流场和压力脉动进行了研究,通过数值模拟对无叶区内部流场不稳定性和活动导叶与转...     

宜兴抽水蓄能电站厂房结构水力振动反应分析

随着我国大型抽水蓄能电站建设的快速发展,地下厂房结构动态设计日益成为设计运行中的关键课题,而水力振动是高水头电站的重要特征.本文以宜兴抽水蓄能电站为实例,在自振特性分析和共振复核的基础上,研究水轮机流道结构内部压力脉动试验结果的幅频特性、相似关系以及施加方式,重点对地下厂房的水力激励振动反应作系统分析,从振动位移、速度、加速度和动应力加以复核评价,以期对水力激发厂房振动的机理和分析评价方法有准确的掌握.