基于噪声频谱分析的乌弄龙水电站卡门涡共振快速判断与处理

乌弄龙水电站的2号水轮机投运后,在机组满负荷附近区域运行时,水轮机机坑和蜗壳进入门附近出现异常噪声现象.通过对现场异常噪声进行测试和噪声频谱分析,并结合理论计算,判定是由固定导叶卡门涡共振引起的电站水轮机异常噪声.根据现场实际条件和安装进度合理制定了修型方案,对固定导叶出水边进行了修型,有效地解决了水轮机卡门涡共振引起的异常噪声和振动问题,从而确保了机组的安全稳定运行.     

水泵水轮机导叶卡门涡数值模拟研究

利用数值模拟方法,模拟水泵水轮机不同工况下,导叶出水边的卡门涡现象,揭示导叶下游侧流场涡量分布、导叶出水边附近卡门涡流动状态和流场脱流等。提取监测点速度变化曲线和导叶壁面垂直流向合力变化曲线,通过数据处理,获得水轮机工况和水泵工况,导叶出水边卡门涡频率分别是84.9Hz和53.3Hz。通过对比分析,证明利用经验公式计算得到的卡门涡频率存在较大误差,而数值模拟方法具有较高计算精度。研究结果对水泵水轮机导叶设计、避免发生卡门涡共振问题具有一定指导意义。     

混流式水轮机转轮的涡量场分析

本文利用涡量场和边界拟涡能流BEF（boundary enstrophy flow）,对混流式水轮机转轮叶片进行了性能评价和优化。在转轮三维湍流数值计算基础上,通过控制拟涡能在叶片表面的分布,能够提高转轮最优工况下的水力效率。优化后转轮叶片表面的拟涡能比原型有明显改善,转轮流场的流动状况也明显改善,说明基于涡量场的分析对于混流式水轮机转轮叶片优化能够起到一定的作用。边界拟涡能流BEF能够从能量角度反映流体和固体之间的相互作用关系。     

混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究

混流式水轮机在偏离最优工况区运行时,不但在尾水管中有明显的旋转涡带,在转轮区也会有涡束沿着叶片流出,我们称之为叶道涡.随着大型混流式水轮机的广泛应用,叶道涡有可能对机组的稳定运行产生影响.本文利用数值模拟技术对某混流式模型水轮机转轮内压力脉动进行研究.研究表明:转轮区的压力脉动主要是由叶道涡诱发的,叶道涡的频率基本等于转动频率.     

大朝山水电站水轮机转轮制造和质量分析

大朝山水电站1号水轮机转轮72h试运行后检查发现叶片产生30余条裂纹,经技术分析和采取措施,消除了由于叶片卡门涡频率与叶片固有频率耦合的共振,同时对叶片制造缺陷进行了检查处理.本文对1号转轮叶片裂纹的处理作了简要分析,介绍了大朝山水电站水轮机转轮制造过程和质量情况,从转轮材质、缺陷处理工艺、NDT检查标准和方式、焊接应力水平等加工质量方面对转轮进行了分析.     

700MW大型水轮机转轮裂纹原因分析

本文通过对某电厂ZG00Crl3Ni5Mo材料的700MW水轮机转轮裂纹进行实物取样,结合裂纹形貌和取样位置、化学成分分析、裂纹附近金相组织检验、裂纹断面电镜及能谱分析、裂纹断面分析等分析和试验结果,对该叶片裂纹的产生原因进行综合分析,造成裂纹的原因为：叶片局部区域产生共振,共振使叶片在弧坑处（B点含铜6．99％,可判断为电焊机电缆短路造成的弧坑）形成疲劳源并沿疲劳源处发展,形成疲劳裂纹。     

水轮机转轮叶片力学分析研究

水轮机转轮叶片受力复杂,常发生疲劳裂纹,影响机组输出效率,甚至产生部件破坏而影响运行安全。为此,本文采用单向流固耦合方法计算水轮机转轮叶片所受应力,分别构建静力学和动力学模型,采用静力学分析和模态分析识别水轮机转轮叶片应力状态及变形情况。分析结果表明:水轮机转轮叶片的长、短叶片共振区域多位于出水边中部,其最大变形量分别处于[2.628 3,4.705 8] mm和[1.622 6, 4.038 3] mm范围内,这些区域在水轮机叶片的裂纹检修、维护保养和设计改进时需要重点关注。     

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。     

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北大核心CSCD

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。