混流式水轮机尾水管压力脉动研究综述

混流式水轮机尾水管压力脉动是造成机组运行不稳定的重要原因,严重的脉动甚至会威胁厂房的安全,而尾水管涡带是产生压力脉动的首要原因。所以,混流式水轮机尾水管涡带的研究对解决压力脉动有着十分重要的意义。为此,就混流式水轮机尾水管压力脉动的研究,即从理论研究、模型实验、数值模拟和真机试验4个方面。重点阐述在部分负荷、满负荷以及超负荷工况下的尾水管涡带特性参数变化的特点,介绍数值模拟方法在解决尾水管振动问题上的优缺点以及目前在真机试验上检测尾水管振动的新方法,从而也提出解决尾水管压力脉动的几个途径。     

部分负荷下混流式水轮机尾水管压力脉动试验

为解决严重的水力机组振动问题,进行水轮机尾水管内部水流压力脉动模型试验,在直锥段内部安放传感器,在尾水管边壁安放传感器,在部分负荷下测定不同工况水压力脉动在波形及频谱上的变化规律。试验结果表明,尾水管内压力脉动在不同工况及不同位置下均不相同,直锥段内压力脉动与转轮出口流态密切相关,弯肘段压力脉动在幅值上与直锥段压力脉动略微不同,两种测点布置的结果略微不同,实际测量时需按情况选择测量方法。     

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势,指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率的适用性不足。试验数据表明,定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势,在部分负荷高负荷段中呈“V”型分布,这种“V”型分布与尾水管固有频率相关;定导叶开度情况下,部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系;试验同时表明,部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响,是引起机组稳定性参数变化的主要原因。     

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势,指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率公式的适用性不足。试验数据表明,定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势,在部分负荷高负荷段中呈“V”型分布,这种“V”型分布与尾水管固有频率相关;定导叶开度情况下,部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系;试验同时表明,部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响,是引起机组稳定性参数变化的主要原因。     

大型混流式水轮机组尾水管压力脉动模型试验研究

为研究大型混流式水轮机组尾水管压力脉动,选择了不同的水头和导叶开度组成不同的工况稳态和过渡过程工况.研究表明,稳态工况下,压力脉动的频率主要受导叶开度的影响,相同工况下,压力脉动频率非常相近;不同频率对应的振幅中,频率为3 Hz左右的振动振幅明显比其他频率对应的振幅大;水头对振幅的影响,高水头比中低水头的大.在过渡过程中,2台机组先后甩负荷时,震荡波明显大于1台机组甩负荷的情况.1台机组甩负荷过程中,水头对震荡波影响不大.不同半径处的压力脉动在导叶刚关闭时会有所不同,有些半径处的压力脉动会出现短时间的突然增加,这个值甚至大于震荡波中最大的压力值.     

尾水管压力脉动试验分析

借助于模型转轮流态观测系统，对模型转轮尾水涡带宽度的变化规律进行了研究，并与压力脉动测量值进行了比较，研究试验中各工况参数，涡带宽度，压力脉动之间的关系，从而进一步分析水轮机的振动特性，其中发现了尾水压力脉动平缓区现象，这在研究水轮机的水力振动现象中还是新发展。     

水轮机尾水管压力脉动分析方法研究

为掌握石家庄混合蓄能水电厂某水轮机尾水管的压力脉动特性.对水轮机尾水管压力脉动进行了现场测试.获得了多个工况下的测试数据.在测试数据的基础上,通过相空间重构理论,对尾水管压力脉动信号序列进行相空间重构,根据确定嵌入空间维数大小的嵌入定理.保证相空间容纳原状态空间吸引子的特征,选择恰当的嵌入维数m,计算其分形关联维数.再现动力学特性.研究结果表明,基于分形关联维的水轮机尾水管压力脉动状态分析方法是可行的.     

水轮机尾水管压力脉动的神经网络模型

为掌握万家寨水电站水轮机尾水管的水压力脉动特性,对水轮机尾水管水压力脉动进行了现场测试,获得了多个工况下的测试数据.在测试数据的基础上,应用人工神经网络中的三层前向网络模型,采用反向传播算法,建立了水轮机尾水管压力脉动特性的人工神经网络模型.与实际的测试数据进行对比分析表明,所建立的人工神经网络模型,能够准确反映水轮机的尾水管压力脉动特性,可以用于指导水电站中机组的稳定运行.     

混流水轮机尾水管压力脉动的近似分析方法

根据水轮机基本原理，在已知模型综合特性曲线的情况下，给出一种近似计算模型混流式水轮机尾水管进口环量的方法。     

混流水轮机尾水管压力脉动的近似分析方法

根据水轮机基本原理，在已知模型综合特性曲线的情况下．给出一种近似计算模型混流式水轮机尾水管进口环量的方法。     

混流式水轮机压力脉动特性研究

为探究不同长短叶片比例对混流式水轮机压力脉动特性的影响,基于流场数值模拟的计算方法,对不同长短叶片比例的混流式水轮机进行全流道三维非定常湍流计算。计算结果表明,混流式水轮机内部的压力脉动主要由转轮和导叶的动静干扰以及尾水管的低频压力脉动所致;当短叶片出口离转轮旋转轴最近点处与长叶片直径之比为0.6时,混流式水轮机效率最高,为92.66%,且该混流式水轮机各过流部件对应的压力脉动幅值以及振动幅值也最小,水力稳定性最好。对研究背景、计算方法与步骤,以及计算结果的分析等情况均作了较为详细的介绍。     

混流式水轮机压力脉动模型试验研究

利用模型试验的方法,分别在蜗壳进口、转轮与顶盖间、转轮与活动导叶间、尾水管等位置选取五处测点,在四个特征水头下对某比转速的混流式水轮机进行压力脉动测试,分析其脉动特性,为原型水轮机稳定性研究和部分结构的错频设计提供参考。测试结果表明:小开度区,以蜗壳进口处测点压力脉动幅值最为突出;脉动显著区(部分负荷区)以尾水管处测点D_1、D_2的0.47倍转频的低频脉动最为突出,并向上游传递至蜗壳进口;运行高效率区,各测点所测压力脉动幅值最小,且运行稳定;大开度区,各测点压力脉动幅值随导叶开度的增大呈上升的趋势。此外,偏心的螺旋状涡带相比稳定的柱状涡带更易引发机组振动,需要对此加以重视。     

混流式水轮机低负荷压力脉动

本文以湖南欧阳海水电站和山西万家寨水电站的现场实测为例，慨述了混流式水轮机低负荷水力振动的产生原因及其解决办法。     

高比转速混流式模型水轮机的压力脉动试验

高比转速混流式模型水轮机的压力脉动试验［瑞士］Ｐ·Ｋ．多尔夫勒主题词混流式水轮机，模型水轮机，比转速，脉动压力，脉动试验这项试验是在卧式封闭试验台上进行的。模型的转轮出口直径３００ｍｍ．比转速为ｎｏ一１１０（ｖ—０．７）。试验水头１９．４ｍ，模拟原型...     

混流式水轮机启动状态下转轮与尾水管压力场特征分析

为了研究混流式水轮机在启动过程中产生的水力激振,通过数值模拟方法,研究了非定常流场中转轮与尾水管压力场变化特征,揭示了混流式水轮机在启动过程中压力场幅值和频率的变化与涡绳的发展过程之间的内在关系。结果表明：在启动过程中,转轮内同一个叶片的同一个表面不同位置的点受到的压力变化趋势并不相同,甚至存在相反的情况;叶片表面压力最大压力值出现在靠近叶尖位置,其压力约为平稳运行时的110.9%;最小压力值出现在叶根处,其压力约为平稳运行时的95.8%;且无论混流式水轮机在启动状态下还是最佳效率点,叶片压力面均存在低周的压力脉动;转轮经历静止到最佳效率点的压力波动幅度大约为稳定运行时的一半,而尾水管在启动状态下压力波动幅度与稳定运行时的压力波动基本相当。     

水轮机尾水管压力脉动对电力系统低频振荡的影响

水轮机尾水管压力脉动是水力发电机组出力摆动的重要原因之一,表现为发电机转子角或输出功率的强迫振荡.尾水管压力脉动主要是由尾水涡带造成的,其频率与水轮机转动频率近似成比例.而且,空蚀会加大脉振的强度.单机无穷大系统中,强迫振荡包括暂态和稳态振荡两部分.暂态分量主要与系统的阻尼有关,而稳态分量则主要与干扰信号有关.建立了水机电一体化仿真模型,通过对部分负荷工况下的仿真,分析了尾水管压力脉动对系统阻尼及振荡特性的影响.     

混流水轮机尾水管压力脉动近似分析方法(续)

混流式水轮机尾水管中由涡带引起的压力脉动，对水轮机的稳定运行有很大影响，研究尾水管中的压力脉动规律，对指导水轮机的运行是有重要意义的。一般认为，混流式水轮机尾水管中由涡带引起的压力脉动，与尾水管进口处的水流环量有关，本文阐述了一种在已知模型综合特性曲线的条件下，利用数据拟合的方法来近似地计算混流式水轮机尾水管中压力脉动特性的方法。     

尾水管压力脉动的特征参数

本文就常见的压力脉动特征参数进行了研究,闸述了其相互间的关系,对发生压力脉动的条件亦作了探讨,并用特征参数从理论上导出转轮出口处的关系式,指出可用一组导叶产生涡旋的试验装置来进行尾水管压力脉动机理的试验研究。     

混流式水泵水轮机驼峰区压力脉动数值分析

采用DES数值模拟方法对水泵水轮机驼峰区的多个工况点进行了非定常数值模拟,并对驼峰区的压力脉动幅值和频率进行了评估,同时对驼峰区的特性及流态进行了分析。经试验对比,DES数值模拟方法能够对驼峰区压力脉动的频率做出较为准确预估,同时能对幅值进行准确的预测。