基于PIV技术的混流式水泵水轮机转轮内流态特性研究

混流式水泵水轮机的稳定性对机组并网的安全性具有关键影响,转轮内的流态特性是分析水泵水轮机稳定性的重要依据。该文对转轮内流态特性进行了研究,首先,建立流动可视化PIV实验模型;利用相关法,根据采集的粒子图像的分辨率,确定相关域和搜索域;在实验用的模型水泵水轮机的特性曲线上选取12个典型工况点,分析其参数;利用PIV方法,得到各工况下转轮中的流态;最后,分析转轮叶片进口冲角和导叶开度对转轮内流态的影响,进一步明确了混流式水泵水轮机内部流态与运行工况之间的关系。     

萨莱纳电站水泵—水轮机的修复

本文叙述了格朗德里弗大坝管理局萨莱纳电站的水泵—水轮机修复情况。研究分析了诸如气蚀修复、轴瓦更换,转轮抗磨环更换以及机组找正等问题。萨莱纳电站的水泵—水轮机是由阿里斯—查摩公司于1967年制造的(见图1)。电站共装6台进口直径为330.2厘米、右旋的混流可逆式水泵—水轮机。     

水轮机转轮在红山嘴电厂的优化应用

水轮机转轮与电站工程参数是否适应,对水电站的高效运行起决定作用,红山嘴电厂成功地通过水轮机转轮的改型和优化运行方式,提高了水电站的机组效率、减轻了机组磨蚀、增加了装机容量,为水电厂转轮技术改造提供有益的借鉴。     

水轮机顶盖取水技术在洪一水电站的应用

洪一水电站机组属高水头、高转速混流式机组,针对该电站过机水流多硬质泥沙的特性及水轮机的结构特点,将机组原技术供水系统设计与重庆水轮机厂无接触主轴密封和转轮泵板装置结构设计结合起来,实现了技术供水采用水轮机顶盖取水与水泵供水的联合供水方式。即保证了机组供水的可靠性,又可根据机组的实际运行情况灵活选择供水水源,这一机组冷却供水系统操作简单、运行可靠、节能降耗明显。     

高水头大容量水轮机和水泵水轮机的技术动向

近代水轮机和水泵水轮机日益朝高水头、大容量方向发展,为此,东芝公司设计并制造了世界最高水头的切尔拉电站水泵水轮机,日本最大容量的今市蓄能电站水泵水轮机,以及南斯拉夫维舍格勒电站的卡卜兰式水轮机等。 为确保高性能、高可靠性及维护的简易性,本文对高水头、大容量机组主体结构设计上的特点,重要部件(如转轮)的疲劳强度设计,藉助于计算机的流态分析和损失分析等作一介绍。     

基于CFD的长短叶片型水泵水轮机转轮优化设计

为提高水泵水轮机综合效率,提出一种长短叶片型转轮以改善机组运行在发电与抽水两工况下内流特性。以可逆式水泵水轮机作为研究对象,将长短叶片数目与骨线出口边直径比例作为优化目标切入点,借用软件SolidWorks建立不同的水泵水轮机三维模型,并通过CFD数值模拟手段验证优化思路。ICEM软件用于划分各过流域网格,分离涡湍流模型(DES)用于求解内流场,重点研究水轮机工况与水泵工况下可逆机组内流场特性并量化运行参数。研究结果表明:长短叶片转轮相对全长叶片转轮在抗空化性能方面表现出较好的优良性,具体体现在叶片宽口边有回压。6长6短、7长7短、8长8短叶片转轮在水轮机工况下效率分别提高了3.463%、3.198%和1.119%;水泵工况下6长6短和8长8短叶片转轮效率均降低约4个百分点,而7长7短叶片转轮效率提升约4个百分点。此外,长叶片骨线出口边直径与短叶片骨线出口边直径最优比例为2/3。研究成果可为新一代水力机械的设计提供一定的参考。     

澄碧河水电站水轮机转轮改造选型研究

广西澄碧河水电站HLJ2513-LJ-140型转轮运行投产后发生了严重空蚀问题,影响到机组的安全稳定运行和电站的经济效益。从多角度分析了造成转轮严重空蚀发生原因,在保留原机组流道、导水机构、蜗壳和座环等限制条件下,根据目前水轮机技术发展的水平,提出替代新转轮的目标参数,实现电站水轮机转轮的更新改造。     

五一桥水电站机组水轮机技术改造探析

以五一桥水电站为例,在进行五一桥水电站技术改造必要性分析的基础上,重点从转轮长短叶片组合、扩容改造水轮机转轮参数、水轮机结构设计等方面进行了水电站机组水轮机扩容改造探讨.水电站机组水轮机扩容改造后的运行实践表明,机组运行振动、转轮和导叶空蚀、轴承和导叶漏水等问题均得到有效解决,机组运行的稳定性及运行效率显著提升.     

抽水蓄能电站泵工况断电飞逸过渡过程三维耦合数值研究

该文建立了某抽水蓄能电站包括引水系统、调压井、水泵水轮机组与尾水系统等部件的全过流系统几何模型。采用联合VOF两相流模型和单相流模型的三维耦合湍流计算方法对其泵工况断电飞逸过渡过程进行了数值研究,获得并分析了若干参数随时间的变化规律和不同时刻流场的演变过程,与电站原型试验资料进行了对比。结果表明:历程线模拟结果与试验结果吻合良好,基于耦合算法的三维湍流过渡过程研究方法具有较高精度。电站内外特性变化剧烈,相互影响,依次经历水泵、制动、水轮机和飞逸工况。转轮内大量的涡流在尾水管形成了强烈的顺时针螺旋形涡带,是飞逸工况机组低频压力脉动的主要原因。     

混流式水轮机大负荷区压力脉动陡升问题研究

针对电站水轮机出现的大负荷区压力脉动陡增现象,通过电站模型和电站实测压力脉动实验结果,结合电站分步骤改型措施和对水轮机CFD结果分析认为,水轮机大负荷区压力脉动陡升问题与转轮叶片进口设计有直接关系,不理想的转轮叶片进口设计会导致水轮机在大负荷时叶片进口正面脱流,产生水轮机压力脉动陡升现象。在实际中可以通过改善水力和其它方法消除或减小水轮机压力脉动值,提高机组运行的安全稳定性。     

石门水电站水轮机选型设计浅析

石门水电站运行水头范围为154~234 m,属于高水头水电站,此水头段适合的水轮机最佳型式为混流式水轮机。根据国内外统计公式及资料,并参照国内外相近水头段已建电站的主要参数,通过综合分析比较,确定水轮机比转速、比速系数、单位转速、单位流量和空化系统等机组参数,选择合适的模型转轮,并以此作为设计基础,从而确定电站机组台数、额定转速及安装高程等。本阶段与招标后机组参数的对比情况,以及石门水电站后期的安全稳定运行,均表明石门水电站水轮机参数选择是合理的,可为高水头段的水电站水轮机参数选择提供设计参考。     

水电站的水力机械过渡过程(二)过渡过程中的水力机械工况和参数

一、水力机械的暂态工况和圆特性水力机械参数的改变对水电站和抽水蓄能电站的过渡过程有很大影响,这些水力机械参数有:决定压力管道水锤的流量;确定甩负荷时机组转速差的转轮力矩;并入电力系统运行时有功功率改变的速动性以及水轮机和水泵工况的机组起动时间。另一些参数也是重要的:转轮的轴向力;流道中不同地点的压力以及转轮桨叶和导叶上的作用力。众所周知,上述的水轮机参数取决于水轮机的工况,即水轮机的运动学的条件,它可写     

水泵水轮机流动可视化研究

利用PIV流场测试技术，对低比速混流式模型水泵水轮机转轮在水轮机工况下进行了可视化研究，结果表明水泵水轮机模型在设计工况下转轮区的流态较好；在非设计工况下，不管正冲角还是负冲角，翼间流场都会有一定的脱流与旋涡存在。尤其在大流量工况下，在叶片正面形成的脱流漩涡，其位置几乎不变，机组运行比较稳定；在小流量工况下，存在着周期性的脱流漩涡，从进口附近逐渐变化到出口附近，机组运行不稳定。     

河南省前坪水库电站水轮机组选型研究

针对前坪水库电站运行水头和装机容量特点,按统计经验公式估算适合该站模型转轮的比转速和比速系数,参考已建类似电站运行情况,选择了适合该电站的水轮机模型;经多方案比较确定了电站装机台数及转轮直径、额定转速等参数。水轮机组选型关键项研究结果表明：该电站适合选用比转速约280m·kW的混流式水轮机模型转轮并安装2台HLA551-WJ-114和1台HLA551-WJ-80卧轴混流式水轮机。     

简要分析珊溪电站水轮机新型转轮性能

珊溪电站水轮机转轮采用新型的“X”叶型叶片,该“X”叶型转轮是挪威KEN公司针对三峡电站水头变幅大的实际情况专门设计的新型转轮,珊溪电站的水头及水头变幅与三峡电站极其相似,也采用了和三峡电站同类型的“X”叶型转轮,珊溪电站水轮机的性能好坏对该叶型转轮在三峡工程的运用具有实际参考价值。珊溪电站四台机组已经在2000年和2001年先于三峡机组发电,笔者主要通过理论分析并结合模型试验及发电后机组的实际运行情况对其性能作一个简单的评价。     

两叶片转轮在超低水头电站技术改造中的应用

介绍了对渭沱水电站水轮机组进行的改造,成功地将转轮的四叶片改为两叶片。机组改造后的试验和测试结果表明各项参数符合要求。电站多年的正常运行证明该机组改造是成功的。两叶片灯泡贯流式机组在超低水头电站中的改造成功,不仅扩展了灯泡贯流式机组的应用范围,还解决了振动、稳定性、可靠性等问题,将两叶片转轮首次应用到水轮机组中,为类似工程提供了很好的借鉴。     

清远长短叶片水泵水轮机水力研究及模型试验

根据东芝公司对长短叶片转轮水泵水轮机的长期研究结果,对其主要特点进行了简要总结,并介绍了清远电站长短叶片转轮水泵水轮机的水力开发、模型试验以及瑞士洛桑联邦理工学院中立试验台验收试验的主要情况。     

彭水水电站水轮机模型验收试验

彭水电站水轮机模型验收试验在瑞士洛桑中立试验台进行,IMHEF实验室是目前国际公认的第三方实验室.介绍了彭水电站水轮机转轮模型验收试验的主要项目及试验结果,包括水轮机效率及出力验收、水轮机空化验收、压力脉动验收、补气验收、模型尺寸验收以及其它性能验收.验收试验结果表明转轮各项试验参数的重复性较好,验证了彭水电站水轮机的各项性能指标.     

彭水水电站水轮机模型验收试验

彭水电站水轮机模型验收试验在瑞士洛桑中立试验台进行，IMHEF实验室是目前国际公认的第三方实验室。介绍了彭水电站水轮机转轮模型验收试验的主要项目及试验结果，包括水轮机效率及出力验收、水轮机空化验收、压力脉动验收、补气验收、模型尺寸验收以及其它性能验收。验收试验结果表明转轮各项试验参数的重复性较好，验证了彭水电站水轮机的各项性能指标。     

水泵水轮机转轮内部三维紊流流场计算与性能分析

水泵水轮机转轮可以在正反两个方向上旋转，用一个转轮分别实现水泵和水轮机工况的运行。在设计阶段提前预知转轮在两种工况下的流场以及能量特性对于提高水泵水轮机的设计水平和运行质量具有重要的意义。本基于三维Navier-Stokes方程和标准k-ε模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法分析了水泵水轮机转轮中的三维紊流流场。对比了转轮在水轮机和水泵两种工况下的流场，同时讨论了转轮的能量特性。