水电设备振动监测诊断预警系统

大型机组，特别是高水头大容量机组，首选的机型为混流式，其转轮叶片被上冠和下环夹持固定，不能调节，这与转桨式水轮机和灯泡式机组不同。     

高水头运行对水轮机转轮叶片裂纹影响因素浅析

对龙羊峡水电站机组在首次高水头运行后发现转轮叶片裂纹的具体情况和特点进行了介绍与分析,得出高水头运行是水轮机转轮叶片裂纹产生原因之一,但不是主要原因。水轮机转轮叶片裂纹产生的主要原因是多方面综合而成的。提出水轮机转轮叶片裂纹处理的建议。     

可逆式水轮机模型转轮分块数控加工研究

1 结构分析 可逆式水轮机模型转轮通常采用上冠、下环及叶片分别加工,然后进行整体装焊。但由于其叶片包角较大且叶片又长又薄,焊接及焊缝打磨难度较大,同时因焊接变形对转轮的整体精度有影响,也无法保证叶片在转轮上冠、下环中的精确定位。为确保转轮的加工质量,需将转轮设计成组装式结构,见图1,将上冠下部按叶片数分成等分块,每一块上冠带一个叶片,与叶片连成一体加工,全部加工完成后,进行拼装,并把合到上冠上部中,最后拼装下环。 2 加工方案研究 2.1 现状分析 为提高可逆式水轮机模型转轮的整体加工质量,必须实现模型转轮的数控加工来…     

珊溪水力发电厂转轮裂纹原因分析及处理

1 概述 珊溪水力发电厂位于浙江文成县境内的飞云江上,设计水头76.0 m,装有4台型号为HL(L2411208)-LJ-297的混流式水轮机,总装机容量200 MW.珊溪水电厂水轮机转轮采用X型叶片.铸焊结构.转轮由上冠、叶片和下环组成.结构如图1所示.上冠、叶片、下环分别加工制造后再组合焊接成转轮,转轮上冠采用铸钢20SiMn,下环和叶片采用抗空蚀及抗磨蚀性能和焊接性能良好的06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢材料.     

水轮机转轮叶片模压成型技术

本文介绍了水轮机转轮叶片模压制造所涉及的叶片展平方法、压模设计制造、叶片模压成型工艺及热处理等技术,并对今后制造模压叶片提出了一些改进措施。     

偏负荷工况混流式水轮机转轮结构稳定性研究

为探究偏负荷运行工况下混流式水轮机转轮结构稳定性,本文基于单向流固耦合方法,对三种典型偏负荷工况下转轮结构进行了静力学分析和模态分析.结果表明:受不稳定水流影响,80％、60％和40％负荷工况下,较大变形分别位于转轮下环、叶片出水边中部以及叶片迎水刃处中部.预应力对转轮结构影响较小,其导致固有频率增加1 Hz左右;而水...     

混流式水轮机转轮强度有限元法计算

本文用有限元法,对混流式水轮机转轮的强度进行了计算,并与实测结果做了比较。探索了由于下环尺寸、叶片形状等的改变对转轮强度的影响,提出了改善转轮强度的初步设想。     

D231轴流式水轮机模型转轮强度试验研究

D231转轮是一个效率较高、适用于40m 水头段的轴流式转轮,该转轮已在某水电站运行。本文介绍在高水头下对该模型转轮铜质叶片进行的强度试验,以及换算到真机的情况。     

轴流转桨式水轮机转轮叶片转动机构的发展演变过程

轴流转桨式水轮机由于叶片和导叶能实现协联调节,能有效地利用水力资源而获得广泛应用,自20世纪20年代诞生以来相关技术得到快速发展。本文从轴流转桨式水轮机多种型式的转轮叶片转动机构技术改进的视角,对轴流转桨式水轮机转轮结构的演变历程,不同转轮叶片转动机构的特点及其优缺点进行了综述和评价。通过对其演变历程的梳理,指出了未来轴流转桨式转轮结构发展和改进的方向,以启发水轮机研发工作者进一步探索和改进转桨式水轮机,促进我国转桨式水轮机的发展。     

水轮机转轮叶片模压成型技术

介绍了水轮机转轮叶片模压制造所涉及的叶片展平方法、压模设计制造、叶片模压成型工艺及热处理等技术,并对今后制造模压叶片提出了一些改进措施。     

双向贯流式水轮机工况转换过程流动特性研究

潮汐发电机组在运行过程中工况转换频繁,在转换过程中容易引起事故的发生。为了探究潮汐发电机组在过渡过程中的瞬态特性和流动机理,本文基于格子Boltzmann方法（LBM）,对贯流式水轮机由正向水轮机工况向泄水工况转换及泄水工况向反水泵工况转换这两个过渡过程进行了数值模拟,计算中采用自定义函数控制导叶和桨叶的运动,模拟得到了两种过程中水轮机工作参数的变化规律以及内部的瞬态流动特性。结果表明：当贯流式水轮机从水轮机工况向泄水工况转换时,单位流量随时间逐渐增加,其泄水单位流量约为初始值的2.88倍,与试验测量值吻合良好,证明了本文采用的计算方法是准确可靠的。在转换过程中,由于流态的变化,转轮叶片吸力面出现明显的低压区,容易引起叶片的空化空蚀。同时,转轮受到的径向力会出现明显的周期性波动,容易引起轴系的振动;而在尾水管内部会产生多个湍流涡,由于内部压力的降低会形成螺旋的空腔涡带。     

轴流式转轮叶片计算机有限元网格自动划分程序研究

在进行轴流式转轮叶片有限元分析时，根据轴流式叶片翼型的特点，运用B样条插值函数研究了叶片有限元网格自动划分程序。运用该方法，可以大大缩短分析轴流式转轮叶片强度的周期，提高工作效率，为在短时间内设计出水力性能优良、满足强度条件的优秀转轮创造了条件。     

贯流式机组桨叶与导叶全三维联合设计

为了充分反映水流经过导叶后的流态对桨叶入流的影响,本文建立了灯泡贯流式机组桨叶和导叶的全三维联合反问题计算模型。在包括桨叶和导叶的计算域中,求解联立的控制方程,同时设计得到了导叶和桨叶的空间叶型。采用联合设计和单独设计模型分别设计了一低水头贯流式机组的桨叶和导叶,并在设计工况下对其进行了全流道湍流数值模拟。性能预估结果表明,与单独设计相比,联合设计的桨叶进口边附近压力分布得到改善,导叶和桨叶段的联合损失减小,转轮效率提高。     

混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上,对转轮模型焊接过程的应力场进行了数值模拟.得到了焊接过程中纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况.结果表明,焊后应力峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近.该结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为.     

短叶片低压边对水泵水轮机空化性能的影响

为探究短叶片低压边位置对高水头长短叶片水泵水轮机转轮空化性能的影响,针对其转轮的结构特点,设计具有不同低压边位置的短叶片方案。以低压边在上冠位置直径与转轮喉部直径的比值,从大到小依次命名为方案A、B、C,比值越小低压边位置越靠后。采用Rayleigh-Plesset空化模型对三方案分别进行3个水轮机工况和2个水泵工况的定常数值模拟,对比分析计算工况下各转轮的空化形态及能量特性。结果表明：在水轮机方式,小流量工况下随着短叶片低压边位置后移,转轮空化性能得到改善,而在大、中流量工况下方案B的转轮空化性能最优。在水泵方式,高扬程工况下转轮空化程度随低压边位置后移先减缓后加剧,低扬程工况下方案A的低压边位置最利于改善空化性能。综合考虑水轮机方式和水泵方式,直径比值为0.9487的方案B空化性能较优,效率和扬程相对较高。对后续高水头水泵水轮机转轮水力优化设计具有指导意义。     

大型水轮机转轮叶片改型工艺研究

介绍了大型水轮机叶片出水边用铺焊的方法改变叶片形状、增强叶片强度,避免裂纹的产生。水轮机的转轮在电站运行一段时间后,出水边与上冠、下环焊缝处容易产生疲劳裂纹。通常采用焊接三角筋的方法来补救裂纹的产生。此方法的缺点是三角筋的厚度与叶片的出水边的厚度不一致,在凸凹点处容易产生应力集中,也容易产生裂纹。用铺焊的工艺方法增加厚度、保证出水边圆滑、即避免了裂纹的产生又使打磨后的叶片流线型状良好。     

垂直轴螺旋三角型叶轮的水动力学性能分析

为改进直叶片垂直轴潮流能水轮机能量输出稳定性差的缺点,一种螺旋“三角型”叶轮被引入用以替代传统直叶片H型叶轮。首先分别以半叶高螺旋周向包角为15°、30°、45°及60°作为设计特征设计获得四种螺旋“三角型”叶轮,然后以计算流体动力学理论为基础研究了半叶高螺旋包角对螺旋“三角型”叶轮水力性能的影响规律。通过研究发现,叶轮改型之后的能量捕获系数有了不同程度的提升,其中改型叶轮在大尖速比工况下的能量捕获系数提升最明显,同时,螺旋包角越大,叶轮功率输出越稳定。经过综合对比,具有15°螺旋包角的叶轮性能最佳,其能量捕获系数的时均值最大提升率为13.4%,且能量输出稳定性也获得改善。此外,通过叶轮改型前后的内流场对比发现,螺旋叶轮不仅有效地减小了叶片尾涡的尺寸和范围,也减小了叶片上水压力脉动的幅值,有利于机组运行稳定性的提高,因此,螺旋“三角型”叶轮可作为一种替代传统H型直叶片叶轮的改进结构在潮流能开发过程中推广。     

混流式转轮上冠型线变化对水轮机水力性能的影响

为了获得水电站水轮机技术改造中混流式转轮上冠型线变化时水轮机水力性能的变化规律,本文以某混流式水轮机模型转轮为研究对象,在原转轮上冠型线的基础上,提出了四种改型的上冠型线方案,采用CFD方法对不同上冠型线的转轮内部流动特性、能量特性、空化性能及过流能力进行了数值模拟和对比分析。结果表明:上冠型线的适当上抬可以增大转轮的过流能力,并且改善转轮在大流量工况下的能量特性和空化性能;但过高的上冠型线对小流量工况下的叶道涡的位置和强度有负面影响;与原转轮相比,方案4的效率略有提高;小流量工况时,上冠型线越高,叶道涡的位置越靠近叶片头部,且涡的强度越大,从而使转轮效率降低;大流量工况时,上冠型线上抬可能导致叶片进口靠上冠部分出现回流,进而导致压力分布不均匀;上冠型线的改变对最优工况下转轮效率和内部流动特性影响较小;可以为水轮机技术改造中转轮的改型设计与性能预估提供必要的参考。     

混流式转轮流线改型程序研究及应用

改型设计方法是转轮设计的一种主要方法,在已有优秀转轮的基础上进行改型设计,如果方法得当,容易获得优良性能。本文简要介绍了一种混流式水轮机流线改型方法。经试验验证,该程序实用性,设计的转轮性能优异,是一种理想的改型设计软件。