混流式水轮机转轮疲劳设计方法的研究

本文系统而简要地介绍了混流式水轮机转轮疲劳设计方法的研究成果。通过大量的我国国情的完整数据统计分析与试验研究,得刭了疲劳设计所需要的载荷谱和材料性能等。通过深入系统的分析,提出了混流式转轮通用谱,建立了三频动应力迭加力学模型。在材料性能试验中,重点进行了频率影响与多频叠加影响的研究,取得了一系列影响系数。在此基础上,根据随机疲劳理论,推导出寿命估算方法和安全系数计算公式。根据所编制的设计规范和电子计算机通用程序,对三个电站转轮进行了试算,其结果与实际相符,从而为转轮设计由静强度分析转向动强度分析打下了基础。     

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。     

混流式水轮机转轮叶片裂纹问题

空蚀、泥沙磨损和疲劳裂纹是影响水轮机寿命的三大主要因素,过去人们只是更加注意空蚀和泥沙磨损,而没有把裂纹摆在重要位置。近年来,由于水轮机材料和研制水平的提高,空蚀已不再是电站运行维护的主要难题。但随着使用参数的提高,单机容量和机组尺寸的增大,不锈钢转轮的广泛应用,混流式水轮机的稳定运行问题,或者说混流式水轮机转轮叶片裂纹和尾水管里衬钢板撕裂问题（以下简称“裂纹问题”）逐渐突出,并已引起国内外同行的普遍关注。本文列举了国内外一些电站水轮机转轮裂纹的实例,分析了引起裂纹问题的主要原因,提出了防止裂纹的一些建议。     

混流式水轮机出力与叶片应力关系的试验研究

通过电站真机与模型转轮应力测试结果的分析证明,混流式转轮叶片应力与机组出力之(?)存在线性关系。为混流式转轮疲劳研究提供了科学依据。     

混流式水轮机转轮低水头低负荷运行时的空蚀

本文通过混流式水轮机转轮的流动分析、模型试验,并结合电站现场空蚀的调查结果,对低水头、低负荷工况运行混流式水轮机转轮的空蚀特性进行了研究。其结果表明低水头、低负荷工况运行混流式水轮机转轮的空蚀轻微。     

水轮机转轮裂纹的原因及预防措施

笔者结合近年来水轮机转轮叶片发生的裂纹事件,分别阐述了混流式水轮机、轴流式水轮机、冲击式水轮机和贯流式水轮机的转轮叶片发生裂纹的主要原因,尤其对混流式水轮机转轮产生裂纹的原因从水力方面、设计方面、铸造缺陷、制造工艺、运行工况及共振等多因素综合作用进行了探讨,并通过实例分析,提出了裂纹处理和预防措施。     

考虑密封作用的混流式水轮机转轮动力特性分析

大型混流式水轮机转轮振动现象严重影响了混流式水轮发电机组的安全、稳定运行,因此针对以上情况对机组转轮在实际运行中的模态特性研究就显得十分重要而有意义。本文以转子动力学为基础结合有限元分析方法,对混流式水轮机转轮进行了三维实体建模和模态分析,研究了混流式水轮机转轮在考虑密封作用影响下的动力特性,结果表明:在考虑转轮密封影响和不考虑转轮密封影响下,各阶频率和振型区别很大;密封能提高转轮的弯曲振动频率,对转轮的扭振和竖振影响较小;且随着转轮模态频率的升高,转轮的振动由整体的振动逐渐变为以叶片振动为主的振动。该方法为以后准确地分析预测机组在实际运行中转轮的振动情况提供了参考。     

降低混流式水轮机高部分负荷压力脉动方法探讨

针对混流式模型水轮机研发中有关降低高部分负荷压力脉动的方法进行了探讨．通过不同转轮多个方案的模型试验和深入比较,掌握了不同形式泄水锥对混流式水轮机高部分负荷压力脉动的影响规律以及不同补气位置对长泄水锥混流式水轮机转轮压力脉动的影响,为电站运行中降低高部分负荷压力脉动提供了科学依据.     

水轮机转轮叶片加工方法研究

1 水轮机的分类 现代水轮机按其水流作用原理和结构特征可分为两类：一类为仅利用水流动能的冲击式水轮机；另一类为同时利用水流动能和势能的反击式水轮机。冲击式包括水斗式水轮机、双击式水轮机及斜击式水轮机；反击式包括混流式水轮机、斜流式水轮机及贯流式水轮机。除上述各机型外，随着蓄能电站的发展出现了可逆式水轮机。混流式水轮机及轴流式水轮机应用范围很广，为此，重点介绍它们的加工方法。 2 模型与真机转轮叶片加工方法 2.1 混流式水轮机叶片的加工方法 三峡转轮为混流式转轮，以下以三峡模型转轮叶片为例论述其加工方法…     

高比转速混流式水轮机转轮前后水流特性研究

混流式水轮机转轮前后的流场研究对于转轮水力设计，改善其性能有着重要意义。本文介绍了一ｎｓ为２６０的混流式水轮机转轮前后流速场的测试结果，并进行了初步分析，对水轮机转轮的水力设计提出了一些有益的启示。     

混流式转轮子模型方法研究

本结合两大商业软件Master和Ansys的特点，运用Fortran语言编制了适合Master软件的实体造型程序。同时，运用Ansys软件的子模型分析功能，对某电站转轮进行了子模型分析研究，从而比较清楚地了解了混流式转轮在高应力区域的应力分布情况，为转轮的疲劳设计奠定了基础。中以某电站为例，对该电站转轮的子模型进行了分析研究。     

低比转速转轮泄漏量对水电机组抬机的影响

转轮的泄漏量是引起水电机组抬机现象的原因之一。本文根据一低比转速混流式水轮机在电站运行实例及实测结果对其抬机现象进行了分析和CFD计算。研究结果表明产生抬机现象与转轮泄漏量大小有关 ,特别是低比转速混流式水轮机 ,转轮泄漏量的突变会引起抬机现象     

基于CFD的灯泡混流式水轮机转轮的水力开发与研究

本文将混流式水轮机的转轮应用于灯泡式机组中,介绍了这种灯泡混流式水轮机的基本原理,并采用CFD软件辅助进行了流网划分以及流线绘制、轴面速度的计算以及Vm=f(Lm)曲线的绘制,在模拟内部流场的基础上,对90m水头段的转轮进行了水力设计与转轮型线的绘制,为水轮机转轮的水力设计提供了一套新的研究方法.     

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.     

双击式水轮机转轮载荷谱的数据处理及其可靠性设计

本文采用新的雨流计数模型和三参数威布尔分布数学模型进行了双击式水轮机车转轮载荷谱的数据处理。采用三参数幂函数数学模型建立了水轮机转轮P—S—N曲线。采用可靠性设计方法进行了水轮机转轮疲劳强度设计,从而提出了各种结构转轮在给定寿命下的安全使用水头及其相应的可靠度。     

混流式转轮焊接残余应力的试验研究

焊接残余应力对水电机组水轮机转轮的疲劳特性以及运行的稳定性和安全性有着重要影响。介绍了钻孔法对某大型水轮机转轮进行残余应力试验研究情况，并对退火前后残余应力进行比较。