试验水头和空化系数对混流式水轮机尾水管压力脉动影响的试验研究

本文通过试验方法研究了模型试验水头和空化系数对混流式水轮机为尾水管压力脉动的影响。首先在混流式水轮机6个典型运行工况,即空载、低部分负荷(叶道涡)、部分负荷、最优工况、额定工况和超负荷工况进行变水头和变空化系数试验。试验结果表明在试验范围内,水头对混流式水轮机尾水管压力脉动幅值影响较小;而在一定范围内,空化系数对混流式水轮机尾水管压力脉动有较大影响。通过对部分负荷和超负荷工况幅值和频率分析发现,空化系数不仅对混流式水轮机尾水管压力脉动幅值有较大影响,对其频率分布也有较大影响。最后比较了以转轮中心线为空化基准面的压力脉动试验结果和以锥管中心线为空化基准面的压力脉动试验结果。研究表明,以转轮中心线为空化基准面进行压力脉动试验比较合理,故进行混流式水轮机压力脉动相似性研究时,需考虑空化系数的差异和空化基准面的选择。     

基于模型试验解决某电站满负荷工况异常振动问题

本文介绍了混流式水轮机满负荷工况异常振动的一种处理方法。相比传统的优化泄水锥方案,本文基于模型试验和模型转轮修型以及原型机现场测量对混流式水轮机满负荷工况稳定性迚行研究。通过对比模型及相似原型机尾水管压力脉动幅值,模型和原型在满负荷区域相似性较好,为本方法的使用奠定基础。通过不同方案结果的比较,尾水管压力脉动陡升可能是导致原型机满负荷工况异常振动的一个重要原因,优化转轮叶片出口靠上冠区域的型线是解决该问题的一个重要手段。     

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.     

大型混流式水轮机尾水管振动数值模拟及应用

大型混流式水轮机的水压力脉动值不能直接从模型试验值进行换算,给解决真机振动问题增加了不少困难.为此利用CFD数值模拟技术研究了真机尾水管压力脉动的频率和幅值,文中采用3-DCFD对一个大型混流式水轮机的尾水管流态进行了计算,并分析了计算结果;模拟结果与真机实测值相接近,证明了此研究方法的可行性.利用该方法可以在设计阶段预测真机振动性能.     

泄水锥形式对混流式水轮机压力脉动的影响分析

本文采用Transition SST湍流模型对模型混流式水轮机三维全流道非定常湍流进行模拟。在实验验证的基础上,针对五个导叶开度工况,分析了原型泄水锥、加长型泄水锥、加长加槽型泄水锥和圆头型泄水锥对水轮机压力脉动的影响,分析结果表明：三种改型泄水锥均能改变尾水涡带的形态,使得特殊压力脉动带变窄;泄水锥改型对水力效率、尾水管压力脉动的影响与导叶开度有关,圆头型泄水锥对减小压力脉动振幅的综合效果最好;泄水锥改型只对由尾水涡带引起的低频压力脉动有效,对动静干扰引起的叶片频率压力脉动影响不明显。     

大型水电机组与交直流互联电网的耦合作用

建立了考虑尾水管压力动态特性的水轮机模型,以向家坝—上海直流输电工程为例,分析了联网和孤岛运行方式下水力系统参数(如水力起动时间)变化、水轮机尾水管压力脉动引起的水电机组与交直流互联电网的耦合作用的变化。仿真结果表明,水力启动时间对送端系统的频率特性影响较大,水轮机尾水管压力脉动会引起发电机组输出功率的脉动,严重时可能威胁电力系统稳定运行。实际系统运行中,可通过减小或消除尾水管涡带和采取直流调制措施来减小尾水管压力脉动对电力系统运行带来的危害。     

混流式水轮机尾水管压力脉动换算初探北大核心CSCD

针对混流式水轮机尾水管压力脉动换算问题,本文提出了一种基于零环量单位流量的相对流量和基于叶片出口速度头压力脉动相对幅值来预测原型机尾水管进口压力脉动的方法。首先通过速度三角形进行了理论分析,并以某电站尾水管锥管压力脉动为例,分别在模型水轮机和相似原型机上比较了本文推荐方法与标准推荐方法的优缺点。之后采用该方法对12个电站水轮机模型和相似原型机尾水管压力脉动试验结果进行比较,模型和原型表现很好的相似性。最后在原型机上比较了基于本文方法的预测结果和现场测量结果,两者吻合性较好,证明了该方法的可行性。     

混流式水轮机尾水管压力脉动换算初探

针对混流式水轮机尾水管压力脉动换算问题,本文提出了一种基于零环量单位流量的相对流量和基于叶片出口速度头压力脉动相对幅值来预测原型机尾水管进口压力脉动的方法。首先通过速度三角形进行了理论分析,并以某电站尾水管锥管压力脉动为例,分别在模型水轮机和相似原型机上比较了本文推荐方法与标准推荐方法的优缺点。之后采用该方法对12个电站水轮机模型和相似原型机尾水管压力脉动试验结果进行比较,模型和原型表现很好的相似性。最后在原型机上比较了基于本文方法的预测结果和现场测量结果,两者吻合性较好,证明了该方法的可行性。     

五强溪水电站混流式机组不稳定现象的分析和处理

本文介绍了五强溪水电站机组的运行稳定性,分析了引起振动的原因,并阐述了改进措施及改善效果.改变混流式水轮机泄水锥的结构,可以降低尾水管压力脉动值.     

基于全流道非定常流动计算的轴流式水轮机尾水管压力脉动分析

以轴流式水轮机全流道三维非定常湍流数值模拟为基础,对轴流式水轮机尾水管内的非定常流场进行了分析,研究了尾水管内涡带的形态,对尾水管压力脉动的幅值和频率特点进行了分析.结果表明,大流量工况时,在尾水管内形成了一个与转轮旋转方向相反低压涡带,引发了低频压力脉动,这种低频压力脉动是水轮机中压力脉动的主要脉动源之一.     

间隙空化对贯流式水轮机压力脉动特性的影响

许多贯流式水电站机组振动严重、噪声大,部分电站难以正常运行.目前的贯流式水轮机稳定性研究多侧重于转速频率和涡带频率,对高倍转速频率压力脉动危害性及其成因关注较少.本文将空腔危害水力机械稳定性理论应用于灯泡贯流式水轮机间隙空化研究,采用理论分析和原、模型试验验证相结合的方法,论证分析了间隙空化和高倍转速频率压力脉动的联系...     

低水头下水泵水轮机水轮机工况压力脉动研究

基于Realizable k-ε湍流模型,对某蓄能电站模型水泵水轮机进行几何建模,设定压力脉动监测点,进行三维全流道水轮机工况非定常数值计算,分析导叶开度为29mm,33mm,37mm和41mm四个工况下各监测点的压力变化,并与模型试验结果进行对比,研究水泵水轮机在低水头下的压力脉动特性。结果表明:Realizable k-ε湍流模型对低水头下水泵水轮机压力脉动的数值模拟可行,在大开度工况时更加精确;导叶开度为29mm时水泵水轮机内部监测点压力脉动最强,随着导叶开度的增加压力脉动在逐渐的减弱;转轮旋转形成的"活动导叶-转轮-尾水管"两级动静干涉,使活动导叶与转轮之间无叶区内监测点的压力脉动时域图呈现周期性变化规律,对应主频为叶频,尾水管锥管段时域图也呈现周期性变化,并在其频域图叶频处出现一个峰值;肘管内监测点压力脉动由于尾水涡带的影响主频为0.17~0.56倍转频的低频分量。     

混流式水轮机整体三维粘性流动解析--最高效率点的流动

大型混流式水轮机的水力振动在我国是比较普遍的问题,本研究以包括东江电站较普遍使用的ＨＬ－１６０型水轮机为对象,用ＣＦＸ－ＴＡＳＣｆｌｏｗ流体解析软件对水轮机内部复杂的三维粘性流动进行了解析研究,满意地解析了水轮机内部的流动状态,并得出了以下主要结论;由于活动导叶的出流与转轮入流的相互干波引起的脱流、转轮流出的旋回流与尾水管的相互干涉引起的水力脉动是机组产生振动的根本原因。且解析结果与模试验可视化的     

Gansa电站水轮发电机组的更新改造技术

Gansa水电站已经投入运行50年以上,利用原有尾水管和蜗壳等埋入部件,对其它的老旧设备进行更新改造。通过流动解析技术预测水轮机效率特性和气蚀特性,完成了水轮机的性能设计。同时在结构设计上采用了水润滑导轴承、无供水机械密封、油电混合接力器、发电机塑料轴承等新技术。     

基于在线监测数据的水轮机运行区精细划分

运行分区对水电机组安全稳定性具有十分重要的意义。常规运行区划分一般基于部分水头和负荷工况下的稳定性试验,试验数据有限导致划分的运行区难以覆盖全部运行工况,相对粗略。文章提出一种基于机组在线监测数据、辅以稳定性试验分析的运行区精细划分方法。以某混流式机组为例,分析相关数据,以超标相对严重的尾水管压力脉动为依据,绘制机组水头-负荷伪彩色图,获取各压力脉动测点超标区域,而后按照涡带强度划分运行区。将精细划分方法与常规方法的超标区及划分结果进行对比分析,显示出前者在获取涡带区边界、识别涡带区范围、实现全水头划分等方面优于后者。     

水电站双排式机组厂房现场测试分析

水电站双排式机组厂房的主要特点是,机组前后对应双排布置,双排压力钢管单层与蜗壳相连,双排尾水管双层出流。文中采用数学统计和Fourier变换的方法,详细分析单机运行和联合运行时厂房的振动测试数据。分析结果表明,双层尾水管水压脉动主要受各自结构尺寸的影响,单机运行和联合运行时,其变化趋势基本相同。尾水管水压脉动是双排式机组厂房两机墩振动的主要联系。这些为双排式机组厂房的振动评估和动力反馈计算提供可靠的依据。     

尾水调压室位置对尾水管最小压力值的影响

尾水调压室位置是影响尾水管最小压力值的主要因素之一。本文通过理论分析、数值计算和工程实例,证明尾水调压室越过其临界位置向厂房方向移动,尾水管最小压力值变化不大、并略有恶化。该结果有利于地下厂房和尾水调压室的布置,缓解了洞室围岩稳定和过渡过程之间的矛盾。究其物理本质,在机组特性、导叶关闭规律确定的前提下,尾水管最小压力主要取决于尾水管延长段的水击压力、阻抗损失和调压室涌浪水位三者的叠加。由于尾水道总长度不变,移动尾水调压室位置,三者所起的作用相互消长,所以必然存在着有利于尾水管最小压力值的调压室临界位置。