灯泡混流式水轮机的研究与设计

本文作者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、水力性能、水流运动规律及其过流部件的水力设计理论 ,并提出了这种水轮机的结构设计方法。通过分析研究 ,这种新型水轮机具有混流式水轮机和贯流式水轮机的优点 ,而避免了它们的缺点 ,可以在较宽的应用水头范围内替代现代应用最广泛的混流式水轮机 ,广泛使用于中小型水电站中     

水轮机水力阻抗特性研究

推导了开度不变、转速不变和出力不变、转速不变两种运行条件下水轮机水力阻抗计算公式,分析了这两种运行条件下机组水力阻抗的差异,指出在混流式水轮机运行范围内,在前者条件下机组水力阻抗大于0,在后者条件下机组水力阻抗小于0.通过理论分析和数值计算相结合的方法,研究了机组水力阻抗对水电站有压输水系统自激振动特性的影响.研究表明:机组水力阻抗的正负决定了系统衰减因子的正负及大小,对系统频率的奇偶性具有选择性.     

灯泡混流式水轮机的研究与设计

本文作者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、水力性能、水流运动规律及其过流部件的水力设计理论，并提出了这种水轮机的结构设计方法。通过分析研究，这种新型水轮机具有混流式水轮机和贯流式水轮机的优点，而避免了它们的缺点，可以在较宽的应用水头范围内替代现代应用最广泛的混流式水轮机，广泛使用于中小型水电站中。     

小型水电站混流式水轮机增效扩容改造研究

针对我国目前数量众多的小型水电站机电设备,尤其是卧式混流式水轮机严重老化、达不到额定出力等问题,探讨了混流式水轮机转轮和导水机构的优化设计。试验结果表明,通过优化水轮机流道水力设计和活动导叶出口安放角,机组效率、出力、噪音和振动可以得到明显改善。     

HL240-LJ-140 水轮发电机组超低水头下的运行特性

通过现场试验获得了ＨＬ２４０－ＬＪ－１４０水轮机在超低水头下运行的动力特性以及机组的振动与摆度等数据,对机组在超低水头下运行的稳定性与可行性进行了分析,提出了ＨＬ２４０－ＬＪ－１４０水轮发电机组在特殊情况下的运行可行性及存在问题,这是对该水轮机在超低水头下运行特性的一个补充。     

混流式水轮机尾水管螺旋涡带的近似解析模型及验证

混流式水轮机在偏离设计工况特别是在部分负荷下运行时, 转轮出口的旋流会在尾水管中产生螺旋状涡带,该涡带引起的压力脉动是引起水轮机水力不稳定的最主要原因。采用全流道非定常三维流场数值模拟来计算尾水管流场不仅对计算资源性能要求很高和耗时,而且很难在设计阶段快速计算出尾水管涡带诱导的流场,不利于在较宽运行工况范围预评估水力稳定性。本文在螺旋涡管诱导流场理论的基础上探索建立在部分负荷运行下尾水管中螺旋涡带的近似解析模型。采用该模型可以快速近似地计算出尾水管的流速,与国外相关的试验结果对比,验证了该模型的正确性。可以进一步研究将该模型用于混流式水轮机设计过程中的优化流道设计,以减轻尾水管涡带的影响和扩大运行工况范围。       

转子运行稳定性--大型回转机械瞬时运行状态评价

适应诊断技术从定性诊断向定量分析、从当前状态的评估向未来状态的预报发展的要求,重点研究机组在较短时间范围内运行状态的变化情况及其运行状态的定量评估问题。在简要讨论转子运行稳定性概念的基础上;从时域角度出发,以轴心轨迹为手段,对转子运行稳定性进行评价,并基于信息熵理论应用盒箱计数方法计算了相应的定量评估指标;应用该指标评估了一个具体机组的运行稳定性。结果表明,提出的指标对机组瞬时运行状态的评价是有效     

灯泡混流式水轮机流道系列的设计

从水力性能和水流运动规律出发,对灯泡混流式新型水轮机的流道进行了研究,提出了确定灯泡混流式水轮机过流通道的系列几何形状及参数的方法,得出灯泡混流式水轮机的最佳应用水头范围为20～300m。本设计可为新型水轮机的产品开发和设计提供重要的参考依据。     

混流式水轮机转轮模态计算及振动特性分析

为深入探究水轮机转轮在运行过程中出现裂纹甚至断裂的原因,以国内某电站所使用的混流式水轮机为研究对象,基于单向流固耦合理论,采用ANSYS CFX和workbench平台对水轮机全流道进行数值计算,得到水轮机转轮自由模态和预应力模态前6阶的固有频率和振型,并将转轮的固有频率与各水力激振力频率进行比较,分析其变形及振动特性。研究结果表明:水轮机转轮最大变形主要位于转轮上冠、下环以及叶片出水边中部;转轮的振型主要表现为摆动、绕轴旋转、弯曲及沿轴向方向上下振动;水轮机在转速n=272.7 r/min下运行时,激振频率与低阶固有频率相近,机组易发生共振。     

水轮机压力脉动的混沌动力学特性

为有效进行水轮机的运行监测和故障诊断,采用混沌动力学方法对水轮机在偏工况运行时的压力脉动特征进行研究.利用提升小波变换对压力脉动实验数据进行去噪,给出压力脉动信号时域分布及各频率成分的能量分布情况.分析脉动信号由轻度空化发展到严重空化过程中的一系列动力学特性,包括时频特征分布、相轨迹图、李雅普诺夫(Lyapunov)指数图和庞加莱(Poincaré)映射图等.结果表明:水轮机尾水管压力脉动的主要能量分布在低频段,随着空化程度的加重,频谱脉动强度增大;对于研究工况,最大Lyapunov指数均大于零且随空化程度增加而增大,说明水轮机压力脉动信号存在混沌吸引子.利用本文方法进行多工况分析,可完成在线运行监测.     

高水头贯流式水轮机性能分析

本文在分析高水头贯流式水轮机,现代混流式和一般贯流式水轮机水力性能及汽蚀性能的基础上,阐明了高水头贯流式水轮机是一种很有发展前途的水轮机。     

轴流转桨式水轮机机组性能测试分析

轴流转桨式水轮机的轮叶是将水的动能和势能转换为机械能的重要部件。当更换水轮机轮叶时, 机 组的整体性能会发生改变, 因此需要对其出力和振动情况进行测试。对更换新轮叶后的水轮机组各部位的振动、 摆 动进行了稳定性试验, 检验了机组运行的动平衡质量以及水轮机动态特性, 校验了最大负荷能力。测试结果表明, 在试验水头下, 机组能够在额定功率下安全稳定运行。     

高水头贯流式水轮机转轮的设计研究

高水头贯流式水轮机是一种新近研究成功的机型。杜同教授一开始就提出了导水机构V_m·R=const的流场分布规律,而且实验也证明了这一点是正确的。本文在分析了高水头贯流式水轮机与现代化混流式和一般贯流式水轮机水力性能的基础之上,阐明了高水头贯流式水轮机是一种很有发展前途的水轮机。但是由于目前推广的该型水轮机的转轮是套用一般混流式水轮机的转轮,然而套用的转轮并不适合新型水轮机的流场特点,使新型机的水力     

500 m水头段高水头混流式水轮机的选型设计

大岩坑水电站是目前国内运行的单机容量最大、转速最高的立轴混流式机组,最大水头达415.39 m,最大升压水头达533.3m.通过对大岩坑水电站的机型选择及机组特点进行分析,说明了500 m水头段采用混流式机组代替冲击式机组具有明显的可行性和优越性.     

水轮泵优化选型及运行特性研究

本文结合章江水轮泵站在技术改造中采用的分离式水轮泵－水力发电机组，由水轮泵能量转换原理，提出了确保水轮机和泵联合运行总效率最高的选型设计方法，同时研究了水轮泵有关运行理论问题，提出了推求水轮泵工作特性贡线的数学模型及数值计算方法。     

水轮机空化系数的动态测定

水轮机叶片上的空化空蚀破坏造成水电站的频繁检修,利用计算流体力学软件Fluent对HL240型水轮机的设计工况进行数值模拟,模拟结果求出的空化系数与模型试验非常吻合。在一定的时段对机组的运行工况进行数值模拟,利用模拟结果可得到该时段叶片各个区域上的空化系数,从而判断该区域是否发生空化空蚀。把不同时段的结果进行汇总,则可以得到整个叶片上发生空化空蚀的总区域和各区域发生空蚀破坏的程度,从而对水轮机何时进行检修提供理论指导,使水电站经济效益达到最大化。     

水轮泵优化选型及运行特性研究

本文结合章江水轮泵站在技术改造中采用的分离式水轮泵──水力发电机组，由水轮泵能量转换原理，提出了确保水轮机和京联合运行总效率最高的选型设计方法，同时研究了水轮泵有关运行理论问题，提出了推求水轮泵工作特性曲线的数学模型及数值计算方法．     

混流式水轮机空化流动特性分析

采用混合物空化模型对混流式水轮机的内部流场进行了数值计算,得到了大流量工况、最优流量工况、小流量工况水轮机的内部流动特性。计算结果表明：在大流量工况和小流量工况下,尾水管中心截面的低压区与涡带是相对应的,压力脉动的幅值主要受尾水管涡带直径两端压力差的影响,其尾水管进口段左右两侧以及弯肘段附近均有较大的漩涡区域,造成较大的能量耗散,尾水管内有明显的回流现象,水轮机内部流动比较紊乱。     

合肥电厂#1、2、3机组稳定性分析

本文利用中国电科院的BPA程序对合肥地区电网进行了潮流与稳定计算和分析,讨论了正常运行方式和特殊检修运行方式情况下合肥电厂#1、2、3机组的稳定性以及对合肥地区电网的影响,并提出了停用开关重合闸、机组降出力运行等相关对策。     

混流式转轮叶片优化设计的理论探讨

本文针对混流式转轮水力设计中的一些具体问题，综合参考气体透平机械和平面叶栅的优化设计方面的研究成果，结合混流式转轮的流动特点，建立了一套较为完整的混流式转轮叶片的优化设计数学模型，使混流式水轮机转轮叶片在回转流面上的叶型优化设计问题归结为非线性规划问题的最优化解，如将该方法与已开发的水力ＣＡＤ系统结合使用，将会使水力ＣＡＤ系统发挥更大的作用。