水轮机结构设计的发展

本文总结了我厂(公司)水轮机结构设计的发展历程。主要介绍了大型混流式水轮机、大型轴流式水轮机、贯流式水轮机、水泵水轮机及水轮机进水阀门的结构设计。文中还介绍了公司通过消化吸收国外厂家的先进技术,以及近年来所采用的水轮机新结构。     

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…     

水轮机技术进展与发展趋势

水轮机作为水电能源开发的核心机械装备,其性能的优劣决定了水电能源的开发利用率。在现代科技进步的推动下,水轮机技术也取得了长足发展。我国水轮机技术的发展经历了引进、吸收、消化和再创造的过程,特别是近20年的快速发展使我国水轮机技术总体上达到国际先进水平。本文在全面综合国内外水轮机领域研究成果的基础上,以近20年来水轮机技术领域所取得的主要研究进展为重点,分水轮机水动力学基础、水轮机过流部件的优化设计理论及新型水轮机研制三部分对水轮机技术进展进行了综述,探讨了部分研究领域中存在的问题,并对水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。     

特约文章：水轮机技术进展与发展趋势

水轮机作为水电能源开发的核心机械装备,其性能的优劣决定了水电能源的开发利用率。在现代科技进步的推动下,水轮机技术也取得了长足发展。我国水轮机技术的发展经历了引进、吸收、消化和再创造的过程,特别是近20年的快速发展使我国水轮机技术总体上达到国际先进水平。本文在全面综合国内外水轮机领域研究成果的基础上,以近20年来水轮机技术领域所取得的主要研究进展为重点,分水轮机水动力学基础、水轮机过流部件的优化设计理论及新型水轮机研制三部分对水轮机技术进展进行了综述,探讨了部分研究领域中存在的问题,并对水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。     

水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响

电力系统仿真研究中常采用简化的理想水轮机模型,水轮机详细模型对于电力系统暂态稳定分析结果的影响尚有待研究.文中介绍了水轮机的三种线性模型和三种非线性模型,包括基于全特性曲线的水轮机模型、水轮机内特性模型、水轮机简化解析非线性模型、基于模型综合特性曲线的水轮机线性化模型、基于水轮机内特性解析的线性化模型、理想水轮机模型.针对不同水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响和适用范围进行了仿真比较分析.仿真结果表明不同的水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响不大;电力系统的暂态过程对水力系统来说不一定是大扰动;不同的水轮机详细模型得出的电力系统中、长期暂态稳定仿真结果是不同的,因此在进行中、长期暂态稳定仿真分析时应采用水轮机详细模型.     

大型水轮机座环现场加工工艺

水轮机座环是水轮机重要部件,大型水轮机座环的安装质量尤为重要,目前普遍采取工地现场加工座环方式,保证大型水轮机座环安装质量。介绍了大型混流式水轮发电机组座环现场加工的加工设备、工艺过程、质量控制等,总结了大型水轮机座环现场加工的经验,为大型水轮机座环现场加工提供指导。     

户用微型轴伸贯流式水轮机优化

目前,我国微型水轮机设计普遍处于利用中小型水轮机模型换算的阶段,由于比尺效应的影响,换算过来的水轮机与原始水轮机性能相差较大。本文运用CFD技术,基于RNG k-ε双方程湍流模型和三维时均N-S方程,对某户用微型轴伸贯流式水轮机进行了三维全流道流场数值模拟,找出了主要水力损失部位。并通过对转轮叶片及导叶进行修形和改变轴伸形式等方法对原始水轮机进行优化。优化后的水轮机与原始水轮机相比,流场得到明显改善、效率较原始水轮机提升了22.7%。     

灯泡混流式水轮机的研究与设计

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、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的混流式水轮机,广泛使用于中小型水电站中.     

应用微机技术进行水轮机效率试验

水轮机效率是水轮机运行中最重要的经济指标之一。如何保证水轮机在运行期间能按其最优的协联关系运行最大限度地发挥水轮机效益,是电厂经济运行的一个重要课题。国家节能办公室规定:已投产的大型水轮机发电机组每五年需做一轮绝对效率试验或相对效率试验。为了确定水轮机效率,必须测量水轮机流量、水头、主接力器行程、轮叶转角、发电机输出功率等。大型径流式水电站因流量大、引水管道短,进行流量测量十分困难。为此,IEC规程允许利用相对法测量水轮机流量代替绝对法测量水轮机效率。用相对法求得的水轮机相对效率曲线的形状与绝对效率曲线的形状相拟。故根     

莲花电站1号水轮机效率试验技术报告

莲花水轮机效率试验采用绝对效率法,即应用现场超声波流量计测量水轮机流量来进行水轮机绝对效率试验,鉴定水轮机效率特性,率定蜗壳流量计系数。     

水轮机抗泥沙磨损技术分析

为了解决水电站水轮机泥沙磨损的问题,笔者根据国内外科研人员在水轮机抗泥沙磨损技术研究成果,分析了影响水轮机泥沙磨损的因素,提出了在水轮机抗泥沙磨蚀的设计制造,以及表面防护技术方面采取的措施,即水轮机选型、水力设计、结构设计和加工制造,以及焊条堆焊技术、环氧金刚砂涂层技术、聚氨酯涂层技术和高速燃氧碳化钨涂层技术。实践表明,水轮机泥沙磨损同泥沙的含量、泥沙颗粒属性、水轮机材料、水流的速度及流态等因素有关。水轮机设计时应选用较低的比转速和水流速度,并根据水轮机机型及水头范围选择相应的防护涂层技术。     

基于集合论估计的水轮机调速建模

研究水轮机调节系统的仿真对于水轮机自身系统运行的安全稳定具有重要的意义。由于水轮机本身的非线性,搭建精确的水轮机调速系统模型需要对水轮机中参数的精确辨识。针对水轮机机组中参数辨识结果可信性进行研究,引入了集合论估计的思想,指出模型可明确系统真实状态和辨识结果的关系,利用了先验知识等一系统数据,辨识出离散点,以提升估计结果的可信性。针对水轮机模型在传统BPA可靠性不足的特点,搭建了二阶轴流转桨式水轮机模型,保证了模型的可应用性以及参数辨识结果的可靠性。     

应用型“水轮机”课程教学改革探索

建设应用型"水轮机"课程是培养热能与动力工程专业(水动方向)应用型人才的重要环节。分析了水轮机技术的发展,指出了"水轮机"课程内容改革的方法。针对"水轮机"课程的特点,提出了加强水轮机实验室建设、重视课程设计和毕业设计对学生能力的培养、采用多种教学手段建设应用型"水轮机"课程体系的具体措施。     

冲击式水轮机技术进展与发展趋势

与反击式水轮机相比,冲击式水轮机有着应用水头高和高效率工况范围宽的优点,是开发高水头水电能源的核心装备。然而,冲击式水轮机内部为开放式、多相非稳态流场,存在多种流动状态转换以及多部件相互匹配的复杂流动特性,影响着水轮机性能的好坏,进而决定着高水头水电能源的开发利用率。可视化试验技术、计算流体力学、有限元法和人工智能优化设计算法的快速发展加速了冲击式水轮机的技术发展。我国的冲击式水轮机技术起步较晚但发展迅速,经历了从无到有、自主设计和提升改进3个阶段,特别是近20年我国冲击式水轮机技术取得了突破性进展。本文在全面综合国内外冲击式水轮机领域研究成果的基础上,以近20年来冲击式水轮机技术的主要研究进展为重点,从水轮机内部流动特性、泥沙磨蚀研究、失效分析研究及优化设计理论等4个部分对冲击式水轮机技术进展进行了综述,探讨了冲击式水轮机性能分析和优化设计中存在的一些问题,并对冲击式水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。     

阻力型水平轴水轮机水动力及尾流特性分析

水轮机是水能利用与水力发电的核心技术装备。传统的升力型水平轴水轮机需满足一定流速条件才可获得既定的效率,因此该型水轮机并不适用于流速较低的区域。为了拓展水平轴水轮机的适用范围,依据阿基米德螺旋线原理,设计了两种具有不同旋叶倾角的新型阻力型水平轴水轮机,并采用计算流体力学方法对二者的水动力及尾流特性进行了三维数值模拟研究。结果表明,变角水轮机在尖速比为0.5～2.0的范围内具有更高的功率系数,且其峰值功率系数相比定角水轮机提升了16%。此外,与一些文献中所报道的升力型水轮机在尖速比为0.5～2.0的范围内相比,变角水轮机也具有较高的功率系数。以尖速比为1.5为例,其功率系数相比至少提升了60%以上。与此同时,变角水轮机在全尖速比范围内具有更低的推力系数,但其性能波动比定角水轮机要明显。流场分析显示,两种阻力型水平轴水轮机的后方均出现了呈环状螺旋形的叶尖涡带和呈条状的毂涡带,而变角水轮机的叶尖涡带和毂涡带的连续性更强,向下游发展的轨迹也更长。此外,变角水轮机的尾流恢复比定角水轮机更快。研究结果揭示了阻力型水平轴水轮机的水动力及尾流特性,为其优化设计和推广应用提供了一定的参考依据。     

水轮机组振动的水力原因

现代水轮机发展的趋势是增大单机容量,提高水轮机各项工作参数,将转桨式水轮机推广到更高的水头。因而要求修订多种现行的设计标准和技术条件,要求重新考虑水轮机组振动的允许值问题。标准只确立与转速有关的振动允许值,而且也是根据汽轮机运行经验,并没有考虑水轮机组工作过程的特点。过去对水轮机振动理论很少研究。水轮机组振动的水力原因主要是和蜗壳引水不均匀及绕流水轮机部件时产生涡流而引起的水流干扰有关。此时干扰频率被看作是水轮机转速(即转速、叶、     

适用于电力系统稳定分析的冲击式水轮机调节系统动态模型

为了研究冲击式水轮机接入电力系统的稳定性,建立了一种冲击式水轮机的数学模型。该模型包括考虑水轮机流量与机械功率非线性关系的水轮机解析非线性模型、引水系统弹性水击模型、喷针开度控制模型、折向器控制模型。仿真计算了其调节特性,与实测结果对比验证了所建立模型的有效性。结合云南电网的暂态过程仿真,分析了不同的冲击式水轮机及调速器模型对电力系统暂态稳定性的影响。结果表明,考虑水轮机流量与机械功率非线性关系和弹性引水系统水击的解析非线性水轮机模型能更有效模拟冲击式水轮机特性。     

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。     

基于数值模拟的混流式水轮机叶片改型方法的研究

结合新型低水头混流式水轮机转轮的研发工作,探究了混流式水轮机转轮叶片改型方法。借助UG软件在水轮机叶片出口设定5个监测点,利用数值模拟结果绘制各点的速度三角形,修正了叶片出口安放角,并对比叶片改型前后的水轮机效率以及内部流场情况。结果表明:在同种数值模拟方法下,改型后的水轮机效率提升了1.7%,水轮机流场得到很大改善,验证了该改型方法的可行性,为同类型水轮机叶片改型提供参考。     

水轮机转轮下环偏车工艺的研究

1　引言水轮机转轮是水轮机的核心部分 ,水轮机转轮的残留不平衡力矩是衡量水轮机性能的主要技术指标。静平衡的好坏直接影响水轮机效能及发电机的工作效率。水轮机转轮的静平衡工艺方法常用的有配重和偏车两种。配重方法比较繁琐 ,周期长 ,操作难度大。现在比较新的工艺方法是偏车水轮机转轮下环 ,其优点是易操作 ,产品美观 ,产品稳定性好 ,工作效率高。本文将对偏车水轮机转轮下环车削去掉部分的重量和力矩计算———偏半圆或局部去重计算方法进行讨论。2　偏心距公式的推导偏半圆或局部去重计算主要是对转轮偏心距的计算。下面对水轮机转…