中小型水电站水轮机增效扩容改造研究

针对中小型水电站水轮机主要存在的问题,提出了水轮机增效扩容改造的基本步骤和优化设计方法,为中小型水电站的增效扩容改造提供了技术支持。     

三峡模型水轮机转轮的流态观测及过流通道内水压脉动试验研究

针对三峡机组运行水头变幅大、机组钤芳最成工况运行时间长等特点，在开发的三峡模型乐轮机组上进行了流态观测与水压脉动试验，本次试验选取了三峡电站动物范围内不同水头、不同负荷下的５５个工况，对该选定工况进行如下工作，即利用光导内窥交易和闪光测频仪对模型转轮叶片进出口流态进行了不同空化系数下的观测及描绘；对过流通道上布置的８个水压脉动测点，进行了电站装置空化系数下的水压脉动试验；以及在同一工况的不同空化系     

水力机械研发平台的建设和应用

中国水科院水力机械研发平台是以建设水力机械新模型试验台为核心,结合CFD数值模拟技术的开发和应用,利用现代计算机技术和测试技术搭建的研究开发平台。该平台的建设在同台对比试验、贯流式水轮机力矩测试、浑水浓度及水头测量、固液两相流CFD数值模拟及磨损预估等方面提出了创新的方法及技术,使试验台试验能力和测试精度均达国际领先水平。通过该平台,开发和设计出一大批优秀的水力机械模型转轮、抗磨材料和稳定性技术,广泛应用于水利、水电的建设与改造中,并进行了三峡右岸、溪洛渡、向家坝等巨型水电站的水轮机及江苏溧阳抽水蓄能电站、浙江仙居抽水蓄能电站的水泵水轮机同台对比试验,为锦屏一级水电站、土耳其OBRUK水电站、老挝南立水电站等国内外十几个大、中型水电站的水轮机和水泵水轮机进行了模型验收,推动了水轮机、水泵水轮机性能水平的提高和水力机械模型测试技术的进步。     

混流式水轮机水力设计技术的研究和应用

混流式水轮机是水电站中应用最广泛的机型,其内部通流部件的水力设计影响整座电站的发电效益和稳定运行。本文介绍了近30年来中国水科院水力机电研究所混流式水轮机水力设计技术的研究和应用情况:在国内率先开展混流式水轮机内部流态观测试验研究,建立了水轮机水力稳定性表征形式;创新提出了叶片环量分布模型、叶片翼型计算方法和叶片积叠成型技术;实现了混流式水轮机"量体裁衣"式定制;提出的"丰枯水期双转轮配置"技术攻克了径流式水电站丰枯水期流量差别大、水轮机难以兼顾运行的技术难题;系统总结归纳了水电站技术改造的解决方案和流程。研究成果成功应用于国内外200余座新建和改造电站,取得了巨大的社会经济效益,极大地推动了行业的技术进步。     

水府庙水电站水轮机选型方案

水府庙水电站机组原HL365-LH-230水轮机为低水头混流式，在水力设计与性能方面存在缺陷。水电站在增效扩容改造工作中，根据现有水力条件，确定了水轮相纽改造的基本技术要求，确定了水轮机技术改造方案。实际运行效果显示，技改后椒轮机出力及运行稳定性得到了显著提高。     

爽岛水电站水轮机技术改造

因选型不当或自然水力条件的改变，爽岛水电站水轮机长期在远离最优工况区运行，不仅运行效率低，而且转轮气蚀破坏严重，机组稳定性差，严重时甚至危及到机组的安全运行。为此，应用现代计算机转轮优化设计技术对机组进行了技术改造，使水轮机的水力最优工况区与实际运行区相一致，有效地提高了水轮机的效率和出力，改善了气蚀性能，提高了机组运行稳定性，取得了显的经济效益。     

水府庙水电站水轮机选型方案

水府庙水电站机组原HL365-LH-230水轮机为低水头混流式,在水力设计与性能方面存在缺陷。水电站在增效扩容改造工作中,根据现有水力条件,确定了水轮机组改造的基本技术要求,确定了水轮机技术改造方案。实际运行效果显示,技改后水轮机出力及运行稳定性得到了显著提高。     

超宽水头变幅水泵水轮机参数选择及优化设计研究

针对某蓄能电站超宽水头变幅的特点,探讨了水泵水轮机设计参数的选择。以CFD技术为手段展开优化设计,使优化后的水泵水轮机在保证水泵扬程超大变幅的前提下,既能满足高扬程对抽水量和效率的要求,又能将低扬程工况的空化性能控制在合理的范围内,同时还可兼顾水泵与水轮机工况的能量匹配关系。研究成果可为水泵水轮机的优化设计提供参考。     

JF205系列新型水轮机模型的开发研究

JF205系列混流式水轮机模型是中国水利水电科学研究院水力机电研究所新近开发的，适用于150～200m水头段．在试验中，首先对蜗壳、固定导叶与活动导叶、尾水管、转轮等通流部件进行了设计与加工．试验内容有效率试验、空化试验、水压脉动试验、飞逸试验等．通过将试验成果与我国中小型混流式水轮机转轮系列型谱中的相应转轮进行比较可看出，JF205系列水轮机模型具有高效区范围宽、空化性能好、最大单位飞逸转速低等优点，部分转轮的模型最优效率在国内首次突破94％大关．     

混流式水轮机转轮叶片出口水压脉动试验研究

由于混流式水轮机在高水头部分负荷区域运行时内部流态非常复杂,可能会出现叶道涡及尾水管涡带等水力不稳定现象．为了探讨在转轮叶片间存在不同水流状态时叶片出口处的水压脉动情况，专门在JF1055模型水轮机上进行了10个工况、3个测点位置的水压脉动试验研究．试验是在高精度水力机械模型通用试验台上进行的．试验分两步进行，第一步为不带小铜管试验，第二步为带小铜管试验．试验结果表明，紧靠转轮下环叶片出口处的水压脉动幅值约为尾水锥管上常规测点处水压脉动幅值的3～5倍．