东坪电厂水轮机流固耦合建模及增容能力评估

Fluid-structure coupling modeling and capacity enhancement evaluation of hydraulic turbines in Dongping Power Plant

增容改造是提升水电机组发电能力的重要举措之一。东坪水电站地处湖南,是国家电投集团增容改造的重要试点。本文以其为研究对象,采用有限元软件建立了其整体三维流固耦合有限元分析模型,选择转子中心体、主轴、转轮室、叶轮四大过流部件,对其开展流固耦合刚强度及模态数值求解,得到了流道的压力速度分布以及结构的应力、模态结果,在此基础上评估了增容后机组关键部件的刚强度及动力学特性。结果表明,现有结构条件下,东坪电站的机组额定容量可提升16.11%~21.67%,年发电量可提升1.64%。影响其增容能力的最主要因素是转子的飞逸转速,可通过适当提升转子中心体外筒圈的材料性能来提升其临界飞逸转速。研究结果为水轮机的增容改造评估提供了重要理论依据与借鉴。