水泵水轮机尾水管压力脉动特性及涡带特性分析

抽蓄电站是电网的重要组成部分,水泵水轮机长时间偏离最优工况运行会导致水力不稳定问题,其中,尾水管涡带和压力脉动问题备受关注,严重影响机组安全稳定运行。以水泵水轮机为研究对象,分析了其尾水管内流特性与压力脉动时频特性。对比了两种第二代和两种第三代涡识别方法对尾水管涡带演化过程的可视化效果,Omega-Liutex涡识别方法对阈值依赖性小且对涡带形态的识别更清晰完备,因此,采用Omega-Liutex涡识别方法研究了不同负荷工况下尾水管涡带的瞬态变化特性。研究结果可以为水泵水轮机稳定运行提供一定的理论参考。

水泵水轮机导水机构与转轮动应力特性分析

为探究水泵水轮机转轮和导水机构的动应力特性,通过建立水泵水轮机导水机构(固定导叶与活动导叶)及转轮的固体域模型,并基于流固耦合的方法对转轮、导水机构在水泵水轮机发电、抽水等多工况展开计算分析,以获得转轮及导水机构的应力特性。计算结果表明:转轮叶片与上冠“T”型连接处的应力集中与转轮进口处旋涡发展状态有关;转轮与活动导叶间的动静干涉是无叶区压力脉动的主要来源,且主频为叶片通过频率;较小开度或低水头工况下机组运行靠近不稳定区,活动导叶与转轮的动应力均较大,但活动导叶对水流的约束引导作用使其动应力值相比于转轮更高,且流量的增大有利于降低转轮所受动应力。因此可考虑通过改变导叶尾端与转轮进口间距,调整无叶区宽度或调整机组运行区域,避免长时间运行在低负荷、小开度工况下可进一步改善转轮所受动应力情况。

发电机轴承油槽密封结构对油雾泄漏的影响

大型水电站轴承油槽总是不可避免地发生油雾泄漏问题,改善密封结构通常是解决水电站轴承油槽甩油雾问题最简单有效的措施.为了降低油雾泄漏对发电机内部造成的污染,文中围绕某抽水蓄能电站发电机轴承油槽甩油雾问题,对油槽密封盖进行改型,并开展密封腔油雾多相流数值模拟研究.通过Mixture模型和SST k-ω模型解析了原密封结构和2种改进密封结构的流场分布特性,并评估了不同密封结构下的油雾泄漏情况.研究结果表明:相比于原设计模型,改进模型Ⅰ,Ⅱ的油雾泄漏量平均减少了18.9%,88.6%,改进模型Ⅱ抑制油雾效果最为显著;高压气体的注入会破坏密封腔原有的环形涡流,从而抑制油雾逸出;对于下部密封腔而言,提高进口压力,减小进口流速都有助于改善密封性能.文中的研究可为油槽密封改良以及轴承油雾泄漏控制措施提供一定的参考,提升电站的经济效益以及运行的安全稳定性.

不同故障下水轮发电机组轴系的振动特性研究

水轮发电机组的振动往往由水-机-电耦合因素引起,分析单一故障及多因素耦合故障下的轴系振动对机组稳定运行和厂房结构安全至关重要。采用四阶龙格-库塔法分别求解了不平衡磁拉力、碰摩力、非线性油膜力单独作用或耦合作用下的发电机和水轮机振动特性。结果表明,仅考虑不平衡磁拉力或仅考虑碰摩力时,轴系的运动特性主要表现为周期运动状态和拟周期运动状态;在多因素耦合作用下,轴系的运动特性将会变得更为复杂,表现为以拟周期运动和混沌运动为主,间歇性出现周期运动。研究结果可为水电站的安全、稳定、优化运行提供更多的理论依据。

水轮机调节系统与轴系耦合模型对系统参数的敏感性分析

抽水蓄能电站频繁地暂态过程对轴系振动有重要影响,建立一个能够反映水电机组暂态响应的调节系统与轴系的耦合模型对于研究抽水蓄能电站的安全运行至关重要。以拉日朗日公式推导的扭矩方程为纽带,构建了水轮发电机组调节系统与考虑多振动诱发因素的轴系系统的瞬态耦合模型。计算了甩不同负荷下轴系的动态响应过程,分析了发电机偏心质量以及发电机励磁电流对轴系暂态过程的影响。研究发现,甩去的负荷越多,轴系在动态响应的过程中振动越剧烈,甩30%负荷,甩60%负荷,以及甩100%负荷后,发电机转子在x方向上的振幅较甩负荷前分别增加了68.7%,109.3%,以及126.3%。发电机的偏心质量越大,水轮发电机组轴系在动态响应过程中的幅值越高,系统越不稳定,而励磁电流越大,轴系在响应过程中的幅值越小,越有利于系统稳定运行。本文的目的是为水轮发电机组调速系统-轴系系统瞬态耦合模型的建立提供一种方法,探讨和评价甩负荷下瞬态耦合模型的参数敏感性,保障机组暂态下的安全稳定运行。

高水头可逆式水轮机空载工况流动稳定性分析

当水泵水轮机处于空载工况下转动时,其运行状态直接关乎机组的并网性能及安全稳定性。为探究抽水蓄能机组在特殊工况下运行稳定性问题,以国内某高水头可逆式水轮发电机组为研究对象,对三种不同开度下的水泵水轮机空载工况进行数值模拟计算,结合机组内部流场状态和压力脉动传播规律,研究分析影响机组稳定性的特殊流动现象。在与特性曲线对照验证的基础上,计算结果表明:空载工况下导叶开度从小至大变化过程中,转轮内部涡旋分布由叶片吸力面向压力面逐渐发展;由于流动对称性条件被破坏,大开度条件下的旋转失速现象更为明显,并与动静干涉共同作用后导致转轮内部压力脉动振幅在接近进口的下游流道处达到最大。因此,需避免机组长期在较大开度的空载工况下运行,并在维护检修过程中注意靠近转轮叶片进口下游侧的结构应力分布。

基于组合赋权云模型的抽蓄机组发电机转动部分状态评估

为了有效利用抽水蓄能机组监控中长期低频数据对发电机转动部分进行整体评价,同时克服专家评价过程中存在的模糊性和随机性的问题,提出了一种基于组合赋权云模型的抽蓄机组发电机转动部分状态评估方法。首先,通过层次分析法构建发电机转动部分状态评估指标体系并且结合熵权法计算底层和中间层指标权重。其次,通过计算云模型参数生成评价云,与基础评价云进行比较,得到发电机转动部分整体评价云模型。结果表明:本文提出的状态评估方法可以有效反映底层指标的劣化趋势,并且简单直观地对发电机转动部分整体状态进行评估,为推进抽水蓄能机组从计划检修向状态检修提供了参考。

水深变化影响下潮流能水轮机尾流场特性实验研究

以水平轴潮流能水轮机模型为研究对象,利用精确的声学多普勒测速仪,在循环水池中研究不同水深工况下水轮机尾流场特性。实验结果表明,和平均速度、湍流强度等特性一样,尾流旋转与湍动能在尾流场中也出现近尾流区域衰减迅速,并随下游距离增加恢复速度逐渐减缓。速度亏损与湍流强度在水平面上呈现对称分布。固定桩的阻塞作用会破坏近尾流的旋转效应,其下游的脱落涡会与水轮机尾流产生相互作用,增加尾流湍流强度的同时,使下游尾流产生向上的偏移,垂直面上的流场特性均非对称分布。水深的变化会改变水轮机扫略区域外流体流速,影响近尾流区域内速度亏损形状和远尾流恢复速度。

不同湍流强度下潮流能水轮机尾流特性试验研究

为探究在不同湍流强度下潮流能水轮机的尾流场流速分布和紊动特性,合理布置多机组阵列位置,通过现场模型试验探究了潮流能水轮机在两种湍流强度下的尾流场特性。结果表明:水轮机横向尾流场湍流强度和速度分布沿转轮中心线呈对称分布;水轮机后方1.5D处最大速度损失出现在转轮叶尖位置附近;水轮机后方纵向流场1.5D处,在两种湍流强度下轮毂以上位置的速度分布相似;在转轮中心后方10D位置处,低湍流强度流场速度恢复至初始流速的89.60%而高湍流度流场速度恢复至初始流场的95.22%,高湍流强度流场由于提高其流场的脉动特性而有利于尾流场速度的恢复。研究结果对多机组阵列研究具有一定借鉴意义。

微水头资源开发与发电装置研究现状及趋势

我国水能资源丰富,开发水力发电技术是增加可再生能源供应、优化能源结构、缓解环境问题的优先选择。本文着眼于我国丰富的微水头资源,梳理河流、运河、水库、电厂尾水、管道供水、城市废水、海洋新能源等微水头资源需求和应用特点,总结适合开阔流域和封闭流域特点的两型微水头水力发电水轮机,对形成动势能结合型微水头水轮机设计方法和研究其流动特征和机理提供基础。介绍了微水头资源评估和水力发电水轮机研究的趋势,并对今后研究方向提出了建议。

多工况条件下变叶片数潮流能水轮机能量及流动特性研究

文章建立了潮流能水轮机水动力性能数值计算模型,通过实验验证了利用该模型预测水轮机尾流的准确性,并利用该模型研究了潮流能水轮机在不同叶片数和不同叶尖速比条件下的能量和流动特性。研究结果表明:该数值计算模型在预测尾流速度亏损和湍流强度方面具有较好的精度,尤其在远尾流区,数值计算结果与实验结果保持一致;当叶尖速比(TSR)为4.5左右时,3叶片和4叶片的潮流能水轮机具有相对较高的获能系数,此结果对于水平轴潮流能水轮机的设计具有一定的指导意义。

基于致动盘的潮流能水轮机尾流场研究

相比于三维CFD叶片真实模拟,致动盘方法将水轮机简化为流场中分布有作用力的核心区域,所需网格大大降低,节省了计算资源和计算时间。文章介绍了一种精度适中、计算成本较低的潮流能水轮机CFD致动盘数值模拟模型,将动量理论与CFD方法相结合,通过致动盘来模拟水轮机对流场的作用,通过求解Navier-Stokes方程获得尾流场。对比基于致动盘理论的数值模拟结果与真实水轮机的水槽实验数据,结果表明,致动盘数值模拟在远尾流处的结果比近尾流处更加接近实验值,致动盘方法很容易捕捉到远尾流的流场情况。研究结果可为潮流能大规模利用的数值模拟提供依据和参考。

基于熵权法的旋转机械故障诊断研究

在大数据背景下,基于机器学习的旋转机械故障诊断研究发展迅速。对于非线性非平稳的振动信号,提出了基于熵权法优化PSO-SVM故障诊断模型,强化特征提取能力。本文数据来自CWRU数据集和抽水蓄能电站实测数据,首先,分别对每个数据集的四种故障滑动采样、平滑降噪等预处理,其次,对故障样本VMD分解,利用样本熵、能量熵、模糊熵、功率谱熵构建特征向量,采用熵权法选取权值最大的特征向量作为EWM-PSO-SVM模型输入,得到诊断结果,同时与其他方法进行对比证实方法有效性与准确性。

偏航工况下潮流能水轮机水动力特性

真实海域环境中,潮流能水轮机将会遇到主动或被动偏航运行的状况,水轮机在偏航工况下的水动力性能及尾流场特性均会发生较大变化,为充分探究其变化规律,该文首先开展潮流能水轮机非偏航计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟,并通过模型试验验证其准确性。随后,进行潮流能水轮机在0~45°偏航角度工况下的水动力性能及尾流场特性研究。结果表明:水轮机的功率及轴向推力载荷下降趋势均会随偏航角度的增加而加快,功率的瞬时波动要远大于轴向推力载荷波动;在0~45°范围内,余弦规则对于功率下降的预测效果比对轴向推力载荷下降的更好,但对两者均存在高估,并且预测偏差会随着偏航角度的增大而先增大后减小;偏航角大于30°后,尾流横向偏移距离不会随着偏航角的增加而继续变大,偏航尾流横向截面分布呈肾形分布,存在上下分布的反向旋涡对,最大速度亏损区域均位于肾形分布的上侧区域。研究结果对水轮机主动或被动偏航工况下的运行控制和阵列布置具有参考意义。

微波辐射下钯催化偶联反应合成对三联苯

以苯基硼酸与对二溴苯为原料,在微波辐射下,以PdCl2(PPh3)2为催化剂,四丁基溴化铵为相转移催化剂及氟化钾和三氧化二铝的参与下,在水/四氢呋喃为介质的非均相体系中,合成了对三联苯,并探讨了辐射功率,时间,相转移催化剂和载体对反应的影响。

四丁基溴化铵催化合成N-苯基邻苯二甲酰亚胺

研究了以四氢呋喃为溶剂,四丁基溴化铵(TBAB)催化邻苯二甲酸酐和苯胺反应合成N-苯基邻苯二甲酰亚胺;探讨了反应时间,原料摩尔比及四丁基溴化铵用量对反应的影响,在最佳条件下(n(邻苯二甲酸酐)/n(苯胺)/n(四丁基溴化铵)=1︰1.2∶0.3,四氢呋喃为溶剂,反应时间3 h),收率可达85.0%。

世纪之毒“二噁英”:一级致癌物

二噁英对环境和人类健康的影响是目前国内外共同关注的问题。本文介绍了二噁英对人类的危害及来源和相关的化学基础知识,重点介绍了来源和防治措施。

4-甲基苯磺酰肼的合成

以4-甲基苯磺酰氯和水合肼为原料,甲苯为溶剂合成了对甲基苯磺酰肼。得出的最佳合成条件为:n(4-甲基苯磺酰氯)︰n(水合肼)=1︰1.2,室温反应20 min,产品收率为92.0%。

浅谈有机合成化学实验教学

有机合成实验教学是有机化学理论教学的实践部分,是重要的专业课之一,对提高学生的综合素质,培养学生独立思维的能力和研究能力,树立科学创新意识起着非常重要的作用。探讨了有机合成实验教学的经验,指出在有机合成实验教学中应注重学生综合能力的培养。

超声辅助丙酮缩氨基脲的合成

目的研究一种方便、快速合成丙酮缩氨基脲(AS)的方法。方法以盐酸氨基脲和丙酮为原料,室温下超声辐射协助合成丙酮缩氨基脲。考察原料配比、超声辐射频率和反应时间对反应产率的影响。结果在最佳反应条件下(nSHC∶nacetone=1∶10,超声频率59kHz,反应时间40min)合成了丙酮缩氨基脲,收率可达85%。结论此法与常规的加热反应法相比,反应时间短,产物收率高,操作简单。