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。

磨损间隙和机组转速对发电机推力轴承油槽密封泄露的影响

随着投产时间的推移,水电站轴承油槽盖密封被逐渐磨损,动静配合间隙增大,油雾逸出现象严重。为了探究磨损间隙和机组转速对油槽密封处油雾泄露的影响,建立了发电机推力轴承油槽密封几何模型,应用SSTκ-ω湍流模型,对不同间隙(0.2~2.0 mm)、不同转速(100~500 r/min)下油雾的泄露情况进行稳态数值模拟计算。结果表明,建立泄漏量、间隙值及转速三者之间的函数关系表达式,可发现间隙值对油雾泄漏量的影响比转速高;间隙增加后,密封齿的节流作用减弱,密封进口压力降低,加剧了油槽盖顶部的油雾泄露;进、出口处的流速随间隙值的增加而增大,当间隙值由0.2 mm增加至2.0 mm时,进口速度由20 m/s增加到113 m/s,出口速度由76 m/s增加到144 m/s,泄漏量由0.0344 kg/s增加到0.0538 kg/s。该研究可为水电站轴承油槽密封结构的优化、电站运行策略的制定及密封性能的判断提供一定的理论基础。

油雾抽吸装置对推力轴承内流场特性的数值模拟研究

电站轴承油槽油雾的逸出不仅会污染电站环境,还会给电气设备带来安全隐患。结合水电站的实际情况,安装油雾吸收装置,可有助于油槽内过量油雾的排出,有效避免电站油雾污染问题。为探究油雾抽吸过程中油槽内的油雾分布、速度、测点压力、油雾抽吸量等变化,对某抽蓄电站推力轴承油槽及负压抽吸管道进行了数值模拟计算。结果表明,经过油雾抽吸,大部分油雾均能被有效排出;出口油雾抽吸量总体变化遵循先上升、后下降的规律;在-500 Pa的抽吸压力下,油雾最大抽吸量可达0.008 23 kg/s;油雾抽吸完成后,油槽顶部的压降达96.07%,压力差的降低可有效阻止油雾外逸至油槽盖板、风洞、转子等处。研究结果可为油槽油雾抽吸过程提供一定的理论帮助,以便于更好地制定油雾治理策略。

基于流固耦合的抽水蓄能机组推力瓦变形以及安全性能分析

抽水蓄能机组的推力轴承在运行时常承受较大荷载,因而在不同工况下会产生不同程度的形变,对机组的运行产生不同程度的影响。本文以江西洪屏抽水蓄能电站为分析对象,基于流固耦合理论,采用数值仿真技术对该电站的推力瓦进行分析,研究了不同工况下推力瓦的应变和安全系数。结果表明,随着机组转速升高,推力瓦瓦面的形变增大并且安全系数降低;随着油膜厚度增大,瓦面的形变先增加后减少,安全系数先减小后增加。基于以上分析,在机组运行过程中保持稳定的转速以及维持稳定的油膜厚度,都将有利于提高推力瓦安全系数。

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.