基于边缘图像采集的抽蓄电站重大风险图像实时监测

针对抽水蓄能电站现场作业的风险管理问题,现有风险管理多通过人工现场检查,效率低下,管理穿透力不足。随着技术的发展,国内外电力行业依靠厂内工业电视摄像头进行作业画面采集,通过图像识别算法进行风险分析。弊端在于厂内工业电视摄像头多为固定式摄像头,无法覆盖设备内部作业面,且成本高昂。本文通过设备边缘端的图像采集设备,实现风险监测的去中心化。依靠移动式摄像头、无人机、智能机器人等终端在边缘侧采集作业画面,并进行分析,实现风险管理的自动化、边缘化。

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。

抽水蓄能机组推力头的强度与寿命分析

在抽水蓄能机组运行过程中推力头承受着交变应力,容易出现疲劳磨损从而影响机组正常运行。以江西洪屏抽水蓄能电站的推力头模型为研究对象,基于流固耦合理论并运用CFD技术,分析机组转速、油膜厚度对油膜压力分布的影响,研究推力头在不同转速和不同油膜厚度下的应变和疲劳寿命。结果表明:随着机组转速的升高,油膜压力也随之升高;随着油膜厚度的增加,油膜压力先增加后减小;推力头形变量随着转速的升高不断增加,然而形变量相比较推力头的尺寸仍属于小变形范围;在转速一定和不同油膜厚度下,推力头的最大形变均大于油膜厚度进而影响了油膜的均匀分布;推力头的应力循环次数随着转速升高,在应力集中处不断降低;随着油膜厚度的增加,应力循环次数先减小后增加。因此,为延长推力头寿命,应考虑对推力头应力集中处进行表面强化或改善其结构,同时为保证机组安全稳定运行,油膜厚度和推力头最大形变应尽量接近。

抽水蓄能机组不锈钢过流表面无氟疏水改性及其阻垢性能

针对抽水蓄能机组在运行过程中,过流金属表面往往存在结垢、腐蚀等难题,以无氟硅烷偶联剂为疏水改性剂,以环境友好的乙醇为溶剂,采用化学接枝法在304不锈钢基底上构筑疏水表面.重点考察预处理对304不锈钢基底微观形貌、粗糙度、水滴接触角等表面性质的影响,并进一步分析了304不锈钢基底粗糙度对疏水改性后水滴接触角的影响.304不锈钢基底经过“酸洗—打磨—改性”后,其表面接触角由初始的81°显著增大至约136°,表面自由能由初始的35.8 mN/m显著降低至11.8 mN/m.在连续40 h的模拟结垢试验中,疏水改性后的304不锈钢片平均增重速率仅为0.21 g/(m^(2)·h),与改性前0.68 g/(m^(2)·h)相比减缓了约69%.结果表明,采用无氟改性剂通过化学接枝法可以在304不锈钢基底上有效构筑疏水表面,并可以显著提升其抗垢性能.

抽水蓄能电站甩负荷球阀动水关闭过程流固耦合研究

抽水蓄能电站甩负荷过渡过程中,内部流场与外部结构双向作用,对球阀安全运行造成不良影响。为探讨抽水蓄能电站甩负荷工况球阀动态关闭过程中流场演变对球阀关键部件的影响,基于流固耦合理论,建立球阀系统离散角度有限元仿真模型,以多角度结构分析近似模拟球阀在动水关闭过程中的结构瞬态过程,反映球阀流道的分布特点及薄弱环节的数据特征。为此,先对某抽水蓄能电站进行数值模拟,提取甩负荷过渡过程关键参数,根据仿真结果确定球阀流场边界条件;然后计算球阀流道内流场压力与速度分布;最后基于流场仿真结果建立球阀结构流固耦合模型,求解球阀瞬态过程结构强度相关参数分布。结果表明,甩负荷过渡过程中,在水流三维瞬变流动的影响下,球阀结构的应力分布具有明显规律性,工作密封与检修密封的过流面积突变,导致应力极大值出现在基座与枢轴部位。流场作用于球阀壁面的变形量叠加,球阀总变形量呈现由上游至下游逐渐递增的趋势。

抽水蓄能电站甩负荷主进水阀动水关闭过程内部流场仿真

为探究抽水蓄能电站机组甩负荷时主进水阀在导叶拒动和导叶协同关闭两种情况下的内部三维瞬变流动过程与特性。对某抽水蓄能电站主进水阀建立三维仿真模型,确定了流场仿真的边界条件,选用Realizable k-ε湍流模型,模拟了两种关阀方式下主进水阀内部三维瞬变流动过程,计算得到阀前压力变化曲线并与一维数值仿真计算结果进行了对比,分析了两种关阀方式下的内部流场演化过程。结果表明:甩负荷过渡过程中,两种关阀方式下主进水阀内部三维瞬变流动过程的CFD仿真结果具有较高的精度;主进水阀关闭过程中其内部流场复杂,形成的涡流会改变内部流向,造成压力损失;在阀腔处有较大的压力变化,为机组安全运行带来隐患;两种关阀方式下阀腔中的压力最大值均出现在枢轴处,且协联关闭方式下的压力最大值相对较小。

基于CFD的推力瓦优化的数值模拟与试验分析

针对洪屏抽水蓄能电站机组额定运行工况下推力轴承瓦温偏高的问题,提出通过增大推力瓦外径来减小推力瓦温的优化思路以确保机组安全稳定运行,并采用Pro/e、Gambit、Fluent软件对改进前后的油膜计算域进行三维数值模拟计算,对改进前后洪屏电站#2机的瓦温进行测量,以验证改进后推力瓦的有效性。结果表明,优化后的推力瓦面压力高压区域增大,温度明显降低。研究结果为类似电站解决推力瓦温过高问题提供了借鉴。