尾水管深度对轴流定桨式水轮机性能的影响

尾水管深度对水轮机的效率及稳定性都有重要影响。为解决某电站水轮机效率及出力不足的问题,采用数值模拟的方法,分析了尾水管深度变化对水轮机性能的影响。通过几个不同尾水管加深方案的比较分析,得出尾水管深度在一定范围内增加能有效提高尾水管回能系数,降低扩散损失。但由于沿程摩擦损失会随深度增加而增大,因而综合考虑损失、效率及经济性因素,最终选定尾水管深度为3.0D1的尾水管深度方案。同时,为保证水轮机的运行稳定性,也比较了该方案对流场稳定性的影响,分析了湍动能及脉动的变化。结果表明尾水管与转轮内流场存在相互作用,直锥段加高后不但会降低直锥段出口的湍动能,也会减轻转轮出口的湍动能。即尾水管内流动的改善也会降低转轮出口附近流场的紊乱程度,显著降低了转轮所受到的径向力及压力脉动峰峰值,提升了转轮内流场的稳定性。此外尾水管深度改变方案对转轮空化性能的影响不大,转轮叶片背面的最低压力范围基本没有变化。

小型轴流定桨式水轮机的技术改造

通过对几座多泥沙河流上小型轴流定桨式电站的技术改造,表明,蜗壳式电站中的水润滑橡胶轴承可以容易地改造为稀油润滑轴承;容量匹配不合理的电站可以把1台机组的转轮更换为适宜于小流量发电的低比速转轮;转轮型号不妥的电站应重新设计与水力参数相符的转轮。这些合理、简便、经济的手段,可大幅提高电站的发电量和经济效益。

轴流定桨式水轮机特型转轮水力设计及数值模拟

某水电站由于原始设计中的选型错误,导致电站水力参数与水轮机参数不相符,两台机组多年来无法正常高效运行,现有水力模型中无法找到可兼容的合适转轮。为此,研究采用传统水力设计方法设计了一个与该型水轮机流道尺寸相匹配且与电站水力参数相吻合的特型转轮,并运用CFD技术进行了水轮机全流道模拟分析。模拟结果表明,设计的转轮效率可达81%,最大出力可达170 kW,满足预期要求,为增容改造方案的可行性提供了依据。据此结果制造的水轮机在电站投运后达到了160 kW的预期目标。

轴流定桨式水轮机不宜轻载运行

水轮机的运行状态或运行条件称为水轮机的运行工况,其主要参数水头(H)、流量(Q)、出力(Q)、效率(η)等,在水轮机的运行过程中经常发生变化,因此转轮内的水流流态也是不断变化的。不同的运行工况,对水轮机的性能有很大的影响。本文通过使用水流速度三角形对不同运行工况的分析,得出结论:轴流定桨式水轮机不宜轻载运行。

“轴流定桨式水轮机研发及产业化”通过科技成果鉴定

广东省机械工程学会日前在兴宁组织主持召开了由广东鸿源机电股份有限公司完成的“轴流定桨式水轮机研发及产业化”项目科技成果鉴定会。该项目产品采用轴流定桨结构、水压活塞式主轴密封技术、可自润滑的钢背复合材料、波浪渐进型蜗壳技术，具有结构紧凑、过流能力强、水力效率高、运行平稳等特点，可替代传统灯泡贯流式机型产品。

贯流定桨式水轮机转动部件的改造

1 基本情况 武义县大院后水电站是一座小型的坝后式电站,集雨面积为38km^2,系灌溉、养殖、发电综合利用的小Ⅰ型水利工程。设计最高水头12m,最低水头9m,设计流量1.36m^3/s。该电站装有1台卧轴水轮发电机组,水轮机型号为GD560-WZ-60,发电机型号为STWN59/27-6,两轴联轴节采用弹性联接。由于制造和安装的疏忽,运行时油温高。

转轮中具有不同几何形状叶片的轴流定桨式水轮机流体模拟

本文对转轮中出现有6种不同几何形状叶片的轴流定桨式水轮机进行了流体数值模拟研究：介绍了该特殊转轮的水轮机在较宽工况范围运行下预测的水轮机效率值并将获得的结果与几何形状平均化后的转轮进行对比。还重点研究了在部分负载工况下转轮出口处和锥管部分的流动不稳定性。将根据AxialT项目中获得的试验数据对该数值模拟结果进行验证，对比结果将对今后转轮中具有这样特殊几何形状差异叶片改造项目至关重要。

轴流式水轮机增效扩容出力不足原因及优化

国内某电站将贯流式转轮更换为轴流定桨式水轮机的增效扩容项目,试运行时发现机组出力达不到预期要求。通过分析该贯流式转轮模型资料以及该电站水轮机流道图纸资料,结合现场试运行情况,提出加大桨叶转角以增大流量进而增加出力的初步方案。随后运用相关CFD软件进行数值模拟,发现除原桨叶转角偏小外,叶片出水边与轮缘交界处的局部形状亦是影响机组出力的主要因素,进而确定了水轮机出力不足的原因,并提出了改进方案。现场试运行表明,机组各项主要性能参数良好,满足技术协议要求,水轮机出力不足问题得到了解决。与此同时,该改进措施及CFD计算方法可为同类型水轮机同类问题的解决提供参考。

水轮机橡胶轴承改造为油轴承的途径研究

采用水润滑橡胶轴承的小型轴流式水轮机,运行于多泥沙河流时,橡胶瓦快速磨损导致转轮室间隙非正常扩大,机组效率剧减乃至带不上负荷。为解决多哇电站的问题,在原有水轮机顶盖狭小的空间内,将水润滑橡胶轴承改造成了稀油润滑轴承,并加设了主轴密封及顶盖射流泵引水装置,成功解决了上述问题。

超常规低比速轴流定桨式转轮设计及其CAD系统

分析轴流定桨式水电站枯水期小流量下不能发电的原因,提出减容增效改造方案,并指出超常规条件下的设计特点.允许目标转轮叶片出口处有较常规设计值大的正向环量存在,能保证在此工况下的无分离流动.以奇点分布法为基础,利用Visual Basic和AutoCAD开发出低比速轴流式转轮叶片水力设计CAD软件,解决了多哇电站冬季发电问题,并给出了算例.

九浴溪水电站水轮机空蚀原因分析及对策

九浴溪电站是一个运行30余年的老电站，其2、3、4号机组为ZD510-LH—180的老型号轴流定桨式水轮机组。自1981年运行以来，水轮机转轮叶片遭受较严重的浸蚀破坏，主要是由于间隙空蚀引起。主要原因有转轮空化性能差、材质抗空蚀稳定性差、轮缘间隙过大等。针对上述情况，电站在2004年用新型高效的ZDJP502-LH-180转轮替代原ZD510-LH-180水轮机转轮，或更换不锈钢转轮，以及严格控制轮缘间隙和合理拟定运行工况，很好地解决了水轮机空蚀的问题，并提高了机组出力。

定桨贯流泵模型装置水力特性测试

按国际ＩＥＣ－１９７和国标ＧＢ３２１６－８９规程，对淮安三站定桨贯流泵模型装置水力特性进行测试，发现该泵水力性能优良，高效率区宽，气蚀性能良好，逆转水轮机能量指标高于水泵能量指标。由于贯流泵为定桨，逆转水轮机最优工况与水泵最优工况不重合，逆转水轮机发电时需降转速运行，建议采用双转速电动—发电机。

超低比转速轴流式转轮叶片的计算机辅助水力设计

为解决轴流定桨式水电站枯水期小流量下机组不能发电的问题,在分析其原因的基础上提出了减容增效改造方案,并就计算机辅助设计中的几个技术关键问题的处理提出了解决思路与方法;针对一实际电站具体水力参数给出了用自行开发的CAD软件进行转轮叶片水力设计的示例。示例表明:提出的方案正确可行,编制的CAD软件可靠、快速、准确、界面友好。

春洲水电站适应生态流量的机组改造研究

为保证河流的生态环境,春洲水电站需保有不低于15 m3/s的生态流量。而电站为轴伸贯流定桨式机组,其水轮机运行范围狭窄,在生态流量时脱离水轮机运行工况区便无法发电,浪费了大量的水能资源。为解决该问题,2022年春洲电站采用高油压桨叶调节装置,对原水轮机进行定桨改转桨的技术升级。改造后的机组在生态流量下具有80%以上的效率,既能满足生态流量要求,又保证了电站经济效益的提升,可为有同类问题的电站提供参考。

富阳市岩石岭水库一级水电站水轮发电机组增效扩容设计

岩石岭水库一级水电站始建于1979年,2010年电站增效扩容将原电站2台500 kW立轴轴流定桨式水轮发电机组及1台580 kW立轴轴流定桨式水轮发电机组,改造为3台630 kW立轴轴流定桨式水轮发电机组。介绍在不改变主要水工建筑物的前提下,针对原机组存在的主要问题,通过水轮机机型的选择设计,成功进行增效扩容改造。

负荷变化对轴流转浆式水轮机转轮上压力脉动的影响

间歇性电力生产系统引入电力市场，例如风电和太阳能，以及以消费为基础的电力生产导致水轮机多次的经历起／停机、负荷变化以及偏离设计工况的运行。在变负荷过程中，水电系统会遭受到水轮机固定部件和转动部件交变载荷的作用，这是设计没有考虑到的。另一方面，对单调试水轮机在部分负荷工况的研究证明尾水管中会有旋转涡带形成，例如混流式和轴流定桨式水轮机。旋转涡带旋进和旋转会引起振荡流，这将导致作用在转轮叶片、轴承和水轮机其他旋转部件上的震荡力具有两种不同的频率。本文研究的目的是探究瞬态工况对转轮压力脉动的影响和旋转涡带形成／缓解的机理。在一种轴流转浆式水轮机Projus U9模型的尾水管和转轮叶片上，安装了压力传感器。为了检查转轮非稳态工况下的性能，在不同的变负荷工况下，模型在非协联方式下运行。结果表明，在最优效率点和高负荷之间瞬变以一种光滑的方式发生，然而，当在部分负荷下发生瞬变时在尾水管中会形成旋转涡带，引起转轮上产生两种不同频率的高水平压力脉动：旋转涡带的旋进和旋转模式。

电站运行大课堂

二．水轮机的主要类型与工作特点 1．水轮机的类型 水轮机可分为反击式和冲击式两大类。反击式水轮机包括混流式水轮机（HL）、轴流定桨式水轮机（ZD）、轴流转桨式水轮机（ZZ）、斜流式水轮机（XL）、贯流定桨式水轮机（GD）和贯流转桨式水轮机（GZ）六种型式。

转轮间隙对低水头:机尾水管内流场的影响

0引言.虽然优化轴流式水轮机的间隙流动可以稳定尾水管内流动,但是在水力机械的设计过程中通常被忽略,而这种间隙的忽略会使尾水管内流场失真。本文对轴流定桨式水轮机A=△γBEP且Q>QBEP的工况进行了模拟。对四种不同间隙尺寸进行了仿真,全模拟网格使用了约1500万个单元。