抽水蓄能电站管道水力振动在围岩中的传播规律研究

针对抽水蓄能电站运行引发的场地振动问题,以某抽水蓄能电站为例,建立“水力荷载-管道-围岩”有限元-无限元耦合模型,研究抽水蓄能电站管道水力振动在围岩中的传播规律,为减振提供技术支撑。首先基于水力振动理论、传递矩阵法和水力阻抗法建立抽水蓄能电站管道水力脉动荷载计算方法;然后采用耦合模型系统分析了弹性模量、阻尼、机组运行状态等变化对管道水力振动在围岩中传播的影响,并给出减振措施。计算结果表明:随着岩石弹性模量的增大,管道水力振动在围岩中衰减速率变慢,由管道水力振动引起的场地振动增大。当围岩阻尼比从0.02增大到0.30时,管道水力振动引起地表的振动强度不断减小。阻尼比从0.02增加到0.10时,地表振动强度衰减了85%~97%;阻尼比从0.20增大到0.30时,地表振动强度衰减了0.1%~1.0%,变化比较平缓。对于该抽水蓄能电站,当运行更多机组时,引发的地表振动更大,且该电站在抽水运行时较发电运行时引发的场地振动强度更大。

基于概率神经网络的水轮机组水力振动故障诊断

故障诊断技术是水电站水轮机组安全稳定运行的关键技术之一。针对常规在线监测系统难以发现水轮机组振动故障问题,提出了一种基于概率神经网络的水轮机组故障诊断模型。该模型主要由故障样本数据预处理、样本数据归一化和概率神经网络等三个部分组成。诊断结果表明,所诊断样本与实际的故障类型基本一致,具有良好的诊断效果。

水轮机水力振动问题研究

水轮机是水电工程中的重要组成部分,发生水力振动问题后会缩短发电机寿命,并对各种设备产生一定的危害。当前,正值此类工程高质量建设、高水准运营时期,应持续加强对此类问题的研讨,提高水轮机的运行效率。本文以此为出发点,概述了水轮机振动物理模型,剖析了水轮机产生水力振动的成因。并在此基础上结合某水电站工程,对其振动情况进行了具体探讨。

喷注式水力振动处理油层技术的研究

本文介绍了一种喷注式水力振动解除油层伤害的新技术,研究了频率、功率、喷距等主要工作参数对振动发生器工作性能的影响,进行了详细的实验测试,并对振动条件和振动状态进行了分析,提出了有意义的建议。实验结果和现场试验表明,该项水力振动采油技术可以有效地改善地层的渗流情况,达到增产增注的目的。

大型水电站地下厂房的水力振动数值分析

在分析当前进行地下厂房水力振动分析构建有限元模型中所存在问题的基础上,以目前国内在建、装机容量最大的溪洛渡水电站地下厂房为例,基于模型试验资料选择典型工况,进行了流道脉动水压力作用下的动力反应时域分析。结果表明,该地下厂房主要部位的位移、速度、加速度和应力振动幅值满足允许限值要求。

水电站水力振动实例分析

我国某水电站观察到较明显的水力振动现象及局部破坏事故。本文建立了该水电站有压输水系统水力振动的数学模型，分析了该水电站水力振动的特点，指出水力共振是导致该局部破坏的主要原因。

总体矩阵法在水电站水力振动研究中的应用

针对研究复杂拓扑结构输水系统的水力振动特性时各个水力单元在连接后方程的处理复杂问题,从模块化出发,利用方程矩阵化的表示法,提出适用于任意水力系统的系统总矩阵的构建法和求解法。数值模拟测试结果表明,该方法能较为准确求解出系统的自振频率及在自由振动和强迫振动下系统的振动特性,通用性好,处理并联和环路系统简单,适用于编程语言开发。

水轮机转轮叶片流固耦合水力振动分析

基于有限体积法的有限元,采用非结构网格对控制方程离散,时间上采用二阶后退欧拉法,固体采用非线性弹性瞬态模拟,流体为不可压缩黏性流体,进行双向交错迭代耦合模拟计算。计算得知最大网格位移大约出现在叶片测试点2的位置,从整个曲线变化趋势可以看出,在t=0.5s时,叶片上网格位移最大,也就是说叶片摆幅较大,这样就会导致整个转轮偏心,进而引起整个水轮机的振动。

长有压输水系统水电站水力振动特性分析

结合长引水式水电站运行过程中经常发生并会造成破坏的水力振动问题,特别针对长有压输水系统的水力振动进行数值计算分析,提出了水力振动分析阶数的选择方法,结合模型试验及试验成果的功率谱分析,进一步研究探讨长有压输水系统的频率特性。数值分析和试验研究表明,需要分析和掌握长有压输水系统较高阶的水力振动特性,特别是相应频率位于功率谱主导频率范围之内的水力振动特性,为避免和降低水力振动的危害性提供依据。

中低比转速混流式水轮机空化与水力振动分析

针对中低比转速水轮机空化、振动问题比较突出的现象,以大桥电站水轮机为例,采用分离涡模型(DES)对其进行了三维CFD计算,得到了活动导叶、转轮和尾水管内的压力分布、速度分布及压力脉动特性。结果表明,转轮空化发生在叶片出水边靠近下环的区域,与实际情况相符;机组在高水头、大开度工况下,振动更突出,振动频率为机组旋转频率的整数倍,表明振动主要由转轮造成,而非尾水管涡带引起的。

低频水力振动器解堵原理及现场应用

对油、水井施加振动处理是解除近井地带堵塞的有效途径之一。理论研究和实践表明 ,施加的振动能量越大 ,振动频率越低 ,其处理深度就越大 ,处理效果越好。介绍了一种可实现低频率、大振幅振动的水力振动器的工作原理 ,并导出了可为振动器设计提供依据的参数计算公式。为了满足现场施工压力变化范围大的要求 ,结合室内模拟试验进行参数优化 ,研制出了一种低频水力振动器。将振动器应用于现场 11口水井的解堵施工 ,其应用实践证明 ,这种低频水力振动器工作性能可靠 ,解堵效果明显 ,可以推广使用。

混流式水轮机水力振动及补气减振研究

基于VOF气液两相流模型,研究了不同补气方式对大桥水电站混流式水轮机的减振效果。为较好地模拟补气过程,以整台水轮机为研究对象,包括蜗壳、座环、活动导叶、转轮、尾水管等,对其进行了三维数值模拟,得到了水轮机过流部件压力分布、速度分布、尾水管补气流态,以及压力脉动特性。计算结果表明,补气能有效减小尾水管中的负压值和压力脉动幅值,且大轴补气的效果优于短管补气,但补气对消除转轮叶片气蚀的作用不明显。

水力振动固井工具压力波发生原理研究

振动固井可以提高固井质量,水力振动工具是振动固井的核心装备。分析了现有水力振动工具压力波发生的原理和水击波发生器的原理,结果表明:自振荡喷嘴在外来扰动的作用下,喷嘴内壁边界层的涡结构产生振动,涡结构产生压力脉动,这种自振荡放大的压力振动不具有波的特性,传播的距离有限;节流式压力波发生器通过改变过流面积产生压力波,但过流断面变化有限,压力波振幅小;水击波是一种压力瞬变过程,是一种强间断性质的矩形波,波的能量集中作用在间断面上。利用水击原理设计了双喷嘴水击波发生器,该发生器所产生水击波的振幅可以达到兆帕的数量级,频率由叶轮转速与阀轮叶片个数决定,可以根据需要调节。

低频水力振动在油层中的传播特性

为深入研究油层中低频水力振动传播机制和开发低频水力振动器,在考虑液?固耦合、脉动渗流等因素的基础上,建立了低频水力振动在油层中传播的数学模型,并在给出的初始、边界条件下,确定出小振幅水力振动在油层中一维及径向传播的解析解,分析了振动频率、油层渗透率、流体黏度对低频水力振动振幅衰减的影响规律,结果表明:在小振幅条件下,随着振动频率的增大、油层渗透率的减小、流体黏度的增大及振源振幅的减小,低频水力振动振幅的衰减速度和幅度不断增大;低频水力振动径向传播特性与一维传播特性相似,但径向传播振幅的衰减幅度比一维传播大.

新型固井井下低频水力振动装置研究

针对现有井下振动装置在应用上存在局限性的问题,结合现场工程实际,在系统调研的基础上,提出了新型强制复位井下低频水力振动装置的设计方案。装置工作时,在液压力作用下柱塞压缩弹簧下行,卸压孔、泄油孔依次打开,环空压力升高;泄流后弹簧推动柱塞上行复位,依次关闭泄流孔、卸压孔,环空压力降低;柱塞往复运动产生环空流体压力波动。新型振动装置具有良好的固井工况适应性,适应于常规固井工艺和特殊井况;可针对施工水泥浆密度、排量进行输出参数调控。PL003-03井的应用表明,全井段固井质量优良率达到84%。

叶片包角对中比转速离心泵水力振动的影响研究

为了研究叶片包角对中比转速离心泵水力振动的影响,以一台比转速为103的中比转速离心泵为研究对象,探讨叶片包角分别为116°、122°、128°的3种离心泵在不同的流量工况下的外特性特征,设计流量下叶轮流道、蜗壳流道内监测点的压力脉动特性。研究结果表明:存在一个最佳的叶片包角122°使中比转速离心泵的扬程和效率最高,且最佳效率点向大流量点偏移;叶轮流道内各监测点的压力脉动随叶片包角的增大而逐渐降低,而各压力脉动幅值随叶片包角的增大而逐渐增大;蜗壳螺旋段内的压力脉动值沿流体流动方向逐渐减弱;随着叶片包角的增加,蜗壳流道内监测点的压力值逐渐增大,隔舌监测点和出口处监测点的压力脉动幅值也同步增大,而蜗壳螺旋段内监测点的压力脉动幅值逐渐减小。综合考虑适当地增大叶片包角可以减小离心泵的水力振动。

水轮机水力振动问题研究

以水轮机过流部件的动水压力为切入点,根据振动理论和层流理论,对其振动模型和振动成因作了分析研究。并对宝鸡峡林家村水电站2#水轮机振动测量数据作了统计规律的分析,找出了该电站水轮机发生不允许振动＂区间＂和振动＂源＂,得出了可供科学运行借鉴的参考意见。

喷注式水力振动器解除油层伤害的试验研究

利用喷注式水力振动器解除油层伤害是一种物理法采油新技术。研究了该振动器的频率、功率等工作参数对其工作性能的影响。研究表明 ,谐振腔腔深可调节谐振频率的大小 ,喷距决定着振动效率的高低。对功率的估算表明该振动器可以产生足够大的振动功率 ,可有效地解除油层伤害。现场试验 1 0口井 ,解堵有效率 1 0 0 % ,达到了增产增注的目的。

井下低频水力振动器的工作特性研究

井下低频振动解堵对于解决油水井的堵塞具有良好的发展前景。为了研究井下低频水力振动器的工作特性,根据振动器的实际工作情况建立了单个及多个振动器串联条件下的数学模型。利用上述模型对单个振动器进行了仿真计算,得出任意时刻振动器活塞的运动速度及位移;并以两振动器串联为例计算了上游振动器对下游振动器的影响,认为将振动器串联使用并不影响振动器的正常工作。通过现场9口井的实际施工作业表明,井下低频振动解堵对油田实际生产具有很大的意义。

灯泡贯流式水轮机水力振动原因分析

灯泡贯流式机组,具有适用水头低、过流量大以及效率高,机组安装开挖小,建设投资少等特点,广泛用于开发低水头水力资源。但由于机组转动惯量小,稳定性差,相应水轮机水力振动对其影响也较大。文章结合青海高海拔地区灯泡贯流式水轮机组运行情况,对振动原因进行了分析。