高水头水泵水轮机驼峰特性研究综述

在高水头水泵水轮机中,泵工况运行下的驼峰特性会导致机组强烈振动甚至跳机,严重威胁机组的安全稳定运行,是水泵水轮机中的水力不稳定现象之一。驼峰特性主要是由转轮与固定导叶之间的旋转失速引发的。本文主要从驼峰特性的机理研究,旋转失速的研究,驼峰特性的试验和数值模拟研究以及驼峰特性的迟滞效应几个方面介绍和讨论了国内外研究者对这一现象的研究,为以后对驼峰特性的深入研究以及减小驼峰特性对机组运行的影响作基础。

适用于波浪能利用的低水头水轮机的试验研究

试验依托于碟形越浪式波能发电装置的研发。在前期已进行装置的水动力性能研究,并初步确定碟型装置的尺寸参数和水轮机模型试验装置及模型比尺的基础上,对曲面叶片式和轴流桨叶式两种水轮机的工作性能进行试验研究,观察不同的水力条件下水轮机的运动状况,分析和验证两种水轮机的水动力学性能,运用物理模型试验的方法探讨适应于低水头的水轮发电机组,为装置的海试以及其推广应用奠定基础。

高水头混流式水轮机内部固液两相流数值分析

针对泥沙直径对混流式水轮机蜗壳和导水机构内部流场产生影响的问题进行了初步研究,采用固液两相流模型对某电站的高水头混流式水轮机进行了全流道数值模拟,通过单一变量法来研究不同来流泥沙的直径对蜗壳和导水机构内部压力及泥沙分布产生的影响。研究结果表明:与清水相比,含沙水流会不同程度地使蜗壳和导水机构内部的水压力载荷增加,在相同工况下,蜗壳底部、蜗壳鼻端、固定导叶和活动导叶头部的泥沙浓度较大;小直径下泥沙分布均匀,随着泥沙直径的增加,泥沙浓度的梯度变大,泥沙分布更加集中,从而会使磨损加剧。该研究成果可为在含沙水流中运行的水轮机设计提供参考。

基于样本熵的高水头混流式水轮机稳定性分析

机组的压力脉动是表征水轮机稳定性的主要参数之一,但仅基于压力脉动幅值判定水轮机的稳定性存在一定的局限性。采用多通道压力脉动同步采集系统同步采集某高水头混流式水轮机部分负荷下多部位压力脉动数据,然后综合互相关分析和互补集合经验模态分解(CEEMD)方法提取各压力脉动信号的主分量,对各压力脉动信号的主分量数据进行样本熵计算,获得不同测点在运行范围内的样本熵分布规律。结果表明:在部分负荷下,尾水管内部的空腔涡带仍然是影响高水头混流式水轮机稳定性的主要因素;可根据水轮机各部位压力脉动信号主分量的频率信息推断水轮机内部水力不稳定源的类型;关键测点处压力脉动幅值分布规律与样本熵分布规律的对比表明,压力脉动信号主分量的样本熵变化趋势能够反映水轮机内部流动状态的变化趋势。

低水头贯流式水轮机运行特性数值仿真

通过建立非稳态过程的三维湍流数值模拟方法,设定进口压力呈周期性变化,且在转轮转速处于变化和不变的情况下,对某种新型无调速机构的低水头贯流式水轮机的运行特性进行了数值模拟.数值计算结果表明:在转轮转速随进口压力变化,且进口压力呈振幅为14%的正弦变化时,转速增大和减小的幅度分别为0.76%,0.21%,且其变化趋势滞后进口压力变化1/4周期;而流量的变化在极值处分别增大8%和2.5%;受进口压力变化的影响,转速变化时水轮机效率的下降幅度10.76%大于上升幅度4%.结果同时揭示了在2种情况下,水轮机力矩、流量、功率以及效率随时间的变化规律,并分析了在进口压力变化过程中,机组转轮区子午截面、转轮叶片压力场的瞬变过程,可为电站后期电气控制设备的选型提供参考依据.

超低水头水轮机流动数值模拟及水力性能研究

为开发经济实用超低水头(净水头低于5m)的水轮机,基于流体动力学理论对可应用于水能、波浪能发电的某超低水头水轮机进行了内部流动数值模拟及性能预测,并分析了水头和转速特性。结果表明,在1.5～5.0m水头范围内,水轮机效率较高,变化平稳,输出功率主要取决于水头。

高水头贯流式水轮机的全流场解析(英文)

本文利用Fluent软件对高水头贯流式水轮机进行三维造型设计和流场解析,揭示各个过流部件的流动情况,检验导叶设计理论的合理性,根据流场分析对固定导叶的设计提出新的设计方法。

超低水头水轮机在可再生能源开发中的应用进展

随着世界能源日趋紧张,水能、海洋能作为清洁、可再生能源受到许多国家的重视。文中对超低水头水轮机在水能、海洋能发电中的应用进行了综述和评价,并介绍了国内超低水头水轮机的研究进展。

负曲率导叶在高水头混流式水轮机中的应用及性能分析

负曲率导叶具有显著的水力特点和性能优势,应用于高水头混流式水轮机的水力研发,对提高水轮机的性能水平具有明显作用。通过对负曲率导叶在高水头混流式水轮机水力研发中的应用原理的论述分析,并通过锦屏二级水轮机研发项目工程应用实例,验证了负曲率导叶在提高高水头混流式水轮机水力性能上显著的技术优势,为我国未来500m左右高水头大容量混流式水轮机的研发提供借鉴。

高水头冲击式水轮机的设计与发展趋势的探讨

概述了高水头冲击式水轮机运行中的影响因素 。

高水头混流式水轮机尾水管压力脉动综述

在高水头的混流式水轮机中,由工程实例的观测和研究可以得出,其运行过程中的机组不稳定性主要来源于机械内部的水力振动,而尾水管压力脉动作为水轮机水力振动的主要原因,在一定情况下会引起机械的疲劳失效。而从其内部流动机理上看,其周期性脉动特征是偏工况条件下尾水管内部的涡带振动,旋进涡核会产生高振幅低频压力脉动和高频压力脉动。本文主要介绍和讨论了国内外学者对这一领域的研究。这些研究主要包括尾水管涡带振动的机理研究,尾水管涡带振动的试验研究和数值模拟,尾水管涡带振动的结构影响,尾水管涡带振动的预防措施及对策。

盖孜水电站高水头水轮机选型设计

针对盖孜水电站高水头水轮机的特点,通过可研和招标阶段设计对水轮机参数进行优化,提高了电站长期运行的稳定性和可靠性。

超低水头水轮机动静干涉效应的数值模拟研究

采用RNG k-ε湍流模型对一可用于小水电、越浪式波浪能发电的单级超低水头水轮机进行了全流道三维非定常流动计算,应用滑移网格技术考察了动静干涉效应。通过数值模拟计算,分析比较了不同流量下水轮机压力、轴向速度的脉动特性,以及轴向水推力、力矩的变化规律。结果表明:水轮机内流场周期性脉动明显,该周期性脉动主要由静叶尾迹与动叶间的干扰所引起,脉动频率以叶片通过频率为主;随着流量(水头)的增加,无叶区压力、轴向速度的波动幅值均逐渐增大。

高水头可逆式水轮机和水泵水轮机主轴密封的选择

本文通过对青松水泵水轮机主轴密封的比较选择，介绍了几种近年来电站采用的主轴密封形式及选择该密封的原因。

盖孜水电站高水头水轮机选型设计

针对盖孜水电站高水头水轮机的特点,通过可研和招标阶段设计对水轮机参数进行优化,提高了电站长期运行的稳定性和可靠性。

高水头水泵水轮机无叶区压力脉动综述

在高水头水泵水轮机中,在工程领域的观测表明,无叶区的压力脉动现象已经成为最严重的水力不稳定现象之一。压力脉动会引起机组的振动和疲劳失效,甚至引起厂房的振动,极大地影响了电站的安全稳定运行。无叶区的压力脉动主要是由于转轮叶片和导叶的动静干涉作用引发。本文中介绍和讨论了国内外研究人员对这一领域的研究。包括动静干涉的机理,其他导致无叶区压力脉动的原因,无叶区压力脉动导致的结构振动现象的研究,无叶区压力脉动的数值模拟及试验研究,改善无叶区压力脉动的方法等,以作为进一步研究无叶区压力脉动的基础。

高水头混流式水轮机长短叶片转轮裂纹分析

石板水电站装有3台35 MW采用长短叶片转轮的高水头混流式水轮机,机组自1997年投入运行以来,水轮机在空蚀、磨蚀、效率、运行稳定性方面表现出很好的性能,但转轮叶片出现了裂纹。为此,从设计、制造质量和运行方面,分析了引起该水轮机转轮叶片裂纹产生的主要原因,提出了防止裂纹的建议,对水轮机的制造和运行有较好的参考价值。

高水头水泵水轮机工况转换期瞬间异常声音分析

本文对天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机在工况转换过程中导叶小开度时,水车室内发出的异常声音和振 动进行了分析,认为异常声音、振动的出现是由于小开度时导叶激励振荡引起的。并介绍了消除异常声音的方法。

Fe_3O_4质量分数对低水头水轮机导叶套筒密封橡胶性能的影响

Fe_3O_4质量分数对橡胶密封性能有着极大的影响。近年来,因低水头水轮机导叶套筒密封材料失效而引起水或油泄漏事故层出不穷,对于在低水头水轮机导叶套筒密封材料的研究也成为了很多研究人员所关注的焦点。因此,本文通过对不同质量分数的Fe_3O_4密封橡胶材料在低水头水轮机导叶套筒应用进行理论方程分析发现:一定配比质量分数的Fe_3O_4密封橡胶材料相比于传统密封材料来说,它的摩擦系数更小、抗磨损性能更强。最后,将几种不同质量分数的Fe_3O_4密封橡胶材料在水电站进行实际应用,20%质量分数的Fe_3O_4密封橡胶材料使得低水头水轮机导叶套筒的泄漏量相比于对照组显著减少,水轮机的密封性能得到极大的提高。

高水头混流式水轮机导叶密封结构改进与发展

导叶密封问题是制约高水头混流式水轮机大修周期的关键性问题，它在国内一些高水头电站反映相当突出。导叶密封的本质是为了减小导叶漏水量。本文提出了根据水轮机导叶端、立面设计间隙来计算导叶漏水量一般公式，并据此分析影响导叶漏水量的主要因素，从而提出导叶蜜封结构改进的意见。