水力机械空化(汽蚀)监测研究综述

本文叙述空化(汽蚀)监测的原理,从空化(汽蚀)监测方法的选择、监测位置的选取和信号分析处理三个方面,介绍国内外水力机械空化(汽蚀)监测技术的研究概况以及空化(汽蚀)在线监测系统的开发和应用。针对国内日益增多的舰船喷水推进技术研究,提出了喷水推进泵空化监测的初步设想,预测空化监测技术的发展趋势。

超(超)临界机组主给水调节阀内部空化流场模拟

针对某超(超)临界火电机组主给水调节阀在运行过程中出现的空化汽蚀现象,结合多级节流原理和多相流技术,利用CFX流体力学计算软件,对调节阀内部流场进行模拟,分析不同笼罩级数和节流孔个数对空化流场的影响。结果表明:多级笼罩结构使得阀内最低压力由3.55 MPa升至6.58 MPa且高于空化压力,汽相最大体积分数从0.96几乎降为0,整体流场速度明显降低,有效防止了空化汽蚀对调节阀的破坏;同时,在满足调节阀工况的前提下,增加节流孔数会使降压性能提高,但却使流速控制能力降低。

离心泵空化故障识别的时域特征分析方法研究

分析离心泵壳体振动和进口水声信号特征是对其进行状态监测的重要技术之一。文章根据已开展的离心泵空化(汽蚀)试验,确定了空化(汽蚀)产生的特征频段,原始信号经过特征频段滤波后,在其时域信号中通过设定幅值阈值,提取出振动和水声信号的峰值,并对峰值均方根值和标准偏差值进行了计算。以此作为特征参量,对正常信号、扬程下降3%和性能崩溃三类不同强度的空化试验数据进行分类,同时分析了选择不同阈值参数的影响。结果表明:在给定的特征频段内,对水泵进口水声信号选择幅值阈值2,壳体振动信号选择幅值阈值3,既能较好地反映空化特征又能对该离心泵三类空化强度进行识别。

高比转速离心式潜污泵空化特性研究

为研究高比转速离心式无堵塞潜水排污泵空化特性,本文针对一台350 QW 1500-16-90型排污泵运用CFD软件ANSYS CFX对不同叶片进口冲角时的空化特性进行模拟分析,做出性能预测并进行试验对比研究。结果表明:正冲角有利于提高高比转速离心式潜污泵的空化性能,随着叶片进口冲角的增大,对空化性能的影响是先变好再变差;泵的空化数值模拟预测与试验结果对比分析的相对误差在12.63%之内,表明CFD对潜污泵空化特性预测的准确性随着泵装置空化余量NPSH.的降低而降低,汽泡由叶轮叶片背面进口向出口蔓延,到临界空化状态时,在叶轮背面半径分别为0.1 1m和0.16m位置汽泡集中,最后在断裂空化点时在叶轮出口处堵塞流道。

蚁穴式节流元件控压机理和空化特性研究

针对高压大流量条件下控制阀节流元件减压控速不平稳、空化气蚀严重等问题,提出一种新型空间蚁穴式节流元件。基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析,详细对比研究节流元件级间压力、速度及气体体积分数在不同降压级数、不同压力等级下的变化规律,获得不同降压级数的临界空化压力值,与常规迷宫式节流元件的流场特征进行对比。搭建试验系统测得不同降压级数节流元件在不同阀口压降条件下的级间压力和流量并与仿真结果对比。结果表明,相比迷宫式节流结构,蚁穴式节流元件减压控速更平稳,具有更好的线性度。蚁穴式节流元件空化主要发生在最后一级,阀口压降与降压级数之间呈线性关系。基于所获得的阀口压降与降压级数之间的线性关系表达式,可为设计最佳的降压等级与降压级数组合提供理论指导,避免空化气蚀的发生,提高控制阀的使用寿命。试验测得数据与仿真数据一致性较好,验证了仿真模型的准确性。

离心泵径向弯曲叶片的空化性能研究

本文首次提出在离心泵叶轮设计中引入叶片径向弯曲样条函数来控制叶片结构参数,进而提出"正弯叶片"和"反弯叶片"两种径向弯曲叶片。以某型电站锅炉给水泵为例,通过CFD(计算流体动力学)技术对上述两种径向弯曲叶片的空化性能进行数值研究。结果表明:"反弯叶片"空化性能最好,"直叶片"计算值与试验值的绝对误差仅为0.2 m,预测结果具有一定的精度;"正弯叶片"在叶片压力面进口边附近最先出现空泡;对于吸力面,"正弯叶片"空化面积最大,而"反弯叶片"空化面积最小。

巨型水轮机长短叶片转轮现场焊接工艺分析

白鹤滩项目转轮是我国迄今为止设计制造的尺寸和重量最大的长短叶片混流式水轮机转轮,其独特的长短叶片结构形式可使转轮在部分负荷的运行范围内的效率得到提升,其优良的水力学性能需要极为严格的结构尺寸公差控制以及精品焊缝保障。为了实现白鹤滩转轮精品制造的目标,重点介绍了白鹤滩机组长短叶片结构形式混流式水轮机转轮现场焊接的一系列关键工艺。

离心泵诱导轮的数值模拟

本文概述了离心泵空化(汽蚀)产生的原因及改进的方法。分析了诱导轮在改善离心泵空化(汽蚀)特性上的独特作用,对诱导轮和离心叶轮的结构和性能匹配进行了研究。并对同一离心泵叶轮分别加装一级诱导轮、两级诱导轮和三级诱导轮的不同结果进行了对比分析。对比分析表明,诱导轮在改善离心泵空化(汽蚀)性能方面效果明显。

南水北调工程水泵模型试验关键技术问题处理

本文根据在中水北方公司水力模型通用试验台上针对南水北调工程泵站开展的模型试验进行了改变叶片外缘间隙及改变叶片根部间隙对效率的影响、进水流道进气及水中含有可溶性气体对空化(汽蚀)试验结果的影响、不同试验转速对效率、空化试验结果的影响和飞逸转速试验机械阻力补偿等项目进行了深入研究。