基于CFD混流式水轮机上冠转轮泵结构优化研究

为研究中高水头混流式水轮机上冠转轮泵工作特性及优化可行性,以红山嘴一级电站3号水轮机为例,建立现转轮泵及11种结构优化模型,利用CFD商业软件,基于SST湍流模型对不同结构转轮泵在9种流量工况下展开数值模拟。将上冠流道泄漏水流动特性、主轴密封真空度及转轮泵效率作为研究指标,结果表明:上冠流道泄漏水流动特性依赖于转轮泵的结构类型;减小转轮泵“泵盖高度比”或斜置动泵叶对提高主轴密封真空度均有显著效果(最佳结构可提高66.9%),同时须兼顾其工作效率;额定工况下,转轮泵工作效率较低,建议转轮上冠开设合适的泄水孔补给流量提高其效率;该电站可将泵叶斜置45°、泵盖高度比Hp=0.0543的转轮泵作为最佳改进方案。

带转轮泵的顶盖取水装置流动特性研究

为研究带转轮泵的顶盖取水装置取水装置的内部流动特性,以渔子溪电站水轮发电机组的顶盖取水装置为例,针对其额定运行工况,采用基于有限元的有限体积法,结合CFD软件平台,对取水装置内部的流场分布和主轴密封真空度进行了数值计算,并将部分计算结果与现场测量数据进行对比,验证了数值计算方法的可靠性。在此基础上,针对变转速和变流量工况,分析了该取水装置的主轴密封真空度,转轮泵的扬程、轴功率和效率等的变化规律。结果表明,如果要保证主轴密封内全域无水运行,对于渔子溪电站,水轮机转轮上止漏环密封出口处的压力要小于推荐值(约为0.55 MPa);计算同时发现,转轮泵扬程随转速变大而变大,而随流量变大而变小,其流动损失较大,水力效率较低。

基于响应面法的水轮机组转轮泵优化设计

以效率、轴功率和扬程为目标函数,建立了基于试验设计和响应面近似的水轮机组转轮泵叶轮优化模型,采用Plackett-Bunnan进行试验设计,并根据结构参数对目标函数的影响程度不同将其划分为3个因素等级;用正交试验法确定显著因素的设计中心点;最后由Box—Behnken设计和响应面分析确定各结构参数的设计最优点。以CFD计算为基础,共进行17次试验,构造了转轮泵叶轮的结构参数与目标函数的响应曲面,分析了结构参数间的交互效应,对最优设计点进行了CFD计算,CFD计算值与响应面拟合预测值吻合,且较优化前的模型在性能上有明显改善。

黄登水电站水轮机转轮上冠泵板对顶盖取水的影响

针对不同上冠斜置泵板结构方案影响黄登水电站机组顶盖取水的问题,基于计算流体动力学(CFD)和工程流体力学的基本理论,以商用CFD分析软件为平台,从顶盖取水口压力、上冠轴向水推力和泵板能耗的角度,分析了辐射径向布置泵板及泵板逆转轮旋转方向斜置30°、45°三种方案7种工况下的上冠流道内部流动特性。结果表明,斜置45°的泵板结构能获得最大的取水压力且产生的上冠轴向水推力最小,斜置30°的泵板结构能耗最低,在顶盖取水系统设计中应根据水轮机运行工况范围特点选择不同的泵板结构。

一种新型热风干燥系统的节能分析

本文提出了一种新型热风干燥系统一热泵／转轮联合热风干燥系统（HDSHR），介绍了它的系统组成和工作原理。通过热力学分析得出，在某些工况下，HDSHR比热泵干燥系统（HPDS）和转轮热风干燥系统（HDSR）都节能。以干燥系统的单位能耗除湿量（SMER）为性能指标，制冷系统采用环保工质R134a、最高冷凝温度为80℃、采用氯化锂除湿转轮，再生温度70℃时，确定了HD-SHR最佳工况：制冷剂的蒸发温度是20℃、干燥温度范围是55～70℃。在此工况范围内进行了计算，得出HDSHR的SMER值在1．545～2．168之间，HPDS的SMER值在0．813-1．125之间。可见，在最佳干燥温度范围内HDSHR具有显著的节能效果。

偏桥水电站2号机组振动、摆度过大的分析及处理

本文阐述了偏桥水电站2号水轮发电机组顶盖振动大、下导摆度大的原因及处理情况。结合机组检修，在对机组轴线、中心及导轴承进行调整的同时，通过采用在发电机转子轮臂上配重量、转轮泵板结构进行技改的等方法，降低了机组运行中振动、摆度值，达到了预期的目的，保证了机组的安全、稳定运行。