高坝洲电厂轴流转桨式机组汛期运行方式分析

汛期发电时,由于发电水头的变化,轴流转桨式机组往往存在出力受限的现象。本文以高坝洲电厂轴流转桨式机组为例,研究汛期的发电运行方式,使机组取得更高的运行效率。此外,较低的水头会限制机组出力,并影响机组摆动情况(以上导摆度为例),机组摆动过大时将危害机组安全。因此,如何根据水头变化调整出力,进而尽量减小机组振动摆度,提高机组运行效率,且使机组尽量在安全范围内运行,提高效益,值得设备管理人员进行深刻的思考。本文结合水头、负荷变化对上导摆度、机组运行效率、耗水率等参数加以分析。

轴流转桨式水轮机调节系统分段线性化建模

水轮机调节系统仿真建模是水电机组优化控制的基础,其模型精度至关重要。为此,研究了模型精度易调整的轴流转桨式水电机组分段线性化建模方法。首先,介绍了模型精度易调整的轴流转桨式水轮机线性化建模方法;然后,结合模型试验数据、差分法和MATLAB构建精度可灵活调整的水轮机线性化模型;进一步,搭建包含引水系统、水轮机、发电机、调速器及其随动系统模型的水轮机调节系统整体分段线性化模型;最后,对比分析所得整体分段线性化模型与实际运行数据,验证了模型精度及有效性。该方法充分考虑水轮机模型精度需求,为轴流式水电机组优化控制等研究提供建模依据。

基于根轨迹分析方法的轴流转桨式水电机组调节系统稳定性分析

某轴流转桨式机组水电站通过提高下游水位来增加其所在河流的通航能力。为适应新的尾水位高度,该电站对其轴流转桨式水轮机进行了改造。本文研究了改造前后该轴流转桨式水电机组调节系统的稳定性问题,通过建立单机单管轴流转桨式水电机组调节系统的数学模型,基于根轨迹分析法研究了改造前后系统参数变化时的响应特征,得出系统的变化规律和特征,以确定系统的稳定运行参数范围。此外,本文还考虑了系统随动参数变化对机组稳定性的影响。该研究为该轴流转桨式水电机组调速系统的正常运行提供了理论指导。

轴流转桨式水轮机转轮空中翻身装置研发与应用

本文主要介绍了根据电站桥机结构形式、吊钩数量、吊钩间距离、转轮起吊高度及桥机吊钩载荷能力等因素研发的实现轴流转桨式水轮机转轮整体空中翻身的几种装置。轴流转桨式水轮机是水轮机的一种常见型式,主要应用于低水头、大流量水电站。机组流量的调节主要通过导水机构活动导叶开口和转轮叶片开口的变化实现。此研究应用适用于所有轴流转桨式水电站,尤其是更新改造的水电站。

某轴流转桨式水轮机转轮室裂纹故障原因分析及处理

随着水电站运行时间的延长,设备老化、故障等情况愈发严重与频繁。为减少故障与合理开展检修,确保水电站设备安全可靠地高效运行,从设备安全管理的角度出发,详细探讨了某电站轴流转桨式水轮机转轮室裂纹故障的特征,缩小故障的诊断范围,全面分析了故障的原因,并对处理方法以及维修效果进行总结,可供同类型故障的处理借鉴。

美国某电站轴流转桨式水轮机转轮装配工艺

笔者以美国某电站轴流转桨式水轮机转轮为例,针对转轮装配存在的装配作业空间狭小、转轮叶片轴套采用的高分子聚合物材料易受损、转轮体及泄水锥内侧首次设置不锈钢排水管使装配尺寸要求高等难点,详细介绍了转轮装配的主要工艺流程及控制点。该电站转轮装配的成功实施,为后续类似机组转轮的制造和安装提供很好的借鉴。

轴流转桨式机组检修落门排水方案优化

针对国内轴流转桨式机组检修落门排水的现状及问题,分析了检修落门排水时间长的影响因素及存在的危害。结合自身电厂的实际情况,从现场人员和设备配备、落门检查策略等方面提出了一套可靠、稳定的优化方案并进行数次实际测试。结果表明:方案实施后,能大大减少机组检修落门排水的时间、缩短机组检修周期、提高机组检修质量,为社会和企业带来安全效益、环境效益及经济效益,也为电厂日后的运行检修管理积累经验。

轴流转桨式水轮机空化程度声信号辨识研究

通过空化声信号判断水轮机中的空化程度是水轮机空化检测的方向和难题,为此进行了轴流转桨式水轮机模型转轮空化试验:选择了4个常用桨叶角度,固定桨叶角度和水头,调整尾水位改变空化状态,试验中用频率范围达1MHz的超声传感器测量空化声信号,并对转轮室空化进行录像。通过观察试验闪频录像,把空化严重程度划分为4个典型的级别,以此作为验证声信号辨识算法的判据。在分析试验数据的基础上,提出空化声信号特征矢量分类法,即把采集到的声信号按频段划分,每个频段的方差作为一维,组成空化特征矢量、通过对特征矢量的空间分类来判别轴流转桨式水轮机空化严重程度。用该方法处理所有试验数据,给出与录像观测进行比较的统计结果,表明该方法是可行和有效的。

轴流转桨式水轮机空化振动监测的试验研究

为满足电厂水轮机空化监测的需要,本文采用自行设计的空化监测系统对葛洲坝电厂某轴流转桨式水轮机组的现场空化特性进行了试验,通过数据采集和信号分析对多个工况下的水轮机空化信号特征进行了研究。试验中采用4个1-20kHz的高频振动加速度传感器,对水轮机四个不同位置的空化信号进行同时采集。试验表明在同一工作水头,多个工况下,水轮机的空化振动能量主要在2kHz以上,空化振动强度随着机组出力的增加而增大,在水轮机导叶轴和支持盖上所监测到的空化信号特征较尾水管处明显;同时也发现在该试验水头下115MW出力的空化振动能量较110MW和130MW小,是一个理想的工作点。这些结论对电厂的水轮机经济运行具有实际指导意义。

轴流转桨式水轮机轮缘间隙空蚀的试验研究

本文对轴流转桨式水轮机轮缘间隙流动进行试验研究,详细研究了不同工况下轴流转桨式水轮机轮缘间隙流动的空蚀形态。受桨叶角度和开度的影响,轮缘间隙流动有五种的空蚀形态,这几种空蚀形态随开度的变化,可能有一种或两种同时出现。其中侵蚀危害性最严重有Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ三种空蚀形态。在负的桨叶角度,协联工况的左边运行时,在叶片的背面轮缘处产生第Ⅰ中泄漏涡带,同时在叶片进口正面头部轮缘处产生泄漏流动和二次流动漩涡相互作用所引起的小面积的强烈空蚀空泡为第Ⅱ种,它是叶片头部缺角的主要原因;在正的大桨叶角度、大开度情况下,间隙泄漏流动主要发生在叶片的背面轮缘处尾部第Ⅴ种空蚀形态,泄漏涡带与主流相互作用形成一个长长的涡带扫射下部转轮室,是叶片背面尾部和转轮室空蚀破坏的主要原因。

轴流转桨式水轮发电机组检修仿真与实训系统

结合福建某电站轴流转桨式水轮发电机组实际运行与检修情况,运用多媒体仿真、图形学及三维交互技术开发了轴流转浆式水轮发电机组三维检修仿真与实训系统,以三维动画、视频及图片等形式展示了轴流转浆式水轮发电机组拆装和检修的整体流程及注意事项,运用三维人机交互技术模拟安装及拆卸机组部件并设置考核环节,可将培训结果量化,提高了水轮发电机组检修质量和效率,为推广标准化检修制度奠定了基础。

基于桨叶调节的轴流转桨式水轮机模型飞逸数值模拟

为了研究不同桨叶启闭规律对轴流转桨式水轮机飞逸过程的影响,采用三维非定常数值方法模拟了5种桨叶控制方式下的轴流转桨式水轮机模型飞逸过程,对比分析了转速、流量、力矩和压力脉动等参数随时间变化特性及桨叶表面压力分布和尾水管内流场演变规律。结果表明：以桨叶静止工况下的最大逸速为基准,在±10°内启闭桨叶对最大逸速影响范围为-6.6%~5.0%;在飞逸过程中打开桨叶会加剧外特性参数波动,尾水管中心部最大负压值可达初值的2.86倍,产生的偏心螺旋涡带诱发强烈低频脉动,不利于机组稳定;关闭桨叶可降低水流流速,减小压力脉动及改善尾水管流态,但需探究合理关闭方式以避免过大的转速最大上升值。

轴流转桨式水轮机转轮进口前流场的数值分析

采用数值计算的方法,基于Navier-Stokes方程κ-ε紊流模型,研究了轴流转桨式水轮机内部的流动特性。通过分析水流自活动导叶出口到转轮进口的轴向速度,以及速度矩在不同工况下的分布规律,说明活动导叶开度不同时流道转弯对转轮叶片进口速度分布产生一定的影响:其中小流量工况时,流道转弯对轴向速度起到改变其分布规律的作用,对速度矩起增加的作用,在大流量工况时流道转弯对轴向速度起平衡作用,对速度矩起到减小的作用。这些研究对转轮进口处的位置确定,提供了参考,达到优化叶片提高水轮机效率的作用。

轴流转桨式水轮机空化声信号特征研究

影响水轮机使用寿命与性能的一个主要问题是空化空蚀现象,通过声信号检测空化是空化空蚀研究的重要领域,其中主要的难题是确定不同空化程度时声信号的特征。在轴流转桨式水轮机模型空化试验中,用宽频传感器测试不同空化程度下的声信号,分析声信号的频谱特征随空化发展的变化规律,结果表明,随着空化的发展,声信号频谱变化明显,且各个不同频段的变化率不同,揭示了通过声信号各频段的相对幅度来确定空化发展的严重程度的可能性。

巨型轴流转桨式水轮机转轮组装工艺研究

轴流转桨式水轮机转轮的组装是水电站机电设备安装过程中的节点性关键工序,尤其是尺寸和重量都较大,零件复杂而精细的巨型转轮,其组装精度和质量对于机组投产后的安全可靠运行至关重要。根据桐子林水电站轴流转桨式水轮机转轮的结构特点及组装流程、工程项目施工方案、现场组装情况,分析总结了巨型轴流转桨式水轮机转轮体的组装、翻身装配、桨叶安装以及转轮试验等关键工序和技术要点。实践证明,水轮机转轮的组装质量满足相关技术标准的要求,机组安装工作顺利开展。

轴流转桨式水轮机性能预测及运行综合特性曲线绘制

本文对轴流转桨式水轮机进行了全流道三维定常湍流计算,完成了200多个工况点的计算,预测了水轮机的能量性能和空化性能,在此基础上通过包络线法绘制了机组在各个水头下的运行特性曲线,并进一步通过绘制一系列的等效率曲线、等空化系数曲线等得到了水轮机的运行综合特性曲线。计算模型建立在雷诺时均连续性方程和Navier-Stokes方程的基础上,选用标准k-ε双方程湍流模型使方程组封闭,数值求解通过SIMPLEC算法实现速度、压力的分离求解。

超大型轴流转桨式机组导水机构预安装工艺

随着大型水电机组国产化进程的不断推进,越来越多超大容量、超大尺寸的国产水电机组投入到实际的设计、制造、安装和运行当中。针对机组超大型化给机组安装、调试技术带来的挑战,本文结合桐子林水电站机组的实际安装经验,对超大型轴流转桨式机组导水机构预安装技术进行研究,总结出可以实现超大型轴流转桨式机组导水机构快速安装的新工艺,以期为今后同类型机组的安装与调试提供借鉴与参考。

轴流转桨式水轮机神经网络建模与非线性仿真

针对水轮机非线性特性难以准确描述及轴流转桨式水轮机调节系统非线性仿真的复杂性 ,利用前馈神经网络强大的非线性逼近能力 ,首先建立轴流转桨式水轮机综合特性神经网络模型NZZM ,然后建立水轮机飞逸特性神经网络模型 ,并据此迅速、准确地求得空载开度和空载流量 ,作为水轮机特性曲线向小开度特性扩展的控制点 ,进而得到全面描述大开度及小开度下流量特性和效率特性的综合特性神经网络模型NZZM。最后建立了轴流转桨式水轮机协联特性神经网络模型NZZC。NZZC与ZNNM及其他一些计算模块一起构成了轴流转桨式水轮机神经网络模型ZZ5 87。上述神经网络模型均采用Levenberg -Marquardt算法 ,进行离线训练 ,收敛速度快、模型精度高。采用Matlab语言及Simulink仿真软件 ,对已建立的ZZ5 87进行非线性仿真 ,能快速、准确地得到系统以及轴流转桨式水轮机内部各种参数的变化规律。

轴流转桨式水轮机特性神经网络三维建模

针对轴流转桨式水轮机复杂的非线性特性以及水力机组过渡过程仿真计算所需的水轮机流量与力矩特性难以准确描述的情况,介绍了基于BP神经网络的轴流转桨式水轮机特性建模方法:利用BP神经网络强大的非线性数值逼近功能,由已知的综合特性曲线、定桨特性曲线、飞逸特性曲线得到离散数据以及边界约束条件,建立轴流转桨式水轮机流量和力矩特性模型,对导叶小开度区、低转速区和高转速区等未知区域进行三维曲面延拓。建立导叶桨叶三维协联特性模型,以提高水轮机特性曲线数据处理的精度。

轴流转桨式水轮机组模块化建模研究

以浙江省某水电站双调节轴流式转桨式机组为例,基于SCT3000仿真平台,按模块化建模的基本原则和方法将水轮发电机组层层剖分为若干相对独立又相互联系的模块,并对本体部分建模,研究了双调节水轮机导叶和桨叶协联及非协联时的运动规律,采用图形化模块构建了数学模型,实现了模块化建模。