灯泡贯流式机组水导轴承振动评估

【目的】对于采用扇形支撑结构的灯泡贯流式机组水导轴承,水平方向的结构刚度不足,造成振动值偏大,需要对水导轴承振动进行评估,确定合理的振动限值,保障机组的安全稳定。【方法】对同类型机组的振动情况进行统计分析,开展有限元计算、振动和动应力的真机测试,分析动应力和振动的相关性,对水导轴承结构疲劳特性进行评估。【结果】结果显示:水导轴承水平振动统计样本分布的中位数为131.6μm,根据标准要求取1.6倍中位数即200.0μm作为振动限值的参考值;通过对凌津滩电厂机组水导轴承有限元的分析和真机实测,水导轴承体最大静应力为33.8 MPa,远小于许用应力要求,试验工况下水导轴承最大水平振动峰峰值为91.0μm,扇形板最大动应力峰峰值为1.4 MPa。【结论】结果表明:灯泡贯流式机组水导轴承水平振动随机组有功功率的增加而增加,振动与动应力主要频率为机组转频和桨叶叶片倍频率,且振动幅值与动应力幅值具有良好的线性关系,可通过线性拟合预测振动幅值在200.0μm下的动应力。根据得到的极限动应力结合有限元分析所得到的静应力数值,通过S-N曲线可得到水导轴承支撑结构的疲劳寿命和损伤系数,结果表明其能够满足使用寿命周期要求。

灯泡贯流式水轮机机组大波动的转速控制

针对灯泡贯流式机组大波动时调节系统分段关闭的局限性,提出了实时控制策略,即通过关闭过程中实时的转速变化调整导叶与桨叶的开度及开关方向,使机组转速控制在合理状态,满足规范要求。在国内近百台贯流式机组上的应用表明,该方法十分可靠,可为类似水电站大波动时,转速控制策略不当而造成的各类事故处理提供借鉴。

基于CSABO-VMD和多策略改进的BOA-BP的水电机组故障诊断

针对灯泡贯流式水电机组缺乏故障诊断方法,采用转子故障平台模拟机组典型故障作为依据。结合混沌映射(Chaotic map)优化的减法平均器(SABO)优化变分模态分解(VMD)对原始数据进行分解。对得到的分量采用多尺度样本熵的计算,结果输入到多策略改进的蝴蝶优化算法(BOA)优化的BP神经网络中进行故障诊断和分类识别。结果表明,诊断结果为98.75%,明显优于未优化模型。该项研究可以对现有灯泡贯流式水电机组故障诊断方法进行有价值的补充。

不同采集水头对灯泡贯流式机组运行工况的影响分析

在保证电站安全稳定运行的基础上,对某电站1号机组开展基于毛水头、净水头的优化运行性能分析。通过对比低水头、高水头条件下的机组有功、协联关系、主要稳定性数据,从而评价机组在哪类设置水头具有更优的综合经济效益,以便后期指导机组开展水头采集优化的提质增效工作。

峡江水利枢纽9号机组主轴安装轴线调整技术

峡江水利枢纽水电站共安装9台大型灯泡贯流式水轮发电机组,其中由某厂家生产的5台该批机组主轴安装轴线调整采用内部调整轴系、外部调整定子和转轮联合调整技术,技术成熟可行,安装质量可靠,各机组安装投产发电均已9年以上,运行一直安全平稳。本文以9号机组安装为例对该技术进行介绍,可为类似工程参考、借鉴。

贯流式水轮机伸缩节泄漏原因分析及处理工艺

阐述了对东萨宏水电站贯流式机组伸缩节漏水原因进行的分析及采取的检查与处理方法,总结出一种工期短、成本低、效果好的处理工艺,所取得的经验对存在同样问题的电站具有一定的借鉴意义。

含故障受油器机组转子-转轮系统振动特性分析

灯泡贯流式机组实际运行中,转子-转轮系统受各外激励影响易形成旋转部件与固定部件间的碰摩故障,极大影响机组的安全稳定运行。针对含故障受油器部件的灯泡贯流式机组轴系碰摩问题,构建转子处复合偏心影响下不平衡磁拉力模型,建立了多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组受油器-转子-转轮耦合振动模型,对比分析了有无故障受油器系统弯扭耦合状态下振动特性的差异,对系统在励磁电流、转子质量偏心及转轮质量偏心变化时各自的非线性振动特性进行了讨论。结果表明:故障受油器的出现加大了转子、转轮非稳态运动范围,使系统产生不利振动进而引发故障;同运行工况及参数状态下的转子相较转轮表现出更大振幅强度,需引起重视。扭转自由度的加入加剧了转子振幅,增加了碰摩故障发生概率。此外,当转轮质量偏心发展到一定程度后,叶片处存在的不确定随机水力将使系统发生失稳现象。研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供有益借鉴。

基于多源信号融合的灯泡贯流式机组故障特征提取

水电机组在非平稳工况及异常运行状态下,会产生剧烈的振动并发出刺耳的噪声。针对上述振动和音频信号,以灯泡贯流式水电机组为研究对象,通过布置高精度的加速度和音频传感器,对机组各部位的振动和噪声进行实时监测,采集振动和音频的多源融合信号。采用核主元分析法(KPCA)与改进的K-Means聚类算法提取多源融合信号频率幅值均方根参数,得到水轮机桨叶碰磨、本体敲击及发电机局放等故障的能量分布与特征值,构建了能够反映机组状态的六维特征向量模型。现场故障模拟试验表明,该模型能准确识别出对应故障,为机组检修维护提供了有力支撑。

受油器故障激励下转子—轴承—转轮系统稳定性研究

灯泡贯流式机组旋转部件与固定部件碰摩故障将极大影响机组的安全稳定运行。针对含故障受油器部件的灯泡贯流式机组轴系碰摩系统,建立了多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组转子—转轮弯扭耦合振动模型及其运动微分方程。利用Floquet理论讨论了系统周期解稳定性。结果表明,故障受油器的出现从加剧系统失稳可能及更迭稳态与非稳态频次切换层面显著改变了系统动态特性,加剧了系统非稳态运行范围,需引起足够重视。研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供借鉴。

邕宁水利枢纽电站机组主要参数选择

为合理选择水电站机组主要参数,笔者通过对邕宁水利枢纽电站机组机型、机组台数、额定水头、比转速、额定转速、转轮直径等参数进行比选,确定了装机规模为6台灯泡贯流式机组及单机容量,额定水头为3.7 m,额定转速为68.2 r/min,转轮直径为6.75 m,使电站近期出力达到57.6 MW。电站经过近4 a的运行,机组运行稳定,电能指标达到设计要求。该电站机组参数的选择方法能为同类型电站机组参数选择提供参考。

大型灯泡贯流式水轮发电机组智慧化建设探索

以大型灯泡贯流式水轮发电机组智慧化升级为目标,依托大数据、边缘计算、物联网等先进技术,从监测、采集、物联网平台与智慧算法等层面,对实施过程中的重点、难点进行探索,形成可行的技术方案构建策略。

孤山航电枢纽工程电站机组选型设计研究

为选择合理的孤山水电站水轮发电机组参数,通过研究孤山水电站水头分布特点及运行方式,以及丹江口水库水位变化对孤山电站顶托影响,确定了电站运行水头范围。根据电站水头分布频率以及电站电量分布特点,选取合适的额定水头,并选定机组比转速与各项单位参数等主要性能参数。电站实际运行结果表明:机组参数选择合理,机组运行效率、运行稳定性等各类指标均达到或优于合同要求,保证了水轮发电机组安全稳定运行及梯级电站调度要求,为大中型贯流式水轮发电机组选型提供借鉴与参考。

大型灯泡贯流式水轮机主轴密封漏水过大原因分析及解决方法

某电站安装6台灯泡贯流式水轮机,设备投运不久后,个别水轮机在运行过程中出现主轴密封漏水过大现象。通过介绍该电站贯流式水轮机主轴密封结构,结合主轴密封检修实际情况,分析主轴密封漏水过大原因,给出主轴密封漏水过大处理方法,为类似灯泡贯流式电站处理主轴密封漏水过大问题提供参考。

基于原型观测的厂顶溢流式水电站厂房结构振动特性研究

以某水电站灯泡贯流式机组的厂顶溢流布置型式为对象,利用原型观测数据结合有限元计算、小波包分析方法等,研究这种新型结构的厂房振动情况.首先,建立动力分析有限元模型,分析厂房结构的自振特性,并对可能振源进行共振校核;在此基础上,分析不同工况下机组振动和厂顶溢流对厂房结构的影响,并对振源特性与敏感结构相关性进行分析.结果表明:狭缝射流、转轮叶片振动以及协联关系不正确引起的振动与上、下游闸墩顺河向及侧盖板垂向振动可能存在共振问题;厂顶溢流产生的水流脉动对厂房及机组各向振动的影响微弱;机组振动为厂房振动的主要振源,这在水平顺河向的能量传递上表现得更为明显.

厂顶溢流式水电站振源特性研究

以某水电站灯泡贯流式机组厂顶溢流布置型式为对象,研究该新型结构的振源组成及对厂房结构影响。通过理论分析结合原型观测数据,对机组运行及泄流产生的厂房结构振动频率进行识别,确定其动荷载来源。分别统计厂房结构主要部位振动达峰值时不同频率所占比重,计算实测工况频带能量对总振动响应的贡献,分析分频振动随负荷的变化规律。结果表明:狭缝射流、转轮叶片振动与协联关系不正确引起的振动为主要振源。泄流诱发厂房振动微弱,对厂房结构运行与安全无影响。该结果可为量级评估该型式水电站厂房振动提供依据。

特大型灯泡贯流式机组导水机构安装新工艺

针对大型灯泡贯流式水轮发电机组导水机构尺寸比较大,安装过程中极易发生吊装变形问题,结合桥巩水电站特大型灯泡贯流式水电站机组导水机构安装方法,提出两个创新工艺:第一,将导水机构的装配与现场安装两个步骤分离,先将导水机构预装,再整体吊装。第二,将安装定位架与导水机构内、外环连接,既控制了内、外环轴向位移,又控制了内、外环径向位移和变形。这样不仅大大减少吊装变形,还减少了现场安装的耗时。

南水北调二级坝泵站泵型研究

针对南水北调东线二级坝泵站运行水位低、站上和站下水面辽阔的特点,分别对水泵装置型式、水泵传动方式、机组调节运行型式进行了分析比较,通过计算机流道数值模拟计算,对贯流泵灯泡体前置与后置进行对比分析、对出水流道圆变方段位置进行了优化设计。

灯泡贯流式机组协联优化试验分析

灯泡贯流式机组具有低水头、大流量的特点,运行中导桨叶协联关系对机组的运行效率及稳定性影响较大。本文针对某灯泡贯流式机组开展了真机协联优化试验分析,通过真机试验对机组的协联曲线进行了优化,提高了水轮机出力及效率,改善了机组的运行稳定性。

灯泡贯流泵机组电机气隙不均对温升的影响

灯泡贯流泵机组电机位于几乎密封的灯泡体内,运行环境差,冷却要求高。气隙不均会引起电机温升不均,造成电机局部温度过高。分析造成气隙不均的因素,计算气隙不均时电机温度分布与空气流速分布,分析气隙不均对电机温升的影响。通过实例计算,给出所需通风量与气隙不均匀度的关系。研究结果表明,电机气隙不均时,气隙小的部位发热量大,通风量小,因而温升大幅上升。为保证电机不过热,则所需通风量增加。与气隙均匀时相比,气隙不均匀度为5%,10%,15%和20%时所需通风量分别增加8.1%,15.1%,24.2%和33.7%。成果对电机气隙不均匀度的控制和通风设计具有重要意义。

灯泡贯流泵机组支撑形式比较

为了优化贯流泵机组支撑结构，提高其综合性能，将贯流泵机组支撑划分为主轴系轴承座支撑、灯泡体支撑和泵体支撑3个层次．研究了3种典型贯流泵机组的支撑形式；通过受力分析，计算了主轴变形和疲劳强度安全系数；从泵机组可靠性、安装维修性、总体结构和泵装置水力性能等方面，比较了几种支撑形式．从主轴轴承数量、布置及安装、灯泡体支撑和泵体支撑等方面，提出了灯泡贯流泵机组支撑的设计原则和方法．结果表明：灯泡贯流泵机组支撑形式不但影响可靠稳定性能和安装维修性能，还严重影响系统水力性能．电机转子和水泵叶轮挠度分别为0．19～0．39mm和0．22～0．62mm，滑动轴承和滚动轴承油膜厚度分别为0．41～0．53mm和0．12～0．17mm：为了保证运行时电机空气间隙和水泵叶片间隙均匀，导轴承座安装高程应考虑转子和叶轮的挠度以及导轴承的油膜厚度．合理布置导轴承，灯泡体采用辐射板支撑，进人孔与灯泡体底部主支撑合用，采用金属管泵段式结构，可以提高灯泡贯流泵机组的可靠性能和水力性能．结果对灯泡贯流泵机组的优化设计具有参考价值．