500MW级冲击式水轮机设计制造可行性研究

针对适用于西藏地区高水头条件的大型冲击式水电机组,从服务国家战略考虑,大唐集团开展某水电站单机容量从250MW优化到500MW级冲击式机组的科研攻坚。通过组织国内相关单位进行科技创新攻坚,从水轮机水力设计、不锈钢转轮锻件制造、转轮锻焊工艺等方面探索500MW级冲击式水轮机设计制造可行性,对于推动制造业的科技创新,突破技术短板,实现产业链整体升级具有重要作用。

灯泡体前置或后置对微水头灯泡贯流式水轮机水力性能的影响

为了研究灯泡体前置或后置在微水头条件下对灯泡贯流式水轮机水力性能的影响,利用CFD软件对设计水头为1m的水轮机进行三维数值模拟计算,并对最优方案进行模型试验验证。研究结果表明:水轮机灯泡体前置时,进水流道水头损失略大于灯泡体后置的水头损失;灯泡体后置时,虽然可以改善出水流道内产生的回流,但不能完全消除,所产生的水头损失远大于灯泡体前置的水头损失;灯泡体前置或后置对转轮流态影响不大,前置灯泡贯流式水轮机增设导叶可改善转轮叶片进水侧流态,但导叶段产生的水头损失较大;无导叶前置型灯泡贯流式水轮机的结构简单、效率较高、成本低、运行稳定,较适合于微水头特点下水力资源的开发应用;最优方案水轮机效率的计算值与试验值相比,误差不超过3%,验证了数值模拟计算的准确性。

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。

关于水轮机蜗壳结构不平衡水推力初步研究

为研究内水压力作用下水轮机蜗壳产生的不平衡水推力,采用裸壳和三维实际结构2种计算模型进行有限元计算分析。结果表明:进口附近有伸缩节无止推环的保压蜗壳在运行期座环要承担较大不平衡水推力的受力状态与施工期受力状态有较大差别;垫层蜗壳蜗向局部设垫层时,座环承担的不平衡水推力明显大于垫层全包时的不平衡水推力。应重视不平衡水推力的不利影响。

三峡工程水轮机几个重大技术问题的决策

由于三峡工程水轮机技术上的复杂性和挑战性，在左岸电站１４台机组国际招标文件已明确了若干重大技术问题的基础上，在机组议评标阶段，对招标文件进行分析和投标商对投标文件进行澄清说明后，经评议比选，业主又决策了几个重大技术问题，主要有：水轮机设计水头的确定，负倾角叶片水轮机的应用，两套水力设计，舍弃初期转轮，蜗壳进行水压试验等。至此，三峡水轮机重大技术问题的解决已原则上落实。这些重大技术问题的解决将大大促进国际上水轮机技术的发展和我国水轮机制造业的技术进步。

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。

东北电网水电站水能利用情况分析

由于每一座水电站的情况不同 ,用耗水率很难对各水电站之间的水能利用情况进行比较 ,本文用“水能利用效率”对东北电网水电站的水能利用情况进行比较和分析 ,1 1座水电站多年平均水能利用效率为 82 8% ,堤坝式水电站高于引水式和混合式水电站 。

龙羊峡水电厂大水头变幅工况下水轮机稳定性运行分析

结合龙羊峡水电厂投运初期到2010年期间的运行稳定性情况,分析了龙羊峡水电厂水轮机在大水头变幅(75.5 m^148.5 m)工况下的运行特性,并对水轮机运行中出现的问题提出了解决措施。

多泥沙河流引水式电站过机泥沙对水轮机磨蚀的影响研究

某工程为明渠引水式电站,天然河道汛期含沙量较大,电站水头高,泥沙对机组磨蚀问题突出,工程设计了沉沙池,从运行一个汛期的检查结果与设计计算进行了对比,设计参数是基本合适的,从优化沉沙池设计和调整运维方案的比较分析,合理确定机组检修和大修的时间也可以在满足运行安全的条件下尽量降低效益损失,为同类工程的设计和运用提供了参考。

水电站水轮机顶盖取水泵板结构分析

为了研究顶盖取水设计中泵板结构对技术供水的影响,基于流体力学、计算流体动力学等基础理论,采用结构化网格技术的数值模拟方法,对某电站水轮机顶盖取水系统中的不同泵板结构进行了流动特性分析。结果表明:泵板斜置对顶盖取水系统特性有一定的影响; 30°斜置泵板可以得到更高取水口压力和更低的泵板能耗; 45°斜置泵板可以获得更小的轴向水推力;改变泵板密封位置对顶盖取水压力无太大影响,但存在一个最优泵板密封半径,使作用在上冠上的总轴向水推力最小;泵板能耗随着泵板密封半径增大而减小。

大型混流式水轮机低水头运行振动特性研究

基于机组安稳运行和调度的需要,有必要研究大型混流式水轮机在低水头运行区的振动、空蚀及疲劳等特性,从而在保证调度需求的同时,通过采用合理控制方式避开不利于机组长期运行的区域。以猴子岩水电站#2机组为例,根据电站机组形式及调度运行需求,采用多种测量方法综合分析其在低水头工况下的全负荷区的振动原因及特征,并提出了大型混流式水轮机低水头运行的一般振动特征。研究成果可用于指导工程实践。

基于稳定性试验数据的水轮发电机组运行区域划分

水轮发电机组稳定性关系着水电站的安全运行。通过开展机组全水头下稳定性试验获取振动、摆度、压力脉动等稳定性指标,分析某水电站在全水头下机组运行状态,判断机组稳定性指标是否满足标准规范。结合电站实际情况精细划分机组在全运行水头下的全负荷运行区域,为电站安全、高效、稳定运行提供科学依据。

鄂州火电厂尾水发电站水轮机设计制造特点

介绍了鄂州火电厂尾水发电站水轮机设计制造特点。电站采用轴伸贯流式水轮机,是开发低水头水能资源的一种最经济、最适宜的水轮机形式。运行结果表明,水资源得到充分利用,经济效益、社会效益显著。

水轮机调速器电气开限及水头协联机制研究

某大型机组调速器导叶的电气开限不实时跟踪水头问题长期存在,本文通过对其调速器电气开限与水头协联机制进行分析并详述原因。研究工作通过对大型电站常用的调速器电气开限及水头协联机制进行归纳,分析了各机制优缺点,最终确定了该电站机组调速器电气开限及水头协联机制优化方案。

董箐水电站偏工况运行水力振动分析

为了分析贵州董箐电站水轮机在低水头、大开度和满负荷的工况下测试到的剧烈振动现象,文章对该工况的工作水头进行了验算,发现了在毛水头110m、出力218.863MW、80.4%导叶相对开度工况下,水电站的实际工作水头仅为106m,该工况点偏离了水轮机厂家给定的合理运行区间,出现了偏工况运行,导致水轮机在该工况点发生了剧烈振动。

考虑水质状况的水轮机装置空化系数和安装高程的计算理论

国内外的水轮机技术书籍或文献中,大都把清水的汽化压力当作水轮机装置中水流发生空化的条件。事实上,空化与汽化是两个完全不同的物理过程;前者主要为基于水中数量巨大的气核初始状态的气体多变过程,而后者则为水转化为蒸汽的相变过程。因此,不能把某种温度下清水的汽化压力当作空化压力来确定水轮机装置的空化系数和安装高程。本文提出了考虑水质状况影响,正确确定水轮机装置空化系数和安装高程的计算理论方法。

水轮机模式液力透平流道式导叶的优化

由于水轮机模式液力透平级间导叶水头损失占比高达40%,需要对液力透平级间导叶进行研究。在可选的级间导叶中,流道式导叶正反导叶连为一体,流道相对独立,是一种水力性能较好的级间导叶。本文基于水力原动机理论,将水流环量概念贯穿液力透平流道设计全过程,设计了与水轮机模式液力透平转轮相匹配的流道式级间导叶,并采用正交试验的优化算法,对水头影响较大的因素,包括导叶包角φ、正导叶出口角α3、反导叶宽度b_(5)、流道外壁最大直径D_(4),各取4个水平进行正交试验方案的设计。通过CFD数值计算,分析各个方案的性能,找出了各因素对导叶性能的影响规律,在此基础上获得了效率较高的导叶模型,并研究了水力性能、叶片表面压力分布及叶片内部流动规律。研究表明:各个参数对效率的影响力中,b_(5)最大,D_(4)最小;对水头的影响力中,b_(5)最大,φ最小。优化后的模型在设计工况点效率提高了5.83%,应用水头提高了7.15%,级间导叶损失降低了1.16%,导叶表面压力过渡更加均匀,叶片内部水流流态更加平稳,满足液力透平对于高余压液体的能量回收要求。本研究可以为水轮机模式液力透平流道式导叶的选型和优化提供参考。

流溪河水电厂2号机组水导瓦温度过高的分析与处理

流溪河水电厂2号机组水导瓦温度过高,进行多次处理都没有达到预期效果,为了彻底解决问题,机组提前大修。介绍了水导轴承的结构和2号机组的基本运行情况,阐述了2号机组水导瓦温度过高问题的历次处理情况。根据前期处理情况,着重检查了会引起机组轴线变化的推力头、卡环和约束转轴受力的导轴承,最终查出水导瓦温度升高是由于卡环、推力头松动和下导瓦背的抗顶块硬度偏低所引起。针对找出的问题进行处理,彻底解决了2号机组水导瓦温度过高的问题。