水泵水轮机

摘要： 流激振动是衡量水泵水轮机运行稳定性的重要参数。本文基于国内某水泵水轮机发电工况停机暂态过程中的实测顶盖振动信号,分别使用经验模态分解、变分模态分解和希尔伯特变换等方法对其进行时频分析,并获得如下结论。首先,相比经验模态分解,从基于变分模态分解的希尔伯特时频谱图中能够更为直观地观察到顶盖振动信号的时频信息。其次,时频分析结果表明,顶盖振动主要是由于旋转叶轮与静止的活动导叶之间的动静干涉作用而引起的流体异常压力脉动在过流部件中传播所导致的。最后,随着机组停机过程中流量逐渐减小,由流体激发的异常压力脉动逐渐减弱,动静干涉强度逐渐降低,顶盖振动也逐渐减弱。

摘要： 为了揭示水泵水轮机水轮机工况转轮内的不稳定流动及其演化过程,以模型混流式水泵水轮机为研究对象,对选定导叶开度下水轮机S特性区附近工况进行数值模拟研究,捕捉该开度下的转轮内不稳定流动并进一步揭示其产生机理。结果表明:沿等开度线,转轮内部出现了非定常涡以及旋转失速。其中,旋转失速表现出稳定的周期性特征,失速团造成通道严重阻塞,并以亚同步转速在叶片通道内传播。进一步分析表明,旋转失速由转轮内的非定常涡发展而来,涡结构发展造成的部分叶片通道阻塞促使了这一转化过程。

摘要： 采用DES数值模拟方法对水泵水轮机驼峰区的多个工况点进行了非定常数值模拟,并对驼峰区的压力脉动幅值和频率进行了评估,同时对驼峰区的特性及流态进行了分析。经试验对比,DES数值模拟方法能够对驼峰区压力脉动的频率做出较为准确预估,同时能对幅值进行准确的预测。

摘要： 水泵水轮机活动导叶小开度时流场经过窄缝会形成射流,并伴随明显的异动噪声。为了对活动导叶异常噪声的形成原因进行分析研究,以计算流体力学为理论基础,结合Navier-Stokes方程并使用大涡模拟(LES)方法对活动导叶间隙流场进行了模拟分析,然后加载FW-H模型对活动导叶的间隙流场进行了声学分析。研究结果表明:活动导叶小开度时,流体经过窄间隙后,会在间隙处形成一个低压、高速的区域;当间隙小于4mm时,低压区扩大至导叶的尾部区域,导致流体沿相反的方向流动,并在导叶尾部前方形成涡旋;异常噪声主要来自间隙的喉部而非涡旋区域,并且以25~125Hz的低频为主。研究成果具有较好的工程应用价值。

摘要： 基于长龙山抽水蓄能电站输水发电系统,采用两套不同比转速的水泵水轮机全特性曲线,模拟了电站同时甩负荷工况,结合机组工况点的迁移轨迹,总结了水泵水轮机过渡过程的规律性特征。给出了S特性角的定义,可用于评价水泵水轮机特性曲线反S区域对过渡过程的影响,比较了不同反S形特性曲线对过渡过程参数的影响,验证了给出的S特性角,同时也分析了导致过渡过程参数差异的原因。结果表明,甩负荷过渡过程参数极值均发生在机组飞逸点和零流量点附近的区间,该区域特性曲线的S特性角越小,其压强极值工况点越远离反水泵区,对应时刻的流量更大,流量变化率更小,过渡过程中压强极值得到较大改善。

摘要： 蒲石河抽水蓄能电站自运行以来,机组和厂房振动强烈,给电站带来较大的安全隐患,迫切需要采取措施降低振动。为解决该振动问题,经现场测试数据分析,认为引起水电站厂房100Hz异常振动和噪声的主要激振力是由动静干涉诱发引起的。因此采用了9叶片转轮更换为7叶片转轮的错频降振改造措施。本文通过数值计算、模型试验和真机现场测试等方法,重点比较了7叶片转轮与原9叶片转轮的无叶区压力脉动幅值和现场振动情况。模型试验结果表明,经水力优化,7叶片转轮无叶区压力脉动幅值整体低于原9叶片转轮;同时,改造后原型机现场运行情况表明,机组和厂房异常振动消失,机组振摆、噪音及振动水平均大幅降低,证明了该方案的有效性和可行性,研究成果可应用到具有相同振动问题的抽水蓄能电站的改造中。

摘要： 抽水蓄能电站甩负荷过渡过程中机组振动剧烈,有导致转轮疲劳破坏风险。为探究转轮流激振动特性,对水泵水轮机在甩负荷中的典型工况(时刻)进行CFD-FEM数值模拟,分析了压力脉动、转轮动应力和振动模态。结果表明:转速是影响转轮压力脉动和动应力的最重要因素,最大转速工况最危险,转轮内压力脉动最剧烈,叶片动应力值和振幅均大于其他工况;压力脉动导致转轮动应力波动,两者频谱特征一致;转轮最大动应力出现在叶片进口与上冠“T型”连接处,过渡过程中最大值均超过材料许用应力;水力激励力频率与转轮固有频率相差较大,转轮在计算工况发生共振的可能性较小。

摘要： 压力脉动是影响水泵水轮机运行稳定性的主要因素。现有研究更多关注高频压力脉动的频域和传播特性,而小于叶频的低频也是压力脉动的主要来源。采用试验方法研究压力脉动可以得到更准确的结果,不易遗漏主要频率成分。通过从蜗壳到尾水管布置不同的压力脉动监测点,采用试验方法研究了水泵水轮机分别在水轮机和水泵工况时,过流部件内压力脉动高频成分和低频成分的上下游传播特性。结果表明,水轮机和水泵工况下,无叶区压力脉动幅值最大,主频为叶频及其倍频,向上下游传播时,急剧减少,传播性较弱;压力脉动幅值较小的转频,向上下游传播时衰减较少,具有较强的传播性;其它监测点处小于叶频的频率成分增加。水轮机工况时,形成于蜗壳进口和锥管处小于转频的低频频率,具有较强的传播性,而转轮可以削减其传播能力。水泵工况时,小于叶频的频率成分大多在无叶区最大,向上下游传播时有所衰减;低频f/f_(n)=0.006具有较强的上下游传播特性,偏离最优工况时,向上游传播会有所增强;转频的倍频f/f_(n)=3的压力脉动幅值较小,但在整个流道中无衰减。

摘要： 江苏沙河抽水蓄能电站水泵水轮机发电机组由ALSTOM设计制造,经多年运行,两台转轮相继出现空蚀、裂纹、孔洞等缺陷,历经多次维修,均未能彻底解决。哈尔滨电机厂通过自主研发,成功研制出各项性能指标优良的转轮模型,经试验验证,水轮机及水泵能量特性、空化、压力脉动、S特性等主要指标完全满足规范要求,为转轮的优化设计与制造提供了可靠的依据。

摘要： 为了研究水泵水轮机不同工况下的运行稳定性,采用FLUENT软件对模型水泵水轮机转轮和无叶区的流态、熵产率分布、压力脉动进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验进行了对比.结果表明:数值计算的压力脉动数据与试验值吻合较好,旋涡引起的速度梯度和压力梯度剧烈变化是水泵水轮机内部高能量损失的根本原因.相较于设计工况,小流量工况时转轮叶片吸力面水流的流动分离和旋转失速会导致此处熵产率较高,叶片吸力面压力脉动主频和第2主频幅值最大;大流量工况时动静干涉作用占主导,无叶区的熵产率最大,相应的无叶区压力脉动主频幅值也最大.由此可见,各工况下主流区熵产率和压力脉动具有强相关性,熵产率大的区域,压力脉动也较大.

摘要： 本文采用不同特性曲线对天池抽水蓄能电站大波动过渡过程进行数值仿真计算,分析不同特性曲线对抽水蓄能电站大波动过渡过程的影响.计算结果分析表明,在输水系统结构条件相同的情况下,水泵水轮机"S"特性对于水力过渡过程计算结果的影响较大,如何通过有效的技术手段准确判断其对水力过渡过程的影响,值得进一步探讨.本文以期为后续研究起抛砖引玉之效.

摘要： 高水头水泵水轮机进水球阀上下游主密封是影响机组安全稳定运行的重要部件之一,不同厂家对密封副硬度差的设计理念不同.本文探析了密封副设计理念的渊源,并对国内电站典型的设计方案的运行情况进行了探讨,重点研究了广蓄二期球阀密封副损伤情况与硬度差的关系.结果表明:密封面的损伤与其硬度差密切相关,固定密封环与活动密封环硬度接近时,密封面基本没有损伤或损伤程度很小;固定密封环硬度低于活动密封环硬度且差值比较大时,其密封面损伤的程度也相对较大.因此,合理控制球阀密封副硬度差有利于提高密封副的运行可靠性,建议设计制造厂家将硬度差控制在±35HB内.

摘要： 为研究水泵水轮机在飞工逸工况下不同导叶开度时的水力不稳定性,以某抽水蓄能电站水泵水轮机为研究对象,基于k-ωSST湍流模型的非定常数值计算方法,对水泵水轮机七种不同导叶开度下的流动进行全流道计算.结合监测蜗壳进口、无叶区、转轮与顶盖之间以及尾水管处的压力脉动,研究了水泵水轮机在不同导叶开度下尾水管涡带的形态,及其对尾水管压力脉动的影响.结果表明:飞逸工况下,开度不同,涡带形状差别较大,小开度下,涡带较明显且涡带形态不断撕裂重构并伴有局部回流;随开度增大,尾水管涡带的形态逐渐由紊乱无规则变为明显锥状,且随着开度的进一步增大涡带形状演变为粗壮螺旋涡带.大开度下,涡带近壁面旋向侧速度较大是导致直锥段壁面湍动能较大等能量损失的主要原因;尾水管涡带不断向下游输运,是造成水泵水轮机内巨大压力脉动的关键因素.

摘要： 为了对甩负荷过程中水泵水轮机相关特性进行研究,本文分别在考虑转轮间隙和不考虑转轮间隙情况下,采用基于已有试验数据的边界条件和动网格方法对水泵水轮机的甩负荷过程进行了三维非定常湍流数值模拟.并将机组转速的数值模拟结果与试验进行比较,得出考虑转轮间隙的数值模拟结果与试验更为接近.然后根据考虑转轮间隙的数值模拟结果采用时频分析和流动分析相结合的方法对水泵水轮机的动态特性进行了分析,分析表明这种动态特性是由水泵水轮机无叶区和双列叶栅中的特殊流动导致的.

摘要： 本文针对水泵水轮机水泵工况导叶水力矩试验结果,运用CFD数值模拟方法,使用SST k-ω湍流模型进行数值模拟,分析导叶、转轮区域内部流场,探讨导叶水力矩特性.结果表明:力矩值和试验结果保持较好的对应关系,水泵工况力矩因数值相比水轮机工况受导叶分布位置影响更小;转轮内压力分布均匀;导叶开度小于43.0％时,流体绕流导叶产生大量涡结构;且开度越小,涡量越明显,流动越紊乱,导叶水力矩因数均匀性越差,周期性的规律逐渐消失;开度在51.2％至67.6％内的水泵工况流道内流动平稳,导叶水力矩因数也平稳.

摘要： 导叶漏水量是考核水泵水轮机性能的重要指标,结合洪屏电站2号机组导叶漏水量测量,本文详细介绍了容积法的应用.测试结果表明,洪屏电站2号机组导叶漏水量满足国标和合同要求.本测量方法简单实用,具有较高的指导和参考意义,为同类型电站的导叶漏水量测量提供了参考.

摘要： 贯流可逆式水泵水轮机是潮汐电站中使用的一种水轮机,受潮位涨落以及其工作水头呈周期性正负交替的影响,其运行工况不仅有水轮机发电工况,还包括正反向的水泵抽水运行工况.国内外针对发电工况做了很多探究,设计出了相对成熟的双向“s”翼型叶片,并通过加入前后双侧导叶的设计在正向和反向都获得了良好的发电性能.本文通过对带有双侧导叶设计的水泵水轮机进行定常数值模拟计算,分析了正反向水泵运行时的内部流动状况.结果表明,通过不断调节前置和后置导叶开度与桨叶角的协联关系,正反向水泵工况运行的效率可达83.83％和58.07％.增加机组水泵工况的试验研究对于开发大型潮汐机组很有有意义.

摘要： 本文从宜兴电站活动导叶下端盖面临的困难出发,从原因分析、设计思路、成品分析、应用成效四个方面探讨了新型下端盖的优点,总结出该新型下端盖广阔的应用前景.

摘要： 本文从宜兴电站活动导叶下端盖面临的困难出发,从原因分析、设计思路、成品分析、应用成效四个方面探讨了新型下端盖的优点,总结出该新型下端盖广阔的应用前景.

摘要： 本文从宜兴电站活动导叶下端盖面临的困难出发,从原因分析、设计思路、成品分析、应用成效四个方面探讨了新型下端盖的优点,总结出该新型下端盖广阔的应用前景.

摘要： 本发明涉及一种弗兰西斯水轮机或其他的根据弗兰西斯原理建造的机器；带有叶轮，该叶轮具有叶片；带有螺旋壳体，该螺旋壳体包围叶轮；带有横梁环，包括多个横梁；带有较大的横梁的内部的导向叶片环，该导向叶片环连接在横梁环的下游。本发明的特征在于，设置有外部的导向叶片环，导向叶片环连接在横梁环下游；从螺旋的起端开始，横梁环的一部分以较大的横梁在叶轮的周缘的一部分上延伸，横梁环的一部分以较小的横梁在叶轮的其他周缘上延伸，直至螺旋的末端。

摘要： 本发明涉及一种弗兰西斯水轮机或其他的根据弗兰西斯原理建造的机器；带有叶轮，该叶轮具有叶片；带有螺旋壳体，该螺旋壳体包围叶轮；带有横梁环，包括多个横梁；带有较大的横梁的内部的导向叶片环，该导向叶片环连接在横梁环的下游。本发明的特征在于，设置有外部的导向叶片环，导向叶片环连接在横梁环下游；从螺旋的起端开始，横梁环的一部分以较大的横梁在叶轮的周缘的一部分上延伸，横梁环的一部分以较小的横梁在叶轮的其他周缘上延伸，直至螺旋的末端。

摘要： 本发明提供一种拓宽水泵水轮机运行稳定性区域的方法和水泵水轮机，能够有效改善水泵水轮机的驼峰区的运行稳定性。本发明所提供的拓宽水泵水轮机运行稳定性区域的方法，其特征在于：将活动导叶的前缘设置成沿着展向方向延伸的波状前缘。本发明所提供的水泵水轮机，其特征在于：具有沿着展向方向延伸的波状前缘的活动导叶。相对于传统水泵水轮机的导叶设计，本发明提出的改进水泵水轮机水泵工况运行稳定性的设计思想，能够使水泵水轮机水泵工况驼峰区向小流量方向移动，并且改善驼峰区时导叶的内部流场，从而有效拓宽水泵水轮机的稳定运行区。

摘要： 本发明提供反转式水泵水轮机，本发明例示性实施例的反转式水泵水轮机以水轮机模式进行工作，上述反转式水泵水轮机包括：第一叶轮，包括多个第一叶片；以及第二叶轮，以与上述第一叶轮隔开规定距离的方式配置，上述第二叶轮包括多个第二叶片，上述反转式水泵水轮机的特征在于，上述第一叶片的轮毂轮廓与基准叶片的角度之差(βF)为﹣6度以上且2度以下(但不包括0度)，上述第二叶片的轮毂轮廓与基准叶片的角度之差(βR)为﹣2度以上且8度以下(但不包括0度)，通过使用B‑样条曲线来从上述第一叶轮及第二叶轮的轮毂至叶尖进行插补。

摘要： 本发明提供反转式水泵水轮机的优化设计方法。本发明示例性实施例的反转式水泵水轮机的优化设计方法包括：第一叶轮，包括第一叶片；以及第二叶轮，以与第一叶轮隔开规定距离的方式配置，第二叶轮包括多个第二叶片，反转式水泵水轮机的优化设计方法包括：对反应变量及对上述反应变量的反应变量值产生影响的设计变量进行选择的步骤；对设计变量编制正交表的步骤；通过数值分析来从上述正交表中导出上述反应变量值的步骤；以及利用多个反应变量值来计算最佳设计变量值的步骤。

摘要： 本发明公开了一种改善水泵水轮机运行稳定性的导叶设计方法和水泵水轮机，其特征在于，对水泵水轮机的活动导叶进行以下两方面的优化：1)通过分析座头鲸鳍状肢截面实测数据，以EPPLER 1214为基础翼型构建活动导叶，相比以传统NACA翼型为基础构建的活动导叶，新导叶能够有效改善水泵水轮机的反S特性；2)参照座头鲸鳍状肢前缘突起结构，在以EPPLER 1214翼型为基础生成的仿生导叶前缘处设置2‑3个突起，前缘突起能够有效减轻水泵水轮机无叶区低频压力脉动。本发明能够有效改善水泵水轮机的反S形特性，提高运行稳定性。

摘要： 本发明提供一种拓宽水泵水轮机运行稳定性区域的方法和水泵水轮机，能够有效改善水泵水轮机的驼峰区的运行稳定性。本发明所提供的拓宽水泵水轮机运行稳定性区域的方法，其特征在于：将活动导叶的前缘设置成沿着展向方向延伸的波状前缘。本发明所提供的水泵水轮机，其特征在于：具有沿着展向方向延伸的波状前缘的活动导叶。相对于传统水泵水轮机的导叶设计，本发明提出的改进水泵水轮机水泵工况运行稳定性的设计思想，能够使水泵水轮机水泵工况驼峰区向小流量方向移动，并且改善驼峰区时导叶的内部流场，从而有效拓宽水泵水轮机的稳定运行区。

摘要： 本发明提供反转式水泵水轮机的优化设计方法。本发明示例性实施例的反转式水泵水轮机的优化设计方法包括：第一叶轮，包括第一叶片；以及第二叶轮，以与第一叶轮隔开规定距离的方式配置，第二叶轮包括多个第二叶片，反转式水泵水轮机的优化设计方法包括：对反应变量及对上述反应变量的反应变量值产生影响的设计变量进行选择的步骤；对设计变量编制正交表的步骤；通过数值分析来从上述正交表中导出上述反应变量值的步骤；以及利用多个反应变量值来计算最佳设计变量值的步骤。

摘要： 本发明提供反转式水泵水轮机，本发明例示性实施例的反转式水泵水轮机以水轮机模式进行工作，上述反转式水泵水轮机包括：第一叶轮，包括多个第一叶片；以及第二叶轮，以与上述第一叶轮隔开规定距离的方式配置，上述第二叶轮包括多个第二叶片，上述反转式水泵水轮机的特征在于，上述第一叶片的轮毂轮廓与基准叶片的角度之差(βF)为﹣6度以上且2度以下(但不包括0度)，上述第二叶片的轮毂轮廓与基准叶片的角度之差(βR)为﹣2度以上且8度以下(但不包括0度)，通过使用B‑样条曲线来从上述第一叶轮及第二叶轮的轮毂至叶尖进行插补。

摘要： 本实用新型公开了一种水轮机和水泵水轮机座环，涉及水轮机和水泵水轮机制造技术领域，它包括固定连接的第一对接环和第二对接环，第一对接环包括第一环板，第一环板朝向第二环板的一面沿圆周均匀固定有若干第一拼接导叶，第一拼接导叶与第一环板为一体式结构；第二对接环包括第二环板，第二环板朝向第一环板的一面沿圆周均匀固定有若干第二拼接导叶，第二拼接导叶与第二环板也为一体式结构；第二环板与第一环板相正对，每个第一拼接导叶与一个第二拼接导叶相正对，且焊接固定。焊缝仅为第一拼接导叶和第二拼接导叶之间的焊缝，焊缝相对少，使得焊接和铲磨量相对小。