水泵水轮机泵工况轴向力特性分析与改善

水泵水轮机是抽水蓄能电站的核心部件,水泵水轮机的轴向力特性对其运行稳定性与安全性具有主要影响。作为一种典型的立式机组,为防止抬机事故的发生,机组转轮部分需要具有向下的轴向力,但在泵工况下,该轴向力容易过大,并可能引起机组下沉。采用计算流体动力学方法,研究分析抽水蓄能水泵水轮机泵工况不同流量与活动导叶开度下的轴向力特性。研究结果表明,在泵小流量、小导叶开度、高扬程的工况下,向下的轴向力较大;采用对称布置的均压管路连接转轮上冠腔体与尾水管,轴向力变为轻微向上,扬程与水力效率无显著变化,有效解决了机组泵工况向下轴向力较大的问题,机组运行的安全性与稳定性得到了显著提高。     

基于SOA的水轮机调速系统PID参数优化

针对现有优化方法复杂、易陷入局部最优等问题,为水轮机调速系统提出了一种基于人群搜索算法的比例-积分-微分控制参数优化方法.为验证该算法的可行性,建立了水轮机调速系统非线性模型,选取水轮发电机组转速偏差的积分时间绝对误差指标作为目标函数进行优化.为验证优化结果的有效性,将人群搜索算法的控制效果与参考文献中粒子群算法的控制效果进行了对比分析.仿真结果表明,在5%频率扰动下,人群搜索算法自第29次迭代起已收敛,经其优化的系统能在8秒内趋于稳定,此时系统的超调量为1.6%;在10%负荷扰动下,人群搜索算法自第25次迭代起已收敛,其优化效果与粒子群算法优化效果基本相同,两者均在10秒内让系统趋于稳定,但人群搜索算法优化的积分时间绝对误差指标比粒子群算法优化的积分时间绝对误差指标小,表明人群搜索算法具有更好的搜索功能,在一定程度上改善了孤网运行条件下机组的动态性能.     

转轮下环间隙对混流式水轮机内部流动特性的影响

水轮机转轮间隙内的泄漏涡、泄漏流等复杂的湍流易影响水轮机的性能与稳定性。为了分析下环间隙对混流式水轮机能量特性和内部流态的影响,该文基于N-S方程和SST湍流模型,考虑了0.6 Qd(Qd为设计流量工况)、0.8 Qd、Qd、1.2 Qd共4种流量工况,对5种下环间隙下的混流式水轮机模型机进行三维全流道数值计算。通过对比不同下环间隙方案对混流式水轮机效率与容积损失的影响,结合不同水轮机内部流场特征,分析下环间隙与水轮机性能的关系。计算结果表明:下环间隙由0.4 mm增大到1.3 mm,机组泄漏量增大,水轮机效率整体呈下降趋势。其中,当机组在小流量0.6 Qd工况运行时,间隙对水轮机能量特性影响最为明显,效率下降了4.1个百分点。当机组在小流量0.6 Qd与0.8 Qd工况运行时,下环间隙增大,间隙内部流场与尾水管内部流场呈现小幅度恶化;当机组在大流量1.2 Qd工况运行时,下环间隙增大,转轮叶片吸力面压力分布以及尾水管内部流场均得到改善。该研究可为混流式水轮机结构设计提供有效参考。     

考虑地震载荷作用的水电机组转动部件强度分析

近年地震多发,震中地区的水电机组均受到不同程度的损坏。为研究地震后机组运行的可靠性,根据恢复运行后其运行条件和方式较灾前变化情况,把承受转动部件的上机架纳入分析对象,对应不同工况在上机架上采用应变片测试来验证计算分析的正确性。为了准确计算转动部件承受的载荷,采用CFD对水轮机内部流场进行三维数值模拟,将流场的计算结果作为结构场的初始条件。以地震力和地震加速度两种方式加载地震载荷,采用单向流固耦合方法对各部件进行地震载荷下的仿真计算与工程实测数据对比发现二者吻合较好。结果表明,文章采用的方法能正确评估水轮机结构强度,对机组灾后运行安全性分析有一定指导作用。     

中小型混流式水轮机转轮优化改造方法及CFD分析

为了达到提升中小型混流式水轮机组出力和效率的目的。本文在对比了目前3种主要改造方法的特点之后,选择翼型重新设计的方法对某电站的混流式水轮机组进行优化改造。最后,通过CFD分析验证了改造后的机组水力性能。结果显示,重新设计翼型后的转轮,提升了机组的水力特性,水轮机内部流场比较顺畅,压力分布也比较良好,且负压区域较好,具有良好的抗汽蚀性。为后续相关机组的优化改造提供了参考依据。     

小型水轮机低水头运行的可行性分析与实践

从安全、经济的技术要求出发,任何一种水轮机的适用水头都有一定的范围。当水轮机在低水头运行时,不仅出力和效率显著降低,而且其运行稳定性也下降。本文就清溪二级水电站水轮机低水头运行的可行性进行分析,并介绍采取加强尾水管自然补气的措施来提高水轮机低水头运行稳定性的实践经验。     

灯泡贯流式机组调速器的特殊控制

灯泡贯流式机组与轴流转桨式机组在运用工况上有众多的不同，其要求的水位控制、涌浪控制、非协联工况的泄流控制等功能对于轴流转桨式机组不涉及的。针对这些特点从水轮机调速器的角度对适应于灯泡贯流式机组的特殊运行工况控制策略进行研究。     

农村小水电站机组增容改造的方法

我国在20世纪70年代兴建的小水电站已运行了几十年，随着新技术与新材料的应用，对老电站进行增容改造，提高电站的调峰能力是提高电站和县电网经济效益的关键措施之一。介绍了机组增容改造的方法和实际应用中应注意的问题。     

水泵水轮机流动可视化图像解析系

主要介绍了自行开发的水泵水轮机流动可视化图像的解析原理，并就示踪物的追踪与最佳相关域的确定问题进行了深入的分析，介绍了图像解析的程序设计的思想与功能。试验与计算结果表明本套软件适合于旋转的流体机械的流场图像的解析计算。     

水泵与水轮机空化状态监测与诊断的研究进展

影响水泵与水轮机使用寿命与性能的主要问题是空化空蚀现象，在现场监测与分析水泵与水轮机的空化状态是空化空蚀研究的重要领域，根据国外对空化监测与分析的最新研究成果和背景噪声的处理手段。介绍了空化监测与分析的新方法，肉加速度计与声压计测得的空化信号时域图，功率谱图和归一化谱图中，反映了出空化发生的特征，信号处理方法的意义。