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。     

低水头贯流式水轮机运行特性数值仿真

通过建立非稳态过程的三维湍流数值模拟方法,设定进口压力呈周期性变化,且在转轮转速处于变化和不变的情况下,对某种新型无调速机构的低水头贯流式水轮机的运行特性进行了数值模拟.数值计算结果表明:在转轮转速随进口压力变化,且进口压力呈振幅为14%的正弦变化时,转速增大和减小的幅度分别为0.76%,0.21%,且其变化趋势滞后进口压力变化1/4周期;而流量的变化在极值处分别增大8%和2.5%;受进口压力变化的影响,转速变化时水轮机效率的下降幅度10.76%大于上升幅度4%.结果同时揭示了在2种情况下,水轮机力矩、流量、功率以及效率随时间的变化规律,并分析了在进口压力变化过程中,机组转轮区子午截面、转轮叶片压力场的瞬变过程,可为电站后期电气控制设备的选型提供参考依据.     

HL240型水轮机的超低水头运行试验

ＨＬ２４０型水轮机在非设计工况超高水头下运行稳定,但超低水头下运行工况国同并无先例。通过翔实的实测试验数据和实际运行经济技术分析,得出在超你水头工况下均等该型号转轮经济可行、技术指标允许的结论。这对使用该型号转轮的水电站,尤其北方常所缺水地区和使用时间较长的水电站有较大的借鉴作用。     

混流式水轮机几个运行参数的确定

1 水轮机吸出高Hs的确定 　　为了保证水轮机在运行中不发生汽蚀，必须对各种特征工况下的吸出高Hs进行验算，并选取其中的最小值。而：     

浅谈农村水电站反击式水轮机低负荷运行

农村水电站多为径流式小型水电站,所采用的水轮机多为小型反击式水轮机。按规程要求,是不允许反击式水轮机在低于其额定出力的50%工况下运行的。但对农村水电站的小型反击式水轮机而言,笔者认为有商讨的必要。1汽蚀对反击式水轮机的危害众所周知,水轮机是水电站中将水能转换成机械能带动发电机工作的惟一设备,其重要性也就可想而知了。而水轮机运行的优劣及其使用寿命的长短,则与“汽蚀”有着极为密切的关系。汽蚀不仅会影响水轮机的运行效率和出力,而且还会产生强烈的振动和噪声,剥落水轮机某些过水部位的表面金属,使之形成蜂窝麻面状,进而…     

异常低水头对水泵水轮机压力脉动的影响

为研究水泵水轮机在异常低水头时的压力脉动特性,采用Realizable k-ε湍流模型对水泵水轮机运行于低水头的4个工况点进行了非定常数值计算,得到了蜗壳进口、导叶后转轮前、尾水管的锥管上游和肘管内侧4个监测点的压力信号,并与试验结果进行对比.重点考察了导叶开度37 mm、单位流量0.865 m³/s工况点的压力脉动时域和频域特征.研究结果表明:在异常低水头下,Realizable k-ε湍流模型能够精确地模拟大开度时水泵水轮机的压力脉动;蜗壳入口的压力脉动比较紊乱,在机组刚开启阶段脉动值较大,蜗壳进口压力脉动主频为转频19.78 Hz,说明在此工况下水泵水轮机蜗壳进口的压力脉动受到下游转轮转动的影响;导叶与转轮之间无叶区的压力脉动受到转轮与活动导叶之间的动静干涉作用,呈周期性变化且其主频为叶片通过频率;由于尾水管内部流动及涡带的作用,尾水管内的压力脉动为低频脉动,其主频约为0.35倍转频.     

水电站低水头、低负荷运行工况的危害分析

论述了水电站低水头、低负荷运行工况的危害，指出为了保证电站机电设备的稳定和安全运行，提高电站的电能和水利综合效益，必须采取合理调度、合理分配负荷等措施。     

广东低水头水电的开发

广东省小水电能源可开发容量为400万kw，现已开发190万kW。这些已开发的电站，大多数为中高水头电站，而未开发的电站，多数为低水头电站。对于低水头小水电站应注意如下几个问题。1坝址的选择坝址宜选择在较开阔的河段上，以利于枢纽建筑物的布置及施工导流的方便。低水头电站一般上游集水面积大，施工导流流量也大，电站常常布置成河床式。此种布置方式必须考虑枢纽布置所要求的河床宽度及施工导流是否方便。如乳源县官溪电站。上游集水面积839km2，施工导流流量为730m3／s。而坝址却选择在河面宽只有60m的狭谷中。该方案需在坝轴线上布…     

低水头滴灌过滤器的研制与应用

为解决传统微灌系统中使用的各种过滤装置孔口堵塞及水头损失较大这一问题,设计了几种不同截面型式的开敞式滤网过滤器,其结构有箱式、圆柱体式及棱柱体式三种型式,并分别对其进行水力性能测试。测试结果表明：额定流量为2 m^3/h时,以圆柱体式结构的滤网过滤器水头损失为最小（7.95 cm）;额定流量为5 m^3/h时,以箱形结构的滤网过滤器水头损失为最小（16.93cm）,两者均满足水头损失在30 cm以下的要求。实践应用结果表明,优选的两种开敞式滤网过滤器具有过滤效果好、水头损失小等优点,对于减缓灌水器堵塞、延长系统寿命发挥了重要作用,是适于低水头微灌系统的一种较为理想的过滤装置。     

低水头径流式水电站设计水头的优

低水头径流式水电站的设计水头的选取与常规电站有着明显不同，本文采用最小二乘法，对水头流量数据进行幂指数和二次多项式拟合，能较准确地初步确定电站的设计水头，再通过对各设计水头方案的技术经济分析比较，优化确定设计水头。     

贯流式水轮机的应用与技术发展的

分析了费流式水轮机的结构特点、技术经济优势以及国内外贯流式水轮机的应用现状，探讨了我国贯流式水轮机的应用前景及技术发展，对我国各类水电资源开发，特别是加强各类费流式水轮机组的技术开发和关键技术研究提出了建议。     

轻小型喷灌机组的运行速率与压力水头损失

为研究轻小型喷灌机组低压喷灌条件下运行速率的合理取值以及工作压力与喷灌机组压力水头损失的关系,以轻小型喷灌机组为研究对象,经过室内喷灌试验,研究了一定工作压力和流量条件下机组的运行速率、灌水定额之间的关系,并对机组的局部水头损失和沿程水头损失进行了分析.结果表明:灌水定额与轻小型喷灌机组的运行速率、工作压力有一定的关系,通过确定灌水定额,能够调制出相应的运行速率.轻小型喷灌机组卷盘车处入口压力增大,喷水车单喷头处的压力也随之增大,但是入口压力增大到一定程度后,单喷头压力的提高幅度减小,因此在机组正常工作范围内,可以通过适当降低机组的入口压力,以减少机组的压力水头损失,节省能耗,降低机组的运行成本.轻小型喷灌机组在中国有广泛的发展前景,该项研究对于中国轻小型喷灌机组的性能改良具有重要意义,为轻小型喷灌机组的发展提供参考依据.     

低水头电站设计的几点体会

梅州市位于广东省东北部，韩江一级支流梅江从梅州市经过，控制集雨面积13 929 km2，全长约307 km，天然落差约60 m，水力资源丰富。梅江流域沿河两岸为平原人口、耕地集中，且为人多地少的地区，在梅江干流兴建高坝大库拦洪缺乏现实性，故自1977年以来的历次规划，对梅江干支流的水电开发任务均为结合航运进行低水头径流式电站开发。下面就在低水头电站设计中的几点体会简述如下。 1 泄水闸规模的确定 在梅州市开发低水头电站的设计中，经分析发现，回水线具有如下的特点：在一定的蓄水位条件下，小流量的回水终点离坝址远，大流量的回水终点离坝址近，闸门全开泄洪时，回水终点移至坝前。根据《水库淹没处理规范》规定：淹没耕地的设计洪水标准为2～5年，淹没居民点的设计洪水标准为10～20年；回水末端的设计终点位置，在回水曲线不高于同频率天然水面线0.3 m的范围内。依上所述，为了减少正常蓄水位以上的淹没赔偿，泄水闸泄洪规模按渲泄十年一遇洪水时闸前水位壅高不超过建闸前天然水位0.3 m确定。     

超低水头竖井贯流式水轮机转轮数值模拟优化

结合江苏苏北某电站,研究开发了一种设计水头为2 m左右的超低水头竖井贯流式水轮机．基于Navier-Stokes方程,采用SIMPLEC算法对该竖井贯流式水轮机全流道三维定常不可压湍流流场进行了数值模拟,分析了超低水头转轮叶片翼形、直径及安放角对水轮机性能的影响．分析了多个方案的水力性能,选出了最佳的水轮机转轮．结果表明:在满足电站设计要求的情况下,翼型优化后,转轮直径为175 m、叶片安放角为23°时的水轮机,在效率、水力损失等方面都表现出最佳的性能:该超低水头竖井贯流式水轮机在导叶开度为65°,设计水头为21 m时,数值模拟出的流量为1005 m3／s,效率最高为876％．以GD-WS-35水轮机模型试验研究该水轮机的能量性能,在设计工况下,对数值模拟效率最高的水轮机方案试验的结果:模型装置的流量为0398 m3／s,效率为8334％;按原模型转换规律转换为原型装置数据,则流量为996 m3／s,效率为8514％;数值模拟效率比模型试验效率的结果略高,误差范围为±3％．     

混流式水轮机低负荷运行非定常特性研究

水轮机长期运行在低负荷区域,会导致水电机组出现振动大,水流流态不良等情况,继而导致转轮叶片出现裂纹、机组发生汽蚀。为了探究机组内部不同部位的流动特性以及压力脉动特性,对某电站混流式水力发电机组进行三维建模,基于雷诺时均N-S方程,采用标准SST k-ω湍流模型,对额定工况以及低负荷工况（45%额定工况）进行定常和非定常求解计算。结果表明：低负荷工况下,导叶内流体的流动情况较差,主要是因为导叶开度的变化使水流不能够充分进入到转轮中,转轮上冠附近压力变化较乱,没有按规律减小,能量转换情况差,从而导致效率降低。由压力脉动结果可知：活动导叶处的最大振幅为固定导叶处最大振幅的3倍以上,说明越靠近转轮处,动静干涉的作用越明显;转轮内的最大振幅为导叶处最大振幅的数倍;低负荷工况下的压力脉动振幅大多时候比额定工况下的最大振幅高很多,说明低负荷工况下的稳定性较差。本文的结果为混流式水轮机组低负荷安全运行范围设定提供一定的理论基础。     

设备与市场低水头电站水轮发电机

通过对国内齿轮增速箱设计制造水平、齿轮增速箱设计制造业绩和广东省内部分低水头电站采用齿轮增速箱的技术经济性分析，说明水轮发电机组采用齿轮增速箱联接是解决低水头电站水轮发电机组造价过高的一个可行的办法     

低水头电站水轮发电机组的选型

通过对国内齿轮增速箱设计制造水平、齿轮增速箱设计制造业绩和广东省内部分低水头电站采用齿轮增速箱的技术经济性分析，说明水轮发电机组采用齿轮增速箱联接是解决低水头电站水轮发电机组造价过高的一个可行的办法。     

小型水电站水轮机改造研究与实践

小型水轮机由于存在设计不合理、技术手段落后、机电设备陈旧老化和效率低等问题,具有改造的必要性.从小型水电站水轮机存在的主要问题出发,提出了水轮机改造的措施、改造的技术途径,以及在改造中应注意的问题.并由此指导工程实际,得到了满意的结果.     

低水头滴灌系统研究

本文提出了一种低水头滴灌系统,对该系统的关键设备－首部控制塔、管材和灌水器进行了选型和研制。系统以水的重力为动力,将灌溉水通过田间管理网和灌水器直接输送到作物的根区。同时对该系统特有的小流量线源土壤水分入渗进行了试验研究,总结了湿润锋位置与灌溉时间的关系,为系统的规划设计提供了依据,提出了低水头滴灌系统的几种典型事的设计方案,并与常规滴灌系统在经济性上进行了对比分析。