水轮机活动导叶泥沙磨损试验研究

为预估新疆某在建的高水头、多泥沙电站水轮机活动导叶的泥沙磨损状况,为水轮机过流部件选材及防护方案的制订提供翔实的数据,借助水轮机CFD的全流场计算结果,提出一种基于流场相似的绕流式的试验方法,研究了水轮机活动导叶的泥沙磨损部位分布规律。根据该电站的过机泥沙及过流部件流场,对相应泥沙含量和过流条件下过流部件两种备选材料(ZG0Cr13Ni4Mo、ZG06Cr13Ni5Mo)进行了试验。通过试验研究获得了该水轮机在典型小流量工况下、一定含沙浓度条件下试件表面的磨损深度,并采用非线性拟合方法率定出两种材料在小流量工况下的磨损率公式。结果表明ZG0Cr13Ni4Mo材料比ZG06Cr13Ni5Mo材料的抗磨性能略优,并通过所得磨损率公式对电站在不同工况下运行两年的活动导叶磨损量进行了预估,为电站水轮机过流部件设计的提供参考。     

水轮机过流部件抗磨蚀的新技术

该文针对河北省引水式电站水轮机磨蚀严重问题，应用非金属抗磨材料涂层防护水轮机过流部件效果明显，并推广应用取得了显著经济效益。     

多泥沙河流水轮机的磨蚀与防护技

水轮机磨蚀一直是困扰多泥沙河流上水电站安全运行的难题,通过分析泥沙磨蚀的特性,水轮机磨蚀的破坏特征,提出了关于水轮机过流表面防护、减少过机泥沙、机组检修策略与方法等方面的水轮机泥沙磨蚀的防护措施,为我国其他多泥沙河流水轮机的磨蚀防护提供了理论依据,对提高我国水电站的安全运行和经济效益具有重要的意义。     

水轮机泥沙磨损两相湍流场数值模拟

为研究水轮机内部泥沙磨损的固液两相流动特性,应用基于计算多相流动力学理论中欧拉-欧拉方法的代数滑移混合多相流模型,采用多面体网格技术、标准k-ε湍流模型和压力速度耦合的SIMPLEC算法,转动区域应用多重参考系模型,对混流式水轮机全流道进行了三维定常泥沙磨损两相湍流场的数值模拟.利用商业CFD求解器ANSYS Fluent,获得了小开度工况下水轮机泥沙磨损发生的部位与程度,分析水轮机流道内泥沙磨损的特征规律,其中叶片上泥沙颗粒分布模拟结果与真机转轮实际磨损情况相符,表明该方法可以准确预测水轮机各过流部件的泥沙磨损情况,对揭示泥沙颗粒与水相互作用的固液两相湍流场诱发水轮机振动的影响机理及解决工程实际问题具有重要的意义,而且具有较高的工程应用价值.     

黄河二号离心泵抗磨蚀措施初探

简述了泥沙对水泵过流部件磨蚀的影响，特别是泥沙磨蚀和空蚀的联合作用导致水泵过流部件的严重破坏。针对黄河二号离心泵在高含沙水流运行条件下磨蚀破坏的基本形式和主要部位，结合多年抗磨蚀研究成果，分析了磨蚀的有关成因，提出了“避”、“抗”相结合的综合防治措施，其中包括降低叶轮单级扬程，减小其相对水流速度；增加副叶片，降低密封间隙处水流的速度和压力；采用抗磨材质和抗磨涂层等。     

水轮机导叶磨蚀模型试验研究

针对水轮机过流部件的磨蚀破坏问题设计了模型试验。采用ARC高含量陶瓷涂层材料和金属材料表面纳米化技术进行水轮机导叶浑水冲击模型试验。金属材料表面纳米化和ARC高含量陶瓷涂层相比,前者抗磨蚀的性能较后者更强。高含量陶瓷涂层与母材的粘结牢固,没有出现涂层大块脱落和裂缝现象。试验结果对水电站水轮机的磨蚀防护重要的参考价值。     

多沙水流抽水站水泵磨损与减磨措施

本文根据对黄河干流沿岸及主要支流数十座抽水站的调研,对不同泵型的部件磨损与气蚀问题进行了分析;关于含沙量高低与泥沙粒径大小对水泵磨损的关系、气蚀对磨损的影响、取水布置不当对磨蚀影响等进行了探讨。在总结成功经验的基础上,从处理泥沙、取水布置、改进水泵结构、抗磨材质等方面,提出了防止与减轻水泵磨损的措施,可供设计运行参考。     

贯流式水轮机固液两相数值模拟

为了研究不同泥沙直径对贯流式水轮机全流道磨损情况,基于雷诺时均N-S方程,采用欧拉-拉格朗日法并结合多面体网格技术、Realizable k-ε Two-layer湍流模型对贯流式水轮机全流道进行三维非定常固液两相流数值模拟.结果表明:同一泥沙浓度下随着泥沙直径的增大,进水管道上端面磨损较小而下端面磨损较大,当泥沙直径为0.2 mm时下端面最大磨损率达到0.000 795 kg/(m²·s);活动导叶和尾水管磨损区域随着泥沙直径的增大逐渐减小,当泥沙直径为0.01 mm时活动导叶最大磨损率为0.004 600 kg/(m²·s),主要磨损区域为导叶吸力面,尾水管最大磨损率为0.000 540 kg/(m²·s);转轮最大磨损率随着泥沙直径的增大逐渐变小,当泥沙直径为0.01 mm时,转轮最大磨损率为0.062 200 kg/(m²·s),主要磨损区域为叶片出水边和靠近轮毂处.机组在运行过程中,磨损最严重的部件是转轮,当泥沙直径为0.05 mm时,转轮体整体磨损率达到了5.750 000 kg/(m²·s),应避免转轮长时间在小直径泥沙下运行,导致磨损加剧.     

冲击式水轮机喷射机构优选与磨损特性分析

为探索冲击式水轮机喷射机构水力性能和泥沙磨损特性，以500 MW冲击式水轮机为例，结合VOF模型和离散项模型对喷射机构内水气沙三相流进行了数值计算，求解得出不同喷针/喷嘴锥角喷射机构效率和流量，得到了喷射机构在不同开度下的流动特性和泥沙磨损特性，并结合实际电站磨损情况进行对比分析。结果表明：喷针/喷嘴锥角为45°/62°组合的喷射机构具有更好的调节性能。在额定开度下，喷射机构的水力效率达98.5%，比小容量机组的效率略高，随着开度的减小，效率有所下降。支撑肋导致喷射机构内形成附着涡并向出口发展，使颗粒撞击速度增加，从而对喷针表面造成不对称磨损，喷嘴磨损主要发生在出口边附近。附着涡致使速度场分布不均，导致喷嘴出口处水流卷吸空气形成了漩涡，致使泥沙颗粒发生“逃逸”现象。研究成果可为冲击式水轮机的设计和运行提供参考。     

关口水电站双室式压力前池设计

山区性河流上修建径流引水式水电站，面临泥沙问题，泥沙对水工建筑物的影响和对水轮机的严重磨损，使汽蚀现象加剧。该文着重以关口水电站压力前池的设计为例，讨论了如何有效地防止泥沙进入压力管，从而减少因泥沙而造成的损失。     

关口水电站双室式压力前池设计

山区性河流上修建径流引水式水电站，面临泥沙问题，泥沙对水工建筑物的影响和对水轮机的严重磨损，使汽蚀现象加剧，该文着重以关口水电站压力前池的设计为例，讨论了如何有效地防止泥沙进行坟力管，从而减少因泥沙而造成的损失。     

我国水轮机磨蚀研究及防护、治理

水轮机磨蚀是指水轮机在汽蚀破坏与泥沙磨损的联合作用下的破坏现象，它是长期困扰运行在多泥沙河流上水电站的一个难题。多年来，不少水利水电工程技术人员和科研工作者做了大量的研究工作，从磨蚀产生的机理到防止或减轻其破坏的防护技术、以及磨蚀发生后的事后治理技术都取得了一定的进展。对我国近年来关于磨蚀研究的成果及防护、治理技术进行了归纳和综述，提出了三个方面五个环节减轻或消除磨蚀破坏的基本措施，以及对易发生磨蚀部位采用高抗磨蚀材料进行防护、治理的措施。为水电站设计、运行管理人员提供参考。     

深海扬矿泵磨损特性的两相流数值模拟预测

针对深海扬矿泵的磨损问题,采用Euler-Lagrange两相流模型对泵内流场进行模拟,并与试验结果进行对比,以验证仿真模型的准确性.采用专业旋转机械造型软件BladeGen对叶轮和导叶造型.基于CFX流体分析软件,应用Finnie磨损模型研究深海扬矿泵在不同的流量、转速以及输送不同颗粒体积分数下过流部件的磨损速率,并获得泵内流场颗粒轨迹分布图.结果表明:随着流量的增大,扬矿泵叶轮过流部件的磨损速率增大,但导叶过流部件的磨损速率变化并不明显.这是导叶式渣浆泵与蜗壳式渣浆泵的不同之处.当转速或颗粒体积分数提高时,叶轮和导叶过流部件的磨损速率迅速增大;与导叶相比,叶轮过流部件的磨损速率明显更大,其中叶轮压力面磨损最为严重.根据等寿命设计原则,叶轮过流部件应选用更耐磨损的材料.     

长短叶片混流式水轮机转轮内部流场数值模拟研究

多泥沙河流运行的水轮机的泥沙磨损一般都很严重,尤其是高水头混流式水轮机。本研究对一多泥沙河流上的高水头长短叶片混流式水轮机的内部流动特性进行了数值预测。数值结果表明,小流量和设计工况下,水轮机流场及压力分布均较为平稳,泥沙浓度最高区域位于叶片头部及出口靠近下环处,泥沙速度最高区域位于长叶片背面,设计工况下转轮长短叶片表面泥沙速度明显高于小流量工况。根据转轮叶片表面的泥沙浓度分布和流动特性情况,可以进一步预测水轮机转轮叶片的磨损情况,为多泥沙河流电站水轮机泥沙磨损研究提供参考依据。     

混流式水轮机全流道三维流场数值

基于Realizable 双方程湍流模型和三维时均N—S方程,进行了混流式水轮机全流道的三维定常湍流计算。捕捉到了水轮机各过流部件内的流场和尾水管内的涡旋结构等流动信息。结果表明,水轮机的全流道CFD分析能够较为准确地预测出水轮机过流部件内的性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。     

破碎超硬石英岩抗磨铸件的研究

人工破碎砂石料在许多大型水电站大坝工程、冶金矿山及建筑工程中已得到广泛应用。人工砂石料由石英岩、石英砂岩、板岩等组成。岩石坚硬致密，抗压强度为250～300MPa，SiO2含量高达85％～94％，硬度为莫氏7级以上，属超硬石英岩。在该砂石料生产系统中，主要破碎设备是诺里冲APK40单转子反击式破碎机，其主机及抗磨配件从国外引进．为此，本项目承担了耐磨件的国产化研究工作。一、破碎机理及磨损失效分析根据反击式破碎机破碎物料的原理，其耐磨配件属凿削型磨料磨损，这种磨损是表面应变和机械应变较强的沟槽磨损。沟槽的形成是由于磨…     

灯泡混流式水轮机过流通道几何尺

从最佳的水力性能和水流运动规律出发，对灯泡混流式这种新型水轮机的过流通道进行分析研究，优化出了灯泡混流式水轮机过流通道的几何形状及尺寸系列，为这种新型水轮机的产品开发和设计提供了重要资料,同时认为灯泡混流式水轮机的最佳应用水头范围为20～300m。     

水力机械过流部件表面涂护技术的应用研究

叙述了抗磨蚀材料的我省泥浆泵,水泵过流部件表面的应用研究情况,探讨探索研究了改善水力机械汽蚀磨损状况和和延长使用寿命的有效方法。     

我国水轮机磨蚀研究及防护、治理技术的进展

水轮机磨蚀是指水轮机在汽蚀破坏与泥沙磨损的联合作用下的破坏现象,它是长期困扰运行在多泥沙河流上水电站的一个难题.多年来,不少水利水电工程技术人员和科研工作者做了大量的研究工作,从磨蚀产生的机理到防止或减轻其破坏的防护技术,以及磨蚀发生后的事后治理技术都取得了一定的进展.对我国近年来关于磨蚀研究的成果及防护、治理技术进行了归纳和综述,提出了3个方面5个环节减轻或消除磨蚀破坏的基本措施,以及时易发生磨蚀部位采用高抗磨蚀材料进行防护、治理的措施.为水电站设计、运行管理人员提供参考.     

浅析过机水流指标与水轮机的磨蚀

在我国大型水电站的巨型水轮机运转过程中,水轮机所受到的磨蚀日益严重以及磨蚀机理极其复杂的情况下。通过采集,统计,分析过机水流指标在水轮机不同磨蚀机理中的影响作用;水轮机的不同磨蚀部位,磨蚀形态以及磨蚀强度随时间的变化规律;现有的主流磨蚀公式存在的优点与不足以及不同磨蚀部位由于磨蚀机理不同而对材料抗磨蚀强度随时间变化进行不同的定义。结果表明,大型水电站的巨型水轮机过机水流指标,磨蚀机理,不同磨蚀部位的形态与抗磨蚀能力的采集统计,为数值模拟重构以及检修机制的转变提供了更加真实可靠的依据。采集,统计,分析影响水轮机磨蚀的各种因素符合更深入地分析水轮机磨蚀机理,数值模拟重构以及检修机制转变的要求。