中小型水轮机磨蚀及防护方法

水轮机磨蚀是指水轮机在气蚀破坏与泥沙磨损的联合作用下的一种破坏现象,水轮机过流部件的磨蚀严重影响机组的稳定运行,增加机组维修成本,最终影响电站的经济效益,解决水轮机过流部件的磨蚀问题至关重要。文章从中小型电站机组的角度介绍了水轮机过流部件的磨蚀特征、磨损机理以及表面防护措施。     

原型水轮机磨损与汽蚀的初步调查分析

水轮机汽蚀破坏是水电站运行中普遍存在的问题之一,而在多泥砂河流上修建的水电站,由于泥砂的存在,水轮机要受到汽蚀和泥砂磨损的联合作用,使汽蚀和泥砂磨损相互影响,形成恶性循环,更促进水轮机过流部件被侵蚀破坏的发展。故对水轮机汽蚀和泥砂磨损以及汽蚀与泥砂磨损的相互影响关系等问题的研究,就愈来愈被人们所注意。过去国内外学者曾进行过不少这方面的研究工作,也取得了不少成果,但至今仍是     

三峡水轮机转轮中三维空化流动的解析理论与方法

为了提高三峡水电站水轮机的空化性能,提出了水轮机转轮三维空化流场的分析理论与方法,通过数值模拟首次实现了混流式水轮机转轮内三维空化流场和叶片上三维空穴匹配的预测。将流面Ｓ１保角变换成圆柱或环列翼栅,用非线性贴体面元奇点法解映射二维平面上翼栅的空化流动。采用流线曲率法计算有厚叶片Ｓ２流面的流动。对流面Ｓ１与Ｓ２空化流解进行迭代计算,以最终确定转轮中三维空化流场。计算结果表明它适用于任何一种型式的反击     

导叶对双流道水力透平机性能的影响

参考低比转速混流式水轮机的叶片设计原理与双吸泵的结构型式,设计出一种卧式双流道混流式水力透平机,对导水部件采用4种不同翼型导叶的方案进行了探讨,从定性和定量2个方面评价了各方案水力透平机性能的好坏.结果表明:利用传统的头部较厚的导叶不利于水流绕流,在引、导水部件处能量损失严重,而添加头部修型的负曲率导叶的水力透平机效率最优,且转轮叶片面上的流场分布非常理想,确定其为该设计要求下水力透平机的导叶叶型,为将来水力透平机的结构优化和性能预测提供了理论依据.     

混流式水轮机全流道三维数值模拟

基于CFD计算软件,以N-S方程为控制方程,采用Sparlart-Allmaras湍流模型和结构化网格,对蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮及尾水管等过流部件进行了全过流部件的三维数值模拟.利用NUMECA自带后处理模块CFView,对原转轮流道内速度矢量分布和静态压力分布的流场进行分析,解释了其设计中的不足及由此产生的过流能力差和效率低等问题.据此在不改变其它过流部件的前提下,提出了只对转轮进行了改造的措施,经验证取得良好的效果.     

基于内特性法的水轮机完整综合特性曲线

为解决目前水轮机过渡过程计算中确定水轮机边界条件时通常使用的外特性法和内特性法的不足之处,结合这2种方法的优点,提出一种在水轮机过渡过程计算中处理水轮机边界条件的方法,即根据综合特性曲线的数据,利用统计分析方法和水轮机基本理论公式,计算水轮机基于内特性解析方程的基本参数,如出流角α、转轮出口安放角β、转轮出口相对宽度b2、导叶相对高度b0、转轮出口相对半径r2,在特性曲线上的规律。将求得的结果用于我国某电站机组甩负荷过渡过程的计算,得出了变量随时间的变化规律,计算结果与实际情况相符合。这种外特性法和内特性法相结合的方法,弥补了单独采用内特性法或外特性法计算特性曲线存在的问题,而且对小开度区特性曲线的研究具有一定的参考价值。     

混流式水轮机导叶绕流的三维湍流数值模拟

在现有水轮机引水元件（包括导叶）内部流场数值计算方法和设计理论的基础上，基于Navier-Stokes方程和标准的κ-ε紊流模型，采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLEC算法对一模型机的蜗壳、座环和导叶进行了联合计算。计算结果表明：混流式水轮机导叶叶间流道中的水流运动沿周向呈周期性变化．叶道中间水流速度较大，越靠近叶片速度越小；随着导叶开度的增大，水流切向速度减小，径向速度增大，导叶出口的水流角增大；导叶出口水流速度及环量分布不均匀，与工况变化有关，进行转轮及全流道三维湍流计算时应考虑这一因素；叶型表面水流速度和压力分布随导叶开度变化的规律比较复杂。     

浅谈葠窝水电厂3号机组的增容改造

葠窝水电厂3号混流式机组增容改造在水轮机设计上采用新叶型、减少叶片数、曲线型上冠、减小迷宫环间隙、不镑钢材质等来提高水轮机效率、增大过流能力、改善气蚀性能；发电机更新线圈与铁芯，进行理论电磁计算、机械强度计算等保证机组性能。改造后各项技术参数指标符合国标要求。     

混流式水轮机蜗壳·导叶及转轮内部水流的二维与三维数值模拟比较分析

基于N-S方程和标准k-ε紊流模型,采用CFD计算流体力学软件对HLA616-WJ-55混流式水轮机原型机的蜗壳、导叶及转轮内部水流进行二维定常数值模拟,并与同型式水轮机的蜗壳、导叶及转轮内部流动三维数值模拟结果进行比较分析。结果表明,二维与三维蜗壳内部流动的规律基本一致,压力分布和速度分布比较均匀,流动状况较为理想。二维CFD分析能较全面地预测水轮机蜗壳、导叶及转轮内部流场的结构,数值模拟结果对水轮机选型和优化设计均具有重要的指导意义。     

靖西天在气管道穿越段的断裂分析

靖西天然气管道在陕西省富县洛河穿越处发生了断裂，通过实地勘察，对水流泥沙条件及设计方面存的问题进行了分析，指出了管道埋设位置不利以及设计配重和设计埋深低，是造成管道断裂的主要原因，建议在管道穿越多沙河流时，一定要按高含沙水流特点进行了设计埋深的研究和计算。     

基于现代最优控制理论的轴流涡轮级S2流面优化设计计算方法探讨

把数学规划论和现代最优控制论引入了轴流涡轮级的优化设计。采用非线性数学规划条件极值问题的求解方法进行了轴流涡轮级子午面几何通道形状及叶片几何参数的最优化设计，再在优化了的子午面几何通道内建立包括涡轮级内所有性能参量的最优流型命题的物理模型及其数学表达式，并归化为一个在给定初始状态、自变量终端固定、部分状态变量终端受有约束的条件下使级的输出功率最大的最优控制问题，应用“代价函数法”及“共轭梯度法”计算得到符合给定约束条件并使目标函数取极值的最优环量分布，结果令人满意。     

燃气轮机可转导叶部套保养工作实践

分析了濮阳首站轴流燃气轮机串联压缩机组可转导叶部套发生故障的原因。根据可转导叶部套的结构和故障特点,提出了通过保养的方法改善并提高可转导叶部套的工作可靠性的几种方法,并对这几种保养方法进行了定性分析和实践总结。     

平面叶栅轴流涡轮设计冲角的确定

通过分析最高效率点的实际液流平均进口方向,提出了流道中线决定实际设计的液流平均流动方向的观点,分析了实际机械性能与设计存在偏差的原因,较好解决了涡轮叶片在传统设计过程中冲角选择的问题,从而提高了涡轮设计的正确性,其结论对其他同类涡轮机械的叶片造型设计也具有很好的参考价值。     

叶轮机械级几何参数的最优化设计

在研究非线性数学规划条件极值问题求解方法的基础上,将最优化设计计算方法用于径,轴流涡轮以及压气机级叶片几何参数和１元气动热力学最优化设计对径,轴流涡轮的最优化设计命题建立了完善的物理模型和数学表达式,采用ＳＵＭＴ外点法将有不等式约束条件极值问题处理成无约束最优化设计问题,并用ＤＦＰ并轭方向法求解,文中提供了径轴流涡轮１元最优化设计的算例,本方法还可以方便地通过改变待优化目标函数推广到其他工程的最优     

对称翼型导叶的轴流泵数值模拟

针对农业灌溉中对轴流泵性能的要求,为了更深入的研究该轴流泵的性能特性,研究了NACA0006对称翼型导叶的轴流泵性能,利用计算流体动力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法对该轴流泵进行数值模拟。通过对其进行数值计算和对比分析表明,设计工况下的数据值不仅与Fluent软件模拟的数据值相对误差为1.9%,并且应用Fluent软件模拟计算得到泵的性能曲线与性能实验的结果吻合较好,证明了在轴流泵导叶设计中,NACA0006翼型不仅结构简单、适用性良好,而且取得了更高的效率。     

部件性能退化对燃气轮机运行状态的影响

燃气轮机在运行过程中常常因压气机积垢、涡轮腐蚀及侵蚀等问题导致部件性能衰退,对整机运行状态造成消极影响。基于性能仿真模型,研究了用于天然气管道的LM2500+SAC 型燃气轮机的高压压气机、高压涡轮、动力涡轮等部件在等熵效率衰减和通流能力变化时,其高压压气机喘振裕度、最大允许输出功率及热循环效率的变化情况。仿真结果表明:高压压气机、高压涡轮等熵效率衰减均会导致燃气轮机最大允许输出功率明显下降,且热循环效率随之降低,但部件通流能力的变化对整机性能的影响较小;为双转子航改型燃气轮机配备具有可转导叶的动力涡轮后,通过增加其通流能力和燃料气供应量,能够有效提升处于亚健康状态机组的最大允许输出功率。研究结果可为故障部件定位和燃气轮机运行优化提供参考。     

浑水低压管道输水灌溉的试验

浑水低压管道输水灌溉工程设计中,由于缺乏相关计算依据,其临界不淤流速多借用有关管道输送的临界不淤流速公式计算确定,管道阻力损失计算一般直接利用清水管道计算公式,因此其计算误差较大,适用性和可靠性差。针对管道输水灌溉的特点,给出了浑水低压管道输水灌溉的临界不淤流速的定义,进行了不同含沙量下管道临界不淤流速和阻力损失试验。结果表明:含沙量对临界不淤流速有明显的影响,当管径和泥沙容重一定时,临界不淤流速随着浑水含沙量增大而增大;浑水阻力损失随着流速和含沙量的增大而增大。同时,整理分析试验数据,得出了浑水低压管道输水灌溉临界不淤流速和阻力损失经验计算公式。     

螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置试验台的研制

针对轴流脱粒机在实际生产中的广泛应用和人们对于脱粒机理的研究还不深入的现状,结合国内外同类技术研究经验,研制了螺旋叶片带板齿式轴流脱粒与分离装置试验台。该试验台可进行轴流脱粒与分离装置工作性能和结构参数的试验与研究,可用于科研、教学和生产等部门。