观音寺电站水轮机转轮改型设计的经验

介绍ＨＬ７０２转轮在观音寺电站的使用情况，针对观音寺电站设计出替代转轮，新转轮在观音寺水电站２号水轮机上实际应用结果表明，在电站工况不变和未采取其他措施情况下，新转轮使原机组功率增容相对幅值达１６．１３％。新转轮完全可替代老的ＨＬ７０２型号水轮机转轮。     

贯流混流式水轮机的设计

介绍了贯流混流式水轮机的基本原理、水力性能、水流运动规律及其过流部件的水力设计理论，并根据这些理论进行了转轮的系列开发及实验研究，完善结构设计，推出了3个水头段8个转轮系列的小型机组，可替代中小型水电站应用最广泛的混流式水轮机。     

混流式水轮机叶片进出水边外延方法

在混流式水轮机叶片改型中，为了改变转轮的单位转速、单位流量及出口环量，经常需要延长叶片进出水边。根据延长叶片进出水边的基本原理和混流式水轮机的特点，研究出了一种实用的外延方法，该方法对圆头叶片外延同样实用。同时，对改型后的误差进行了分析。岩滩电站的改型试验取得了预期的效果。     

混流式水轮机叶片进出水边外延方

在混流式水轮机叶片改型中，为了改革转轮的单位转速、单位流量及出口环量，经常需要延长叶片进出水边，根据混流式水轮机的特点，研究出一种实用的外延方法，该方法对圆头叶片外延同样实用，经过大量的实际应用，证明该方法简单、实用、有效，获得了一批优秀成果。     

卧轴双转轮混流式水轮机的优化设计

采用CFD计算分析了国外某电站的卧轴双转轮混流式水轮机组效率较低、空化性能较差的原因：主要是流道复杂,水流不畅,导致水力损失较大.由于不允许对流道进行调整,因而只能对转轮部分进行优化研究.转轮优化从3个方面进行：采用不同的叶片翼型、调整转轮上冠线的曲度和左右转轮叶片位置.基于N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,采用SIMPLIC算法,对优化后水轮机的全流道进行了三维定常湍流计算,获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的性能.计算结果表明：采用Ⅲ型叶片转轮、B形上冠线,并且当左右2个转轮叶片位置不同这一方案时,水轮机过流量增大到28.55 m3/s,左转轮效率达92.24%,右转轮效率达91.78%.同时分析了计算转轮上的绝对压力值,得到了分别采用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型叶片转轮的空化情况,结果表明：Ⅲ型叶片转轮的空化性能最好.     

矶头水电站水轮机改型的探讨

针对矶头水电站出力不足的主要原因－－电站工作水头达不到水轮机设计水头和水轮机效率低，提出了只用新型转轮更换原有转轮，从而提高效率、流量和出力的技术改造措施，并就采用ＨＬＤ７５新型转轮的技术改造方案进行了探讨。     

溪洛渡水电站巨型混流式水轮机水力开发

针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶相对高度、进出口转轮直径之比等2项关键几何参数的选择原则与匹配关系.并通过研究对比不同水力初设方案,分析不同设计参数可能引发的水力稳定性问题,结果表明:在巨型混流式机组的设计过程中应该选择较低的水力参数进行设计.研究结果显示,通过提高设计水头的水力优化措施既使得转轮叶片进水边背面初生空化远离了水轮机的运行范围,又改善了水轮机高水头部分负荷运行区转轮内的流道旋涡特性.最后根据模型验收试验证明了所采用的水力设计方法具有实际工程应用价值.     

一种新型水轮机的研究与设计

介绍了一种新型水轮机及其设计理论。这种水轮机集现代应用最广泛的Ｆｒａｎｃｉｓ式水轮机和贯流式水轮机的优点于一体,具有独特的理论依据,结构紧凑,体积小、质量轻、成本低,便于运输、安装和维修,运行稳定,具有良好的水力、空蚀性能。     

矶头水电站水轮机改型的探讨

针对矶头水电站出力不足的主要原因──电站工作水头达不到水轮机设计水头和水轮机效率低，提出了只用新型转轮更换原有转轮，从而提高效率、流量和出力的技术改造措施，并就采用ＨＬＤ７５新型转轮的技术改造方案进行了探讨。     

基于双向流固耦合水轮机转轮应力特性分析

为了开展基于双向流固耦合的水轮机转轮叶片应力特性分析,通过坐标变换将直角坐标系下的连续方程和动量方程变换到任意拉格朗日坐标系下,建立流场控制方程,采用FCBI-C方法得到离散方程.在旋转坐标系下建立结构静力学方程,采用有限元法进行离散,得到转轮的有限元方程.使用迭代法双向流固耦合,对流体方程和结构方程进行迭代,直到流固耦合系统收敛.通过基于双向流固耦合的混流式水轮转轮应力场计算可得:单、双向耦合条件下转轮应力和位移分布趋势基本一致,最大点位置相同;转轮的有效应力相对差值随着变形的增大而增大,均在位移变形值最大点最大;变形量大小是单、双向耦合计算结果差别的重要因素,在小变形情况下,精度要求不高时可用单向耦合代替双向耦合进行计算.     

甘溪水电站水轮机技术改造方案研究

简要地介绍了甘溪水电站的基本情况,提出了水轮机技术改造的基本思路及具体方案,详细分析对比了水轮机改造前后机组参数的变化情况,阐明了改造后的转桨式水轮机的结构特点。     

水轮机转轮参数优化研究

通过分析水轮机转轮流态,确定不同流态下水轮机工作状态。通过计算叶栅前后速度差,确定转轮过流截面平均速度,在相同的单位转速及效率条件下,分析过流能力与单位流量之间的关系,以此优化水轮机叶栅稠密度。分析叶片扭角、单位转速与单位流量之间的关系,确定轮缘及轮毂截面相对半径,以此优化叶片扭角参数。计算转轮圆柱截面轴向速度,优化叶片厚度参数。由仿真实验结果可知,该方法在轮毂空蚀和桨叶空蚀情况下,水轮机最终运行速度比优化前分别快2.2和6.1 m/s,具有较好的优化效果。     

平班水电站水轮机转轮叶片漏油分析与处理

平班水电站水轮机转轮叶片存在漏油的现象,漏油产生的原因为工地安装顺序不当、意外的过速试验,通过采用补焊、重新装配等处理对策与措施,取得了良好的效果.     

基于人工神经网络模型的混流式水轮机转轮多目标优化

【目的】探究一种同时提升混流式水轮机运行效率、空化性能及运行稳定性的优化方法,为混流式水轮机转轮的多目标优化提供技术途径。【方法】以转轮叶片进出口安放角、安装角为优化变量,通过对叶片几何参数随机离散抽样获取样本数据库,基于CFD数值计算获取各样本的性能参数,进而建立同时考虑混流式水轮机转轮效率、出口旋流数以及空化系数的多目标函数;基于人工神经网络建立优化变量与多目标函数的映射关系,最后采用遗传算法对转轮叶片的18个几何参数进行全局寻优,并对优化前后的转轮叶片性能进行对比分析。【结果】在导叶开度为112°且运行水头分别为160、175、180 m的3个工况下,优化后的转轮效率相较优化前分别提高了0.22%、0.56%、0.60%;叶片压力分布情况得到有效改善;转轮无叶区与尾水管锥管段处压力脉动幅值显著降低。【结论】叶片进口安放角的优化程度越大,混流式水轮机综合性能的提升幅度越大。     

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.     

中小型灯泡贯流式水轮机参数的选

近年来,湖南省怀化市小水电建设领域里涌现出许多低水头径流式水电站,如中方县牌楼水电站(3×6.3 MW)、麻阳县锦江水电站(3×4.5 MW)、怀化市红岩水电站(2×5.0 MW)、芷江县长泥坪水电站(2×10 MW)、麻阳县江口水电站(3×3.5MW)等。灯泡贯流式水轮发电机组具有效率高、过流能力大的技术经济优势,与常规轴流式机组相比,约可节省电站建设费用10%,而且运行稳定、空蚀轻微,每年尚可多发电量4%左右,具有很强的竞争能力,因此在低水头径流式水电站中得到越来越广泛的应用。选择水轮机的主要工作是决定转轮型式、机组台数、额定水头、转轮直径…     

浅谈小型水电站水轮机调速装置的选择

水轮机的调速装置是小型水电站中的一个重要组成部分，也是小水电站实现自动化控制的主要设备。调速装置选择的合理与否直接影响着电站的经济效益，关系着电站设备的安全。通常，在单机容量达500kW的小水电站，其水轮机一般都配用机械液压调速器。然而，对于并入大网运行的小水电站来说，其装机占电网总容量的比重较小，在电网中仅处于次要地位，只带基荷而不需担任调频任务。因此，机械式液压调速器的自动调节功能往往发挥不了作用。另外，液压调速器不仅价格较高，且由于结构精密、复杂，调试、维护较困难，致使大多数小水电站中的调速器…     

克瓦纳水轮机技术在芹山水电站的应用

福建穆阳溪芹山水电站2台35MW水轮发电机组，由克瓦纳(杭州)发电设备有限公司制造。其中转轮为挪威克瓦纳公司提供，其他水轮机设备由克瓦纳杭州制造。通过芹山水电站3年多的运行，其水轮机运行状况良好。着重介绍水轮机转轮、导轴承和主轴密封等由挪威克瓦纳公司提供技术或设计部分的优点和运行情况。     

导叶开度对混流式水轮机转轮应力应变的影响

为了研究混流式水轮机转轮应力及变形情况,基于单向流固耦合理论,利用Workbench平台对其进行数值模拟.在模拟过程中首先利用ANSYS CFX软件,采用标准k-ε湍流模型对水轮机三维流态进行计算,其次通过Static Structural将流场水压力传递到转轮表面,进而进行耦合计算并得到了转轮应力和变形分布规律,最后通过试验结果对数值计算结果进行验证.研究表明:在100%开度下,从最低水头到额定水头、从额定水头到最高水头,转轮最大主应力与等效应力分别增大了9.8%,15.9%.另外在不同导叶开度下,水轮机转轮叶片瞬态较大变形、最大主应力以及最大等效应力均主要集中在叶片出水边与泄水锥交界处和叶片出水边靠近下环处,且随着导叶开度增大这些值均逐渐增大,特别在叶片出水边靠近下环处,由于该位置较薄,且在交变应力的反复作用下,该位置易发生疲劳破坏,因此更易出现裂纹和断裂.