水泵水轮机泵工况停机提前掉电流态分析

作     者：游光华 朱兴兵 赵毅峰 谭磊 YOU Guanghua;ZHU Xingbing;ZHAO Yifeng;TAN Lei

作者机构：华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司浙江安吉313302 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室能源与动力工程系北京100084 

出 版 物：《水力发电学报》 (Journal of Hydroelectric Engineering)

年 卷 期：2020年第39卷第1期

页      面：53-61页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(51879140) 北京市自然科学基金(3192015) 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室自主科研(2018-KY-02) 

主　　题：水泵水轮机 停机过程 泵工况 提前掉电 小开度区 不稳定流动 振动和异音 

摘      要：在水泵水轮机泵工况停机过程中,当活动导叶开度小于20%最大开度时,导水机构会出现异常振动和噪音。为了避免这种不稳定现象的发生,本文对水泵水轮机泵工况停机过程导叶小开度区流动进行数值模拟,分析了振动产生的水力学根源,验证了停机提前掉电是避免流动不稳定的有效措施。由于本文主要研究对象是活动导叶域的内部流动规律,导叶域的流动具有较强的周期性,故本文采用二维单周期模型进行计算。模拟过程中以电站过渡过程的计算结果作为数值模拟的边界条件,采用RNG k-ε双方程湍流模型进行求解,控制方程使用有限体积法进行离散,停机过程中活动导叶的关闭采用动网格技术实现。计算结果表明,在水泵水轮机停机过程中采用提前掉电,可以有效控制导叶内部流态,增强流动稳定性,明显降低了振动和异音产生的可能性。进一步分析表明,导叶域内部流动稳定性与断电开度大小成正相关,考虑到实际电站运行中的可操作性,本文推荐3°~6°为断电开度。