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水泵水轮机顶盖螺栓强度特性研究

大电机技术 2024年第1期 15-21页

作者：赵强曹佳丽罗永要高洪军国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院北京100053 水圈科学与水利工程全国重点实验室(清华大学) 北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040

顶盖连接螺栓是水泵水轮机最重要的螺栓连接之一,若是发生疲劳断裂可能会导致水淹厂房的严重事故。本文以某水泵水轮机双法兰顶盖-顶盖螺栓-座环多体系统为研究对象,基于流固耦合算法将转轮上冠间隙腔内压力映射到顶盖过流面上,定量分... 详细信息

顶盖连接螺栓是水泵水轮机最重要的螺栓连接之一,若是发生疲劳断裂可能会导致水淹厂房的严重事故。本文以某水泵水轮机双法兰顶盖-顶盖螺栓-座环多体系统为研究对象,基于流固耦合算法将转轮上冠间隙腔内压力映射到顶盖过流面上,定量分析了顶盖轴向水推力和预紧力对联接螺栓强度特性的影响。发现由于双法兰刚度不均导致螺柱承受较大的弯曲应力;顶盖圆周方向刚度不均导致96个螺柱承受的总拉力、工作载荷、螺柱的夹紧力和相对刚度沿圆周方向周期性变化,且其变化幅度较大。随着顶盖轴向水推力的增大,各个螺柱的相对刚度基本不变;随着预紧力的增加,各个螺柱的相对刚度减小,且预紧力越大,相对刚度减小的幅度越慢。研究成果可为蓄能机组顶盖螺栓的设计提供参考。

关键词：水泵水轮机顶盖螺栓螺栓强度相对刚度螺栓断裂

抽水蓄能机组水轮机工况启动过程转轮动应力特性

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大电机技术 2024年第1期 8-14页

作者：陈志明靳发业林恺毕慧丽王焕茂罗永要南方电网储能股份有限公司广州510635 水圈科学与水利工程全国重点实验室(清华大学) 北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084 水力发电设备全国重点实验室(哈尔滨电机厂有限责任公司) 哈尔滨150040 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040 哈尔滨大电机研究所哈尔滨150040

本文以某原型水泵水轮机组为研究对象,研究了水轮机工况启动过程中外特性的动态变化曲线,重点分析水泵水轮机转轮内流场和动应力特性。研究结果表明,在水轮机工况启动过程中,转轮扭矩呈先上升后下降的趋势,在转速达到额定值时,扭矩接近... 详细信息

本文以某原型水泵水轮机组为研究对象,研究了水轮机工况启动过程中外特性的动态变化曲线,重点分析水泵水轮机转轮内流场和动应力特性。研究结果表明,在水轮机工况启动过程中,转轮扭矩呈先上升后下降的趋势,在转速达到额定值时,扭矩接近于0;流量受到导叶开度的影响非常明显,处于先上升后下降趋势;水头在430~480m左右波动。随着转速的增加,转轮流固耦合面上的整体压力值显著增加。高压区起始集中在转轮进水边的压力面一侧,随着时间的推移,高压区域逐渐扩大并移动到进水边的吸力面一侧。转轮进水边与下环交接处的应力呈现先下降后上升的趋势,应力均值下降的同时,峰峰值也有所下降,应力值一直处于较低的水平。转轮进水边与上冠交接处的应力呈现上升趋势,并与转轮转速的变化趋势一致。本文对于深入理解水泵水轮机组启动过程复杂条件下的内部流动和转轮动应力特性具有重要参考价值。

关键词：抽水蓄能机组水轮机工况启动过程数值模拟动网格转轮动应力

抽水蓄能机组水轮机工况启动过程内部流场分析

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大电机技术 2024年第1期 1-7页

作者：杨小龙王焕茂林恺靳发业雷兴春毕慧丽罗永要南方电网储能股份有限公司广州510630 水力发电设备全国重点实验室(哈尔滨电机厂有限责任公司) 哈尔滨150040 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040 哈尔滨大电机研究所哈尔滨150040 水圈科学与水利工程全国重点实验室(清华大学) 北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084

本文采用CFD数值模拟的方法,模拟计算了抽水蓄能机组在水轮机工况启动过程内部流场特征。得到了在活动导叶开启过程中的速度、压力随时间的瞬态分布规律,讨论了蓄能机组开启过程中外特性的变化曲线。结果表明:活动导叶的开启规律可以大... 详细信息

本文采用CFD数值模拟的方法,模拟计算了抽水蓄能机组在水轮机工况启动过程内部流场特征。得到了在活动导叶开启过程中的速度、压力随时间的瞬态分布规律,讨论了蓄能机组开启过程中外特性的变化曲线。结果表明:活动导叶的开启规律可以大体分为五个阶段。活动导叶的开启规律是先缓慢开启,然后以较快的速度关闭,最后再保持到空载的开度,从第四阶段,导叶再逐渐打开直到额定开度。转轮扭矩和机组流量呈现出先增大后减小的趋势,当导叶逐渐打开时,转轮扭矩和机组流量再逐渐上升。本文为研究蓄能机组水轮机工况下启动过程的内部流动变化提供了参考依据,同时对提高水轮机工况的启动稳定性具有重要意义。

关键词：抽水蓄能机组数值模拟水轮机工况导叶开启外特性曲线内部流场分析

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抽水蓄能电站重要螺栓安全质量控制技术研究

水电与抽水蓄能 2024年第3期10卷 I0004-I0004页

作者：罗永要清华大学能源与动力工程系

随着“双碳”目标的提出,构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统势在必行。但是由于风电、光伏的随机性和波动性,对电网的适应性和可靠性提出了更高的要求。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系... 详细信息

随着“双碳”目标的提出,构建以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统势在必行。但是由于风电、光伏的随机性和波动性,对电网的适应性和可靠性提出了更高的要求。抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,加快发展抽水蓄能,是构建新型电力系统的迫切要求。根据国家规划,到2025年,我国抽水蓄能投产总规模达6200万kW以上;到2030年,投产总规模将达1.2亿kW左右。

关键词：电力系统新型电力抽水蓄能安全质量控制新能源光伏随机性可靠性

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双向潮汐机组水力开发关键技术及工程应用

中国科技成果 2024年第14期25卷 62-63页

作者：王正伟王浩平郑源罗永要陈国海潘军杰杨春霞陈昌坤周学志肖业祥无不详清华大学龙源电力集团股份有限公司温岭江厦潮汐试验电站河海大学中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司国际水利与环境工程学会水力机械与系统方向学术委员会委员及亚洲分会中国动力工程学会水轮机专业委员会全国水轮机标准化技术委员会中国可再生能源学会中国可再生能源学会海洋能专业委员会

全球可开发利用的潮汐能储量达3 TW(30亿kW),具有广阔的利用前景,是目前成熟且具大规模工程开发价值的海洋能,可大力发展分布式多能(海洋、风、光)互补,综合效益显著,开发潜力巨大.潮汐电站水头低,机组始终受到复杂涨落潮影响,运行水头... 详细信息

全球可开发利用的潮汐能储量达3 TW(30亿kW),具有广阔的利用前景,是目前成熟且具大规模工程开发价值的海洋能,可大力发展分布式多能(海洋、风、光)互补,综合效益显著,开发潜力巨大.潮汐电站水头低,机组始终受到复杂涨落潮影响,运行水头变幅大.

关键词：海洋能电站水头涨落潮潮汐能潜力巨大可开发利用利用前景效益显著

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涡带工况下混流式水轮机转轮动应力特性分析

水力发电学报 2007年第4期26卷 130-134,140页

作者：肖若富王正伟罗永要清华大学热能工程系北京100084

近年来,国内一些大型混流式转轮出现了不同程度的裂纹问题,对机组安全运行构成了威胁。研究表明,水力激励引起的混流式水轮机转轮叶片动应力是引起叶片疲劳破坏的主要原因之一。文中首先对高水头小负荷的涡带工况下混流式水轮机内流场... 详细信息

近年来,国内一些大型混流式转轮出现了不同程度的裂纹问题,对机组安全运行构成了威胁。研究表明,水力激励引起的混流式水轮机转轮叶片动应力是引起叶片疲劳破坏的主要原因之一。文中首先对高水头小负荷的涡带工况下混流式水轮机内流场进行非定常CFD计算,得到涡带工况下叶片表面不同时刻的水压力载荷,并利用流固耦合方法对转轮进行结构场瞬态特性计算,分析转轮叶片的动应力特性。结果表明由于水压力脉动引起的转轮叶片上的振动交变动应力是混流式水轮机疲劳破坏的主要原因之一。计算结果可为其它水轮机转轮的动应力特性分析和疲劳分析提供参考。

关键词：水轮机流场计算流固耦合动应力特性

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轴流转浆式水轮机桨叶的动应力特性

清华大学学报（自然科学版） 2007年第11期47卷 2014-2017页

作者：肖若富王正伟罗永要清华大学热能工程系北京100084

通过对轴流式水轮机全流道内流场进行13个稳定运行工况的非定常流场计算,得到不同工况下转轮桨叶表面非定常水压力载荷,并利用顺序流固耦合方法对桨叶在各种工况下的动应力特性进行计算分析。结果表明:在下游水位下降、机组水头升高时,... 详细信息

通过对轴流式水轮机全流道内流场进行13个稳定运行工况的非定常流场计算,得到不同工况下转轮桨叶表面非定常水压力载荷,并利用顺序流固耦合方法对桨叶在各种工况下的动应力特性进行计算分析。结果表明:在下游水位下降、机组水头升高时,机组在小功率工况下水力稳定性变差;同时表明机组长期在高水头小功率条件下运行时,由于水压力脉动引起的较大动应力是造成桨叶微裂纹的主要原因。计算结果可为水轮机其他零部件的应力特性及疲劳裂纹分析提供参考。

关键词：轴流式水轮机流场计算流固耦合动应力特性

基于流固耦合的混流式水轮机转轮静应力特性分析

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水力发电学报 2007年第3期26卷 120-123,133页

作者：肖若富王正伟罗永要清华大学热能工程系北京100084

近年来,国内外一系列大型水轮发电机组频繁发生转轮叶片投产后短期内出现穿透性裂纹问题,对机组安全稳定运行构成了威胁。长期以来人们一直在寻找由于水力激励引起转轮叶片应力特性的计算方法。本文首先对混流式水轮机全流道内流场进行... 详细信息

近年来,国内外一系列大型水轮发电机组频繁发生转轮叶片投产后短期内出现穿透性裂纹问题,对机组安全稳定运行构成了威胁。长期以来人们一直在寻找由于水力激励引起转轮叶片应力特性的计算方法。本文首先对混流式水轮机全流道内流场进行了多工况的CFD计算,得到不同工况下转轮叶片表面水压力载荷,并利用顺序流固耦合方法对转轮在各种工况下的应力特性进行计算。结果表明在大部分工况下该转轮叶片最大静应力基本上与水轮机功率成线性关系。本文计算结果可为其它水轮机转轮的应力特性分析及转轮疲劳裂纹分析提供参考。

关键词：水轮机流场计算流固耦合应力特性

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混流式水轮机转轮动载荷作用下的应力特性

清华大学学报（自然科学版） 2005年第2期45卷 235-237,257页

作者：罗永要王正伟梁权伟清华大学热能工程系北京100084

许多大型水轮机投产后短期内都出现了不同程度的裂纹问题,研究表明动应力值较大是引起转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因之一。该文对万家寨二号机组转轮进行了流固耦合计算,发现较大应力区与实际裂纹出现的部位基本一致。接着进行了动载... 详细信息

许多大型水轮机投产后短期内都出现了不同程度的裂纹问题,研究表明动应力值较大是引起转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因之一。该文对万家寨二号机组转轮进行了流固耦合计算,发现较大应力区与实际裂纹出现的部位基本一致。接着进行了动载荷作用下转轮的瞬态动力分析,采用Newmark算法得出了导叶开度变化时转轮的应力分布,当动载荷变化频率较大时,算出动应力大致在15～20MPa左右,与经验值比较接近。这些结果印证了动应力值过大是叶片产生裂纹的主要原因,从而为水轮机在设计阶段就进行优化提供了可能。

关键词：水轮机水力学混流式水轮机转轮流固耦合动应力