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斜式轴流泵装置模型的飞逸特性研究

水动力学研究与进展（A辑） 2013年第5期28卷 591-596页

作者：金国栋潘志军孟金波张睿杭州市南排工程建设管理处杭州310000 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

为研究三堡排涝泵站斜式轴流泵装置模型的飞逸特性,该文对其进行了飞逸特性试验,研究了不同叶片角度下泵装置模型的单位飞逸转速及其变化规律。试验结果表明,随叶片角度的增大,单位飞逸转速呈下降趋势。为深入了解飞逸工况时泵内部流场... 详细信息

为研究三堡排涝泵站斜式轴流泵装置模型的飞逸特性,该文对其进行了飞逸特性试验,研究了不同叶片角度下泵装置模型的单位飞逸转速及其变化规律。试验结果表明,随叶片角度的增大,单位飞逸转速呈下降趋势。为深入了解飞逸工况时泵内部流场特征,基于非定常的数值计算方法,采用滤波器湍流模型,利用ANSYS CFX软件对泵装置模型进行数值计算,求得不同叶片角度下的单位飞逸转速,并对其内部流场进行分析。数值结果表明,飞逸工况时的流量值和单位飞逸转速与试验结果均较为接近,从而验证了数值方法的可靠性。通过对飞逸工况时叶轮内部流场进行分析发现,流体从叶轮尾部流向头部,流场较为光顺,没有出现明显的回流和旋涡;叶片表面压力分布情况与文献[6]中叶片表面压力的分布规律相近,并随叶片角度的增大,叶片吸力面侧和压力面侧的低压区域均呈逐渐增大的变化规律。

关键词：斜式轴流泵飞逸特性滤波器湍流模型计算流体动力学

活动导叶翼型对水泵水轮机飞逸特性及机组性能的影响

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活动导叶翼型对水泵水轮机飞逸特性及机组性能的影响

作者：马琴珍兰州理工大学

学位级别：硕士

抽水蓄能机组在电力系统中担任调峰、调相等任务,为了满足电网的高效运行,抽水蓄能电站成为了当前储能与电网调节的主流手段,而水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心部件,其安全和稳定运行至关重要。当水泵水轮机甩负荷时,可能会出现导叶... 详细信息

抽水蓄能机组在电力系统中担任调峰、调相等任务,为了满足电网的高效运行,抽水蓄能电站成为了当前储能与电网调节的主流手段,而水泵水轮机作为抽水蓄能电站的核心部件,其安全和稳定运行至关重要。当水泵水轮机甩负荷时,可能会出现导叶拒动的极端情况,这种情况下机组很容易进入飞逸状态。当机组飞逸时间过长,很容易造成固定螺栓损坏,进而导致大轴不稳,严重时可能会被尾水水压顶起,造成水淹厂房等不可挽回的事故。由此可见,今后我国建设抽水蓄能电站以及对其中的可逆式水泵水轮机运行稳定性的提高等任务相当繁重,发展潜力巨大。活动导叶作为水泵水轮机的重要导水部件,其水力性能以及结构强度将直接影响机组的效率以及运行的稳定性,且目前对于通过改进水泵水轮机活动导叶几何结构来改善其“S”特性、提高机组在飞逸工况运行的稳定性等方面研究较少。本文基于此,以水泵水轮机活动导叶翼型为研究对象,探究其对水泵水轮机飞逸特性及其它水力性能(“S”特性、压力、效率、转轮所受径向力等方面)的影响,结论如下:1.本文依托哈尔滨大电机研究所试验台,得到数值计算结果与试验结果最大相对误差在3%以内,实验误差在允许范围内。2.改进水泵水轮机原有的活动导叶翼型,建立两种不同导叶翼型模型,分别对开度11mm、33mm、41mm下水泵水轮机的内流特性进行分析。得到改进导叶翼型后水泵水轮机在飞逸工况时,其活动导叶、转轮区域的速度流线分布均匀,涡核集中分布区域减少;无叶区由于高速水环形成的环状阻水现象明显削弱,使得转轮进口液流能较为顺畅地流动,且减少了一部分能量的损失;尾水管内涡核集中分布区域减少,机组可以在较为稳定的状态下运行,且涡核集中区域有一部分小尺度涡出现脱落并随着水流流出,这主要是由于转轮出口以及尾水管入口的高速液流冲击涡核,促使其向下游运动。3.进一步优化活动导叶翼型B几何结构,建立不同导叶翼型方案,并分析不同方案下水泵水轮机的Q-n曲线以及内流特性,得到减小活动导叶翼型头部圆半径r时,活动导叶、转轮区域的能量耗散最少,且对水泵水轮机的“S”特性改善效果最明显。4.分析活动导叶头部圆半径r对水泵水轮机水力性能的影响规律,建立6种方案a、b、c、d、e、f通过数值计算对比分析。发现方案e对机组的“S”特性改善效果最佳,在活动导叶、转轮区域的流线分布最为均匀且高压区域最少,且在方案e时转轮径向力合力最小,对机组的平稳运行干扰最小。5.基于减小活动导叶翼型头部圆半径r至r-0.313mm,分析水泵水轮机在飞逸工况时无叶区、转轮流道内以及尾水管中的流动特性:(1)在无叶区、活动导叶出口以及转轮入口由于旋涡的旋转流动使得在此区域产生了局部高压。在转轮流道进口均匀分布着尺度不同的旋涡,旋涡区的压力大小随旋涡的位移以及强度而变化。在水泵水轮机转轮流道存在的涡结构,不仅影响转轮内部流场的压力、速度波动,同时也会对转轮叶片的受力产生影响,从而引发更为复杂的振动现象,对转轮的使用寿命以及水泵水轮机的安全稳定运行构成严重威胁。(2)受涡结构的影响流体在尾水管扩散段前端会产生回流,回流会干扰尾水管内水流的正常流出,其中一部分在尾水管中集结打转,影响水泵水轮机的出流量及水力特性。越靠近尾水管弯肘段,所选特征断面的流态越复杂,回流越多。且特征断面的压力分布呈梯度扩散,越靠近尾水管出流位置的特征断面流体压力梯度变化幅值越小,压力变化也越稳定,即距离水泵水轮机转轮中轴线600mm的特征断面的压力梯度变化最小。

关键词：水泵水轮机活动导叶翼型导叶头部圆半径飞逸特性高速水环

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滁河四级站混流泵装置模型飞逸特性试验研究

科技创新与应用 2017年第19期7卷 99-100页

作者：方进徐景东安徽省驷马山引江工程管理处安徽和县238251 中国水利水电科学研究院水利研究所北京100044

滁河四级站是驷马山灌区的最后一级提水泵站,为研究滁河四级站混流泵装置模型的飞逸特性,在江苏大学多功能水泵装置模型试验台上进行了泵装置模型的飞逸特性试验。针对该泵站出水管道较长、坡度较大的特点,设计了一种试验方案,既保证了... 详细信息

滁河四级站是驷马山灌区的最后一级提水泵站,为研究滁河四级站混流泵装置模型的飞逸特性,在江苏大学多功能水泵装置模型试验台上进行了泵装置模型的飞逸特性试验。针对该泵站出水管道较长、坡度较大的特点,设计了一种试验方案,既保证了模型流道与原型流道的水力损失相似,又使模型泵装置在试验台能够完整布置。结果表明,对同一泵装置,不同叶片安放角时,单位飞逸转速均不同;相同叶片安放角时,单位飞逸转速随水头增大呈下降趋势。该泵站模型泵装置的试验方法和试验结果可为类似的大型立式泵站模型试验研究提供重要的参考价值。

关键词：泵站混流泵装置模型试验飞逸特性

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不同活动导叶对水泵水轮机飞逸特性的影响

中国农村水利水电 2023年第11期 174-181,195页

作者：马琴珍宋慧朱金瑞张欢李占勇李琪飞浙江富安水力机械研究所有限公司浙江杭州311121 兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

以水泵水轮机活动导叶翼型为主要研究对象,选取活动导叶开度11、33、41 mm,分析不同活动导叶翼型对水泵水轮机飞逸特性的影响,为水泵水轮机活动导叶翼型的设计及优化提供方法和理论指导。结果表明:在3种导叶开度下,改进的活动导叶翼型... 详细信息

以水泵水轮机活动导叶翼型为主要研究对象,选取活动导叶开度11、33、41 mm,分析不同活动导叶翼型对水泵水轮机飞逸特性的影响,为水泵水轮机活动导叶翼型的设计及优化提供方法和理论指导。结果表明:在3种导叶开度下,改进的活动导叶翼型对机组的“S”特性存在较佳的改善效果;改进导叶翼型后机组在飞逸工况运行时其内部流动状态有所改善,活动导叶-转轮区域速度流线分布均匀,涡核集中分布区域减少;改进导叶翼型后不同开度下无叶区监测点的压力脉动振幅相对值有不同程度的减小,速度脉动曲线比改进前平缓,速度峰值较小;改进导叶翼型后尾水管内涡核集中分布区域减少,机组可以在较为稳定的状态下运行。

关键词：水泵水轮机飞逸特性活动导叶翼型 “S”特性压力脉动

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六喷嘴冲击式水轮机的飞逸特性研究

节能技术 2022年第2期40卷 149-153页

作者：李任飞李海军刘振龙于洋徐用良刘永新水力发电设备国家重点实验室黑龙江哈尔滨150040 中国三陕建工(集团)有限公司四川成都610000 中水东北勘测设计研究有限责任公司吉林长春130021 哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150040

冲击式水轮机的飞逸特性对于机组的安全运行具有重要的意义,针对某六喷嘴模型冲击式水轮机进行了其飞逸特性的试验研究,分析了飞逸特性与喷嘴数量和位置的关系,并分别从理论分析与CFD计算验证上述结论。结果表明相邻射流引起的水膜干涉... 详细信息

冲击式水轮机的飞逸特性对于机组的安全运行具有重要的意义,针对某六喷嘴模型冲击式水轮机进行了其飞逸特性的试验研究,分析了飞逸特性与喷嘴数量和位置的关系,并分别从理论分析与CFD计算验证上述结论。结果表明相邻射流引起的水膜干涉对冲击式水轮机的飞逸转速具有重要影响,最后,给出了真机飞逸特性的工程性推广意见。

关键词：冲击式水轮机六喷嘴飞逸特性射流喷嘴位置流动干涉

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大型斜流泵飞逸特性试验研究

赤峰学院学报（自然科学版） 2019年第1期35卷 80-82页

作者：梁晓玲田瑞娇徐靖姜萍河海大学文天学院安徽马鞍山243031

斜流泵在飞逸工况下运行时因转动部件上的巨大离心力可能造成机械损坏、振动和噪声,为探究斜流泵飞逸特性,以河海大学流体机械实验室的水力机械多功能试验台为基础,测量斜流泵模型装置在不同叶片安装角度、不同扬程下飞逸转速值.计算各... 详细信息

斜流泵在飞逸工况下运行时因转动部件上的巨大离心力可能造成机械损坏、振动和噪声,为探究斜流泵飞逸特性,以河海大学流体机械实验室的水力机械多功能试验台为基础,测量斜流泵模型装置在不同叶片安装角度、不同扬程下飞逸转速值.计算各工况下斜流泵原型单位飞逸转速及飞逸转速.试验结果表明:同一水泵扬程下,飞逸转速随着叶片安放角度的增加而减小.在最大扬程内不同叶片安放角下,原型斜流泵最大飞逸转速均未超过额定转速的2.0倍.同一叶片安放角时,斜流泵飞逸转速均随着水泵扬程的增加而增加.单位飞逸转速随着叶片安放角度的增加而减小,与飞逸转速变化规律相同.

关键词：斜流泵飞逸特性相似理论

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泵站工程水泵装置模型试验分析

水利科技与经济 2024年第6期30卷 49-52,63页

作者：张刘安徽省驷马山引江工程管理处安徽马鞍山230601

针对泵站进行水泵装置模型试验,获得水泵装置模型的能量、空化、飞逸特性、水压脉动试验数据。能量试验结果表明,叶片角度在-2°满足技术要求;在所有叶片角度和流量下,进水流道内流态稳定,无明显漩涡产生,水泵运行平稳;叶片安放角越小,... 详细信息

针对泵站进行水泵装置模型试验,获得水泵装置模型的能量、空化、飞逸特性、水压脉动试验数据。能量试验结果表明,叶片角度在-2°满足技术要求;在所有叶片角度和流量下,进水流道内流态稳定,无明显漩涡产生,水泵运行平稳;叶片安放角越小,单位飞逸转速越高;叶片角度在-2°时,原型泵在最高净扬程10.35m下的最大飞逸转速是电机额定转速的1.72倍;水压脉动符合常规混流泵水压脉动规律,无异常现象。

关键词：水泵能量空化试验飞逸特性

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抽水蓄能机组过速保护值整定原则的探讨

水电与抽水蓄能 2024年第1期10卷 12-18页

作者：凡家异梁权伟党鉴马艳梅宋敏陈太平张建东方电气集团东方电机有限公司四川省德阳市618000

本文对水电机组过速保护设置的目的、意义及其整定原则进行了初步探讨。对常规混流式水电机组和抽水蓄能机组分别发生飞逸后的机组转速变化曲线的相关特性进行分析比较,分析研究了抽水蓄能机组稳态飞逸转速和甩负荷后机组最高瞬态转速... 详细信息

本文对水电机组过速保护设置的目的、意义及其整定原则进行了初步探讨。对常规混流式水电机组和抽水蓄能机组分别发生飞逸后的机组转速变化曲线的相关特性进行分析比较,分析研究了抽水蓄能机组稳态飞逸转速和甩负荷后机组最高瞬态转速的相关情况,提出了抽水蓄能机组机械过速保护值和电气保护值的整定原则和方法。同时,结合实际工程案例,应用该整定方法对某抽水蓄能电站机组过速保护的整定值进行了计算分析,验证了该整定原则的工程实用性。

关键词：抽水蓄能机组过渡过程计算飞逸特性机械过速保护值整定原则

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立式混流泵站停泵两阶段关阀过渡过程分析

排灌机械工程学报 2015年第11期33卷 953-959页

作者：薛宏林张驰李彦军谢山峰安徽省水利水电勘测设计院安徽合肥230088 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013

针对大型混流泵站案例结构特点,结合水泵全特性和阀门特性,基于特征线法,建立了泵站停泵过渡过程计算的数学模型.经计算,泵站事故停机(蝶阀、闸门均拒动),机组最大倒转转速达到额定转速的1.56倍,超出泵站设计规范对转轮反向转速的限制.... 详细信息

针对大型混流泵站案例结构特点,结合水泵全特性和阀门特性,基于特征线法,建立了泵站停泵过渡过程计算的数学模型.经计算,泵站事故停机(蝶阀、闸门均拒动),机组最大倒转转速达到额定转速的1.56倍,超出泵站设计规范对转轮反向转速的限制.然后,进行了泵站模型的飞逸特性试验,换算到原型后,计算结果与试验结果基本吻合.结合工程实例,建立了泵出口阀两阶段关闭程序的优化模型.模型以降低最大水锤压力为目标函数、快关角度与慢关时间为决策变量,并加以相应约束条件,对两阶段关阀进行初步寻优;确定目标函数极小值范围,然后缩小步长,进行进一步寻优.结果表明:当采取3 s快关88°,20 s慢关2°时,最大水锤压力头为31.4m,单泵最大倒泄流量为1.0 m^3/s.

关键词：混流泵站水锤压力特征线法飞逸特性