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灯泡贯流式水轮机转轮室伸缩节改造

水利水电技术 2014年第12期45卷 58-64页

作者：莫道明五凌电力有限公司东坪水电厂湖南安化413500

以东坪水电厂3#灯泡贯流式水轮机转轮室伸缩节改造为例,分析灯泡贯流式水轮机转轮室伸缩节普遍存在漏水和压盖紧固螺栓断裂缺陷的机理。在研究国内外灯泡贯流式水轮机转轮室伸缩节结构异同点的基础上,创新了国内灯泡贯流式机组设计、制... 详细信息

以东坪水电厂3#灯泡贯流式水轮机转轮室伸缩节改造为例,分析灯泡贯流式水轮机转轮室伸缩节普遍存在漏水和压盖紧固螺栓断裂缺陷的机理。在研究国内外灯泡贯流式水轮机转轮室伸缩节结构异同点的基础上,创新了国内灯泡贯流式机组设计、制造、现场试验标准和安全评价标准,改造取得了伸缩节压盖紧固螺栓不断裂、运行不漏水的效果,对同类型电厂具有参考和借鉴意义。

关键词：灯泡贯流式水轮机伸缩节振动螺栓断裂漏水安全隐患东坪水电厂

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灯泡贯流式水轮机尾水管流动特性分析

中国农村水利水电 2016年第1期 152-157页

作者：敏政李秋桐李琪飞张毅鹏李正贵邓育轩兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 南昌工程学院机械与电气学院南昌330099

采用基于气泡动力学的两相流方程 ,对灯泡贯流式水轮机进行全流场的非定常湍流数值模拟 ,计算了在大流量工况下水轮机内部发生空化时的能量特性和尾水管内涡带的演变特点.计算结果表明：当水轮机在大流量下运行时 ,尾水管会出现“柱状... 详细信息

采用基于气泡动力学的两相流方程 ,对灯泡贯流式水轮机进行全流场的非定常湍流数值模拟 ,计算了在大流量工况下水轮机内部发生空化时的能量特性和尾水管内涡带的演变特点.计算结果表明：当水轮机在大流量下运行时 ,尾水管会出现“柱状”空腔涡带 ,随着时间的变化 ,空化涡带体积发生大幅度增加 ,在涡带尾部有“环形水跃”现象出现 ,此时在尾水管内壁处压力脉动也随之增大 ;在不同的空化系数下 ,压力脉动从转轮出口处开始增加 ,由于空泡的体积波动主要发生在尾水管内 ,因而压力脉动振幅在尾水管内达到最大 ,压力脉动会沿着尾水管向下游传播 ,逐渐减小 ;尾水管内压力脉动以低频为主 ,涡带主频为转频 ,其余频率由涡带公转产生的以2~5倍主频的次频.

关键词：灯泡贯流式水轮机涡带空化尾水管压力脉动

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灯泡贯流式水轮机固液两相定常流动数值模拟

中国农村水利水电 2021年第11期 214-219页

作者：葛新峰张敬蔡建国王金亮赵雷张雷李丽郑源河海大学能源与电气学院南京210098 重庆航运建设发展有限公司重庆500000 黄河万家寨水利枢纽有限公司山西偏关036412 黄河水利科学研究院郑州450003

采用Euler-Euler模型对灯泡贯流式机组进行了固液两相流定常计算,对比了较优工况时不同物相及泥沙物性参数下的外特性和流动特性,分析了转轮叶片、轮毂等重要过流部件表面的颗粒分布,以及不同径向位置叶片表面静压沿弧长方向的分布情况... 详细信息

采用Euler-Euler模型对灯泡贯流式机组进行了固液两相流定常计算,对比了较优工况时不同物相及泥沙物性参数下的外特性和流动特性,分析了转轮叶片、轮毂等重要过流部件表面的颗粒分布,以及不同径向位置叶片表面静压沿弧长方向的分布情况。结论如下:加入颗粒相后,颗粒的扰动使转轮的进口位置均产生了明显的撞击,进口流道底部及尾水管位置产生的涡流耗散了部分水能,增大了水力损失,机组效率、出力下降;灯泡贯流式水轮机组的泥沙磨损部位,应重点关注进口流道底面及进口流道至导叶的过渡部位;转轮叶片正面进水边和轮缘处相比转轮叶片其他部位更容易受到泥沙磨损,泥沙颗粒密度与浓度增加,会使叶片正背面压差减小,而泥沙粒径变化则对叶片正背面压差影响较小。

关键词：灯泡贯流式水轮机固液两相流磨损流动特性外特性

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灯泡贯流式水轮机(Ⅰ)

大电机技术 1992年第1期 41-46页

作者：周汉城哈尔滨电机厂

本文叙述了灯泡贯流式水轮机的有关技术问题,对于不同的结构设计方案进行了比较,并介绍了灯泡贯流式水轮机的设计和科研要点。

关键词：灯泡贯流式水轮机技术指标结构设计

灯泡贯流式水轮机装置甩负荷过渡过程基于内特性解析理论的数值计算方法

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中国农业大学学报 2008年第1期13卷 89-93页

作者：刘延泽常近时中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

针对工程实际中具有双调节元件的水轮机装置缺少全特性曲线时无法进行过渡过程计算的问题,采用基于内特性解析理论的数值计算方法对灯泡贯流式水轮机装置甩负荷过渡过程进行研究和计算;采用自行开发的计算软件对广东省封开县白垢水电站... 详细信息

针对工程实际中具有双调节元件的水轮机装置缺少全特性曲线时无法进行过渡过程计算的问题,采用基于内特性解析理论的数值计算方法对灯泡贯流式水轮机装置甩负荷过渡过程进行研究和计算;采用自行开发的计算软件对广东省封开县白垢水电站灯泡贯流式水轮机装置进行甩负荷过渡过程理论计算。结果表明:计算得到的最大转速相对额定转速上升了71.6%,实测最大转速上升率为67.4%,计算值与实测值的相对误差为6.2%;计算得到的最大压力相对初始压力上升了27.5%,实测最大压力上升率为28.75%,计算值与实测值的相对误差为4.3%。转速和压力上升率的相对误差均小于10%,满足工程需要。基于内特性解析理论的数值计算方法可供工程实际中计算过渡过程。

关键词：灯泡贯流式水轮机内特性甩负荷过渡过程内特性解析理论

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灯泡贯流式水轮机甩负荷过渡过程仿真分析

中国农村水利水电 2023年第11期 141-146页

作者：付亮万元李涛湖南五凌电力科技有限公司湖南长沙410007 哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150040

我国较多的中小水电站都采用了灯泡贯流式机组的型式,这类机组具有水流惯性时间常数大、机组惯性时间常数小以及导桨叶双调节的特点,甩负荷过程中导桨叶处于非协联状态,特性更复杂,控制难度更大。特别是对于很多中小水电机组,汛期常因... 详细信息

我国较多的中小水电站都采用了灯泡贯流式机组的型式,这类机组具有水流惯性时间常数大、机组惯性时间常数小以及导桨叶双调节的特点,甩负荷过程中导桨叶处于非协联状态,特性更复杂,控制难度更大。特别是对于很多中小水电机组,汛期常因雷击造成机组甩负荷,需要较快的稳定带厂用电运行,给甩负荷过渡过程的控制提出了更高要求。建立了灯泡贯流式水轮机甩负荷过渡过程非线性模型,采用定桨特性曲线模拟水轮机特性,采用特征线法求解有压非恒定流方程,引入了调速器方程,实现了对甩负荷过渡过程的精确仿真。对实际灯泡贯流式机组甩负荷过渡过程进行了仿真计算:最大水头下机组最大转速上升值大于额定水头下机组最大转速上升值;最大水头下导叶前压力最大值大于额定水头下导叶前压力最大值;额定水头下尾水管进口最小压力值小于最大水头下尾水管进口最小压力值;额定水头下机组转速控制的超调量更大;各工况下在甩负荷初始阶段均出现明显的负水锤特征;甩75%额定负荷下机组转速最大值大于甩100%额定负荷下的值;甩75%额定负荷下导叶前最大压力值与甩100%额定负荷下的接近;甩100%额定负荷下尾水管进口最小压力值最小。通过本文的研究表明:对于灯泡贯流式水轮机,由于机组转动惯量小且水轮机等开度线向右倾斜,在甩负荷初始阶段出现明显的负水锤特征,造成导叶前压力降低、尾水管进口压力升高;相比最大水头工况,相同控制参数下额定水头工况机组转速超调量更大;由于水轮机飞逸特性受导叶和桨叶开度的双重影响,机组转速上升最大值并不一定发生在额定水头甩100%额定负荷工况,而有可能发生在最大水头甩部分负荷工况。研究成果对灯泡贯流式水轮机设计及运行维护具有指导意义。

关键词：灯泡贯流式水轮机过渡过程特性曲线数值仿真

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基于正交试验多目标的两叶片灯泡贯流式水轮机性能优化

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中国电机工程学报 2022年第9期42卷 3317-3326页

作者：孙洁蔡建国葛新峰张辉韩洋王金亮张雷武恩全郑源河海大学江苏省南京市210098 重庆航运建设发展有限公司重庆市渝北区401121 黄河水利科学研究院河南省郑州市450003 黄河万家寨水利枢纽有限公司山西省忻州市036412

两叶片转轮适用于超低水头条件发电,并可弥补三、四、五叶片灯泡贯流式机组在超低水头条件下的缺陷,提高汛期发电量和电站低水头时运行稳定性。基于ANSYS CFX平台,采用正交试验法对某电站增容改造后的两叶片贯流式机组进行多目标结构优... 详细信息

两叶片转轮适用于超低水头条件发电,并可弥补三、四、五叶片灯泡贯流式机组在超低水头条件下的缺陷,提高汛期发电量和电站低水头时运行稳定性。基于ANSYS CFX平台,采用正交试验法对某电站增容改造后的两叶片贯流式机组进行多目标结构优化。以叶片扭角、叶片安放角、轮毂比及导叶数4个设计参数作为影响水轮机的因素,探究其对机组出力、效率、压力脉动、叶片静应力和叶片变形这5个评判指标的影响规律。通过直观分析和极差分析结合的方法确定最优组合方案,并对优化前后的机组性能进行对比分析。通过研究发现:相对于其他3个设计参数,叶片扭角对水轮机性能影响最大。优化后,水轮机出力由3.13kW增加到4.11kW,增加31.3%;效率由87.63%提高到89.05%,提高1.42%。尾水管中段回流和漩涡消失,水流变得平顺,极大改善了流道内水流流态。

关键词：灯泡贯流式水轮机两叶片转轮正交实验法极差分析结构优化

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灯泡贯流式水轮机导水机构的厂内装配工艺

大电机技术 2011年第6期 50-55页

作者：杨国斌东方电气集团东风电机有限公司四川乐山614802

本文简要分析了大鱼孔电站10MW灯泡贯流式水轮机导水机构的基本特点。重点分析介绍了贯流式导水机构在生产厂内的主要装配制造工艺过程及工艺技术方法。

关键词：灯泡贯流式水轮机贯流式导水机构大鱼孔电站导叶开度试验装配工艺

超低水头两叶片灯泡贯流式水轮机固液两相流研究

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中国电机工程学报 2022年第4期42卷 1481-1493页

作者：葛新峰孙洁蔡建国姜梅韩洋王金亮张雷武恩全郑源河海大学能源与电气学院江苏省南京市210098 重庆航运建设发展有限公司重庆市北部新区401121 黄河水利科学研究院河南省郑州市450003 黄河万家寨水利枢纽有限公司山西省太原市030001

超低水头贯流式机组无论在电站增容改造方面,还是在超低水头开发方面,都具有巨大潜力。然而,水流中裹挟的泥沙会对机组运行产生不利影响,在汛期尤为严重,研究泥沙磨损问题对于机组的稳定运行具有重要意义。基于CFX平台,使用k-ε湍流模型... 详细信息

超低水头贯流式机组无论在电站增容改造方面,还是在超低水头开发方面,都具有巨大潜力。然而,水流中裹挟的泥沙会对机组运行产生不利影响,在汛期尤为严重,研究泥沙磨损问题对于机组的稳定运行具有重要意义。基于CFX平台,使用k-ε湍流模型,拉格朗日颗粒跟踪模型和Tabakoff and Grant磨损模型对2.1m超低水头下的两叶片灯泡贯流式水轮机进行了固液两相流数值模拟计算。通过实验验证数模计算的可靠性,对比单相及两相流工况下的涡流特性,探究不同泥沙浓度(Cv=1%~10%)、颗粒直径(D=0.1~1mm)对过流部件磨损位置、侵蚀率以及流动特性的影响。结论如下:在清水中加入泥沙颗粒后,泥沙颗粒对旋涡有增强作用;导叶凹面,叶片正面进水侧头部、叶片出水边、叶片轮缘,以及转轮室都是比较容易遭受磨损的部位;随着泥沙颗粒浓度、直径的增加,导叶、叶片及转轮室的磨损面积、磨损程度以及最大磨损率都呈上升趋势;相较于导叶,叶片和转轮室的磨损程度更为严重,在汛期运行时要更加注重磨损防护。

关键词：灯泡贯流式水轮机 Euler-Lagrange方法 Tabakoff and Grant磨损模型固液两相流泥沙磨损