數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)下的混流式水泵水輪機(jī)主要參數(shù)計(jì)算方法

本文提出了一種不計(jì)水力系統(tǒng)彈性的混流式水泵水輪機(jī)裝置泵工況斷電過渡過程的解析計(jì)算方法,導(dǎo)葉分兩段關(guān)閉,過程中只發(fā)生水泵倒流不發(fā)生倒轉(zhuǎn),這種方法比傳統(tǒng)的特征線解法簡(jiǎn)便,無需已知全特性曲線,可由計(jì)算機(jī)或手工完成計(jì)算,經(jīng)實(shí)際計(jì)算表明,它具有能滿足工程實(shí)際要求的計(jì)算準(zhǔn)確度。

??本文根據(jù)作者近十幾年參加抽水蓄能機(jī)組的前期方案論證、投標(biāo)文件的編制、機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn),提出了對(duì)額定水頭選取、駝峰區(qū)余量、導(dǎo)葉漏水量、導(dǎo)葉端面間隙、取消調(diào)相壓水系統(tǒng)消水環(huán)排水管、主軸檢修密封、輸入調(diào)速器的水頭或揚(yáng)程信號(hào)等問題的看法。

通過幾個(gè)電站混流式水輪機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)水壓脈動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在機(jī)組額定出力的20%～30%范圍內(nèi)出現(xiàn)過水系統(tǒng)整體(蝸殼進(jìn)口、頂蓋、尾水管)水力共振,頻率為轉(zhuǎn)頻的1～1.4倍,嚴(yán)重地影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。將在實(shí)際工程試驗(yàn)中遇到的有關(guān)混流式水輪機(jī)水力振動(dòng)及相關(guān)問題解決方法進(jìn)行介紹。

介紹混流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在制造過程中需要注意的幾個(gè)問題,以及為了保證質(zhì)量而采取的措施。

水壓式端面密封方式是目前中小型水輪機(jī)常用的主軸密封機(jī)構(gòu)。因各電站具體的水頭、水質(zhì)存在差異,在機(jī)組運(yùn)行過程中,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理調(diào)整冷卻水壓力,避免密封膠墊燒損。

近年來，我國(guó)大力扶持國(guó)內(nèi)小水電增容改造，很多小水電制造企業(yè)都從中嘗到了其中甜頭，面對(duì)即將來臨的新一輪的小水電市場(chǎng)的增容改造，這對(duì)于國(guó)內(nèi)新建中、小水電站日趨飽和，水電市場(chǎng)不景氣的大環(huán)境下，各個(gè)中、小水電設(shè)備制造廠家都想通過國(guó)家的一系列政策措施來擺脫目前企業(yè)所面臨的困境，可改造是把雙刃劍，效益很高，可機(jī)組改造所需要考慮的比新機(jī)組要多得多，一旦改造失敗就會(huì)面臨失去客戶的信任，失去龐大的小水電改造市場(chǎng)。

采用混合物空化模型對(duì)混流式水輪機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得到了大流量工況、最優(yōu)流量工況、小流量工況水輪機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)特性。計(jì)算結(jié)果表明:在大流量工況和小流量工況下,尾水管中心截面的低壓區(qū)與渦帶是相對(duì)應(yīng)的,壓力脈動(dòng)的幅值主要受尾水管渦帶直徑兩端壓力差的影響,其尾水管進(jìn)口段左右兩側(cè)以及彎肘段附近均有較大的漩渦區(qū)域,造成較大的能量耗散,尾水管內(nèi)有明顯的回流現(xiàn)象,水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)比較紊亂。

通過混流式水輪機(jī)全流道的定常流動(dòng)數(shù)值模擬,研究混流式水輪機(jī)內(nèi)部尤其是尾水管在不同工況下的流動(dòng)特點(diǎn),目的在于探明引起混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)不穩(wěn)定的真正原因。計(jì)算結(jié)果表明,引水部件的流動(dòng),蝸殼鼻端處壓力波動(dòng)均較為劇烈,周向分布不均勻,但是經(jīng)過固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉的過濾后周向分布基本對(duì)稱。轉(zhuǎn)動(dòng)部分的流動(dòng),小開度低單位轉(zhuǎn)速時(shí),較小的導(dǎo)葉出流角,使轉(zhuǎn)輪葉片頭部受到撞擊,葉片上橫向流動(dòng)和背面的葉道渦嚴(yán)重,轉(zhuǎn)輪出口靠上冠處有回流和橫向流動(dòng),泄水錐下方回流嚴(yán)重;大開度時(shí),轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口流態(tài)都得到改善。尾水管內(nèi),小開度時(shí),錐管中心回流嚴(yán)重,大部分水流流向外緣,受肘管的影響,錐管和肘管內(nèi)部形成兩個(gè)渦流區(qū),主流流經(jīng)支墩左側(cè),右側(cè)較為紊亂;最優(yōu)開度時(shí),尾水管內(nèi)部水流流線順暢,支墩兩側(cè)水流平穩(wěn)性基本一致;大開度時(shí),尾水管主流向錐管中心聚攏,經(jīng)過肘管的轉(zhuǎn)彎時(shí),出現(xiàn)很多局部的旋渦流動(dòng),支墩右側(cè)水流相對(duì)平穩(wěn),而左側(cè)較為紊亂。研究結(jié)果為壓力脈動(dòng)測(cè)量位置的選擇提供理論依據(jù)。

水利水電技術(shù)　第39卷　2008年第6期 waterresourcesandhydropowerengineeringvol139no16 白山抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)主要參數(shù)選擇 李偉剛,宮讓勤 (哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱　150040) 關(guān)鍵詞:水泵水輪機(jī);參數(shù)選擇;白山抽水蓄能電站 中圖分類號(hào):tv734(234)　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b　　　　文章編號(hào):100020860(2008)0620022203 　　　　　　　　　　 收稿日期:2008204224 作者簡(jiǎn)介:李偉剛(1968—),技術(shù)管理部副部長(zhǎng)。 1　電站概述 111　概　況 白山抽水蓄能電站位于吉林省樺甸市白山鎮(zhèn),第 二松花江上游,利用已建的紅石水庫(kù)做下庫(kù),白山水 庫(kù)做上庫(kù)。本電站布置在二期工程的上游側(cè),

通過一例水中尸塊的法醫(yī)學(xué)檢驗(yàn),將水電站水輪機(jī)葉片對(duì)尸體的機(jī)械力碎尸與人力碎尸進(jìn)行比較、區(qū)別,以積累類似案件的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。

混流式水輪機(jī)磨蝕嚴(yán)重的部位是葉片背面出口邊靠近下環(huán)處、下環(huán)內(nèi)外表面等。根據(jù)黃河水流的特性和對(duì)磨蝕規(guī)律的分析,水輪機(jī)的磨蝕防護(hù)一般采取聚氨酯涂層防護(hù)、高速氧燃噴漆碳化鎢防護(hù)、優(yōu)化轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)、減少過機(jī)泥沙等綜合措施,取得了一定的效果。

蝸殼是水輪機(jī)中的重要過流部件。其模型精度的高低,直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)加工質(zhì)量、機(jī)組運(yùn)行的水力特性。因此,建立質(zhì)量較高的蝸殼模型,對(duì)于機(jī)組有著重要的意義。在此,通過對(duì)模型尺寸進(jìn)行分析,并利用軟件ug對(duì)進(jìn)行建模,探討了建模方法的可行性,為后續(xù)產(chǎn)品的加工提供了理論支持。

1 混流式水輪機(jī)安裝作業(yè)指導(dǎo)書 1、混流式水輪機(jī)安裝工藝流程圖 2、作業(yè)方法及要求 2.1施工準(zhǔn)備 2.1.1熟悉圖紙及制造廠的技術(shù)資料，了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求及 施工準(zhǔn)備 尾水管里襯拼裝 座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)組裝及安裝 蝸殼掛裝及安裝 機(jī)坑里襯、接力器里襯安裝 機(jī)坑測(cè)定與座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)加工 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)予裝 轉(zhuǎn)輪與主軸整體吊入機(jī)坑 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝 機(jī)組聯(lián)軸、軸線調(diào)整 主軸密封及水導(dǎo)軸承安裝 輔助設(shè)備及管路安裝 起動(dòng)試運(yùn)行 尾水管里襯砼澆筑 座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)支墩砼澆筑 蝸殼支墩砼澆筑 機(jī)組二期砼澆筑 尾水管里襯安裝 蝸殼拼裝 2 工藝要求。 2.1.2根據(jù)工程特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，編制施工技術(shù)措施。 2.1.3對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。 2.1.4臨時(shí)工裝、器具制作，施工工器具準(zhǔn)備。 2.2尾水管里襯拼裝與安裝 2.2.1作業(yè)方法 2.2.1.1根據(jù)尾水管到貨設(shè)備的具體情況（若為

1 工業(yè)冷卻塔用混流式水輪機(jī)技術(shù) 一、技術(shù)名稱：工業(yè)冷卻塔用混流式水輪機(jī)技術(shù) 二、適用范圍：化工、冶煉、輕紡等行業(yè)有重力勢(shì)能可利用的機(jī)械通風(fēng)式冷卻塔的改造 三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀： 目前的工業(yè)循環(huán)冷卻系統(tǒng)耗電現(xiàn)狀是：每座冷卻塔的塔頂都裝有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，用來 驅(qū)動(dòng)風(fēng)筒內(nèi)部的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，一座4500t/h流量的冷卻塔電機(jī)年耗電量約為175萬kwh， 耗能折合612tce。 四、技術(shù)內(nèi)容： 1．技術(shù)原理 水輪機(jī)的工作動(dòng)力來自循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的重力勢(shì)能以及循環(huán)水泵的富余揚(yáng)程，工 作時(shí)保證冷卻塔的技術(shù)參數(shù)，而且循環(huán)水泵的能耗不變。水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)連 接并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，取消了原電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，節(jié)約了電能。 2．關(guān)鍵技術(shù) 1）利用循環(huán)水余壓驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)，替代電機(jī)； 2）轉(zhuǎn)速比為50的超低比速混流式水輪機(jī)，效率提高至88%以上，并將原雙列循環(huán)形 導(dǎo)流葉柵改為

通過某水電站2臺(tái)混流式水輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)、噪聲試驗(yàn),對(duì)1#機(jī)組運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異常噪聲的振源進(jìn)行查找,同時(shí)采用錘擊法對(duì)水輪機(jī)蝶閥層壓力鋼管進(jìn)行固有頻率測(cè)試。分析發(fā)現(xiàn),某種水力激振頻率與壓力鋼管的固有頻率在92%以上負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)發(fā)生耦合并引起壓力鋼管共振,是導(dǎo)致異常噪聲的主要原因。在此基礎(chǔ)上提出了活門出水邊修型以及加裝蝸殼進(jìn)人門孔導(dǎo)流板的處理方案,最終通過改善流道環(huán)境,使水力激振頻率得到大幅提高,并降低了渦列能量,起到了很好的錯(cuò)頻消振效果。研究表明:通暢的流道環(huán)境對(duì)于有效避免由于水力激振或渦列振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)共振問題具有重要意義。

根據(jù)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪內(nèi)葉道渦現(xiàn)有研究資料,介紹了葉道渦的產(chǎn)生原理、分類及危害,重點(diǎn)闡述了補(bǔ)氣、轉(zhuǎn)輪葉片修型、活動(dòng)導(dǎo)葉修型及轉(zhuǎn)輪更換等幾種減輕消除葉道渦的方法,為發(fā)生葉道渦引起的水輪機(jī)事故的水電站提供了參考及借鑒。

參考國(guó)內(nèi)外同類機(jī)組的參數(shù),結(jié)合國(guó)內(nèi)外的統(tǒng)計(jì)資料,經(jīng)過分析論證,初步選擇魯基廠水電站的水輪機(jī)主要參數(shù)。

東川水電站通過方案的詳細(xì)對(duì)比,選擇了最合適的水輪機(jī)型式、單機(jī)容量和機(jī)組臺(tái)數(shù),并最終確定了水輪機(jī)的主要參數(shù)。

雙江口水電站水輪機(jī)單機(jī)功率大,運(yùn)行水頭高,水頭變幅大。合理選擇水輪機(jī)參數(shù),是保證水輪機(jī)長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。本文介紹了水輪機(jī)主要參數(shù)可行性研究階段的設(shè)計(jì)成果。

藍(lán)海水電站工程壩址上下游水頭差較大,所以在其水輪機(jī)參數(shù)的選擇方面必須綜合考慮安裝高程、轉(zhuǎn)輪直徑和轉(zhuǎn)速、吸出高度參數(shù)外,影響水輪機(jī)性能的相關(guān)參數(shù)還包括外網(wǎng)跳閘導(dǎo)致水輪機(jī)負(fù)荷瞬間減小而轉(zhuǎn)速瞬間增加的過速情況,水輪機(jī)的機(jī)械振動(dòng)、電磁振動(dòng)和水力振動(dòng),水輪機(jī)組軸承溫度,軸承瓦襯剛度及瓦面材質(zhì)的選擇等方面.在進(jìn)行水電站規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),必須通過對(duì)多種水輪機(jī)選型方案進(jìn)行綜合比選并進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),保證水電站的穩(wěn)定運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的最好發(fā)揮.

根據(jù)若羌河水電站工程特點(diǎn),結(jié)合國(guó)內(nèi)部分類似電站的水輪機(jī)選型設(shè)計(jì),通過計(jì)算和分析初擬水輪機(jī)的主要技術(shù)參數(shù),為水電站招標(biāo)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ).

紅花水電站于1998年3月完成初步設(shè)計(jì)工作,推薦采用6臺(tái)燈泡貫流機(jī)組,單機(jī)容量38.34mw,額定水頭12.80m,轉(zhuǎn)輪直徑6.10m(轉(zhuǎn)輪槳葉4個(gè)),額定轉(zhuǎn)速100r/min,水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速816mkw。2003年7月完成重新編制初步設(shè)計(jì)報(bào)告,結(jié)合初設(shè)工作,參照當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外燈泡貫流機(jī)組的轉(zhuǎn)輪資料,對(duì)水輪機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行選擇。