隔河岩水电站机组稳定性分析

隔河岩电站机组自投运以来，虽然其综合性能较好，但也存在机组振动摆度偏大的部分负荷区域。通过模型试验和真机测试对比分析可知，两者具有一定的相关性。引起机组振动摆度过大的原因主要是部分负荷下尾水管偏心涡带所引起的低频振动。模型试验和真机测试表明，轴心补气对改善机组运行稳定性有一定的效果。建议进一步进行真机补气和不补气两种情况的对比试验，并测试尾水管压力脉动值；分析机组振摆过大的原因并采取相应的对策，扩大机组稳定运行范围。     

三峡电站混流式水轮机水力稳定性研究

三峡电站水轮机是目前世界上运行水头变幅最大的巨型混流式水轮机之一 ,其运行稳定性是设计、研究、制造和使用部门关注的首要课题。在左岸电站机组招标文件和合同执行过程中 ,明确提出水力稳定性是首要考虑的问题 ,并具体规定了模型和真机的稳定性指标。在水轮机模型验收试验中 ,发现一些现象与众所周知的部分负荷的压力脉动不同 ,表现为在运行水头范围内存在压力脉动峰值带 ,频率较高 ,且从蜗壳进口至尾水管的几个部位均同时出现较大的压力脉动幅值。根据模型试验的结果 ,分析了空蚀系数和补气对压力脉动的影响 ,提出了改善三峡电站水轮机水力稳定性的几点措施     

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势,指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率公式的适用性不足。试验数据表明,定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势,在部分负荷高负荷段中呈“V”型分布,这种“V”型分布与尾水管固有频率相关;定导叶开度情况下,部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系;试验同时表明,部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响,是引起机组稳定性参数变化的主要原因。     

水轮发电机组稳定性试验分析与运行区域划分

水轮发电机组稳定性试验可以获取真机各部位振动、摆度、压力脉动等指标,对稳定性试验数据进行分析,可以有效判断机组运行状态。通过对某水电站水轮发电机组稳定性试验数据进行分析,结合电站实际运行情况,对机组在全水头范围内运行区域进行划分,绘制出运行区域分布图,为电站机组稳定、安全、高效运行提供了科学依据。     

混流式水轮机尾水管压力脉动研究综述

混流式水轮机尾水管压力脉动是造成机组运行不稳定的重要原因，严重的脉动甚至会威胁厂房的安全，而尾水管涡带是产生压力脉动的首要原因。所以，混流式水轮机尾水管涡带的研究对解决压力脉动有着十分重要的意义。为此，就混流式水轮机尾水管压力脉动的研究，即从理论研究、模型实验、数值模拟和真机试验4个方面。重点阐述在部分负荷、满负荷以及超负荷工况下的尾水管涡带特性参数变化的特点，介绍数值模拟方法在解决尾水管振动问题上的优缺点以及目前在真机试验上检测尾水管振动的新方法，从而也提出解决尾水管压力脉动的几个途径。     

混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动试验研究

通过三峡电厂升水位试验数据分析了混流式水轮机部分负荷下尾水管压力脉动主频的变化趋势，指出了目前两种用于计算尾水管涡带频率的适用性不足。试验数据表明，定水头下尾水管压力脉动主频在部分负荷低负荷段随着水轮机流量的增大有减小的趋势，在部分负荷高负荷段中呈“V”型分布，这种“V”型分布与尾水管固有频率相关；定导叶开度情况下，部分负荷下尾水管压力脉动主频与水头没有必然联系；试验同时表明，部分负荷下尾水管压力脉动对机组稳定性参数具有直接影响，是引起机组稳定性参数变化的主要原因。     

三峡左岸电站水轮发电机组水力稳定性分析与现场试验

三峡电站水轮机是目前世界上运行水头变幅最大的巨型混流式水轮机之一，其运行稳定性自始至终是设计、研究、制造和用户关注的首要课题。在三峡电站水轮机模型验收试验中，发现一些现象与众所周知的部分负荷的压力脉动不同，表现为在运行水头范围内存在压力脉动峰值带，频率较高，且从蜗壳进口至尾水管的几个部位均同时出现较大的压力脉动幅值。在2003年，对首批发电机组进行了现场试验，对机组稳定性进行了全面测量，其结果与模型试验结果较为吻合。     

龚嘴水电站尾水管补气模型试验研究

针对龚嘴水电站增容改造后在低负荷状态运行时存在压力脉动和噪声较大的问题,采用大轴中心孔补气模型试验方法,在1号机组开展顶盖强迫补气试验,并在真机上进行了验证。试验结果表明:选择合适的相对补气量时,压力脉动的混频和主频相对幅值均显著下降,对降低部分负荷区域的压力脉动和噪声具有很好的效果。该方法对其他中低水头电站的尾水管补气措施有一定参考价值。     

亭子口水利枢纽水轮机的选择及主要技术研究

根据亭子口水利枢纽电站水头低,机组尺寸较大,水中含沙量较高等特点,对水轮机参数选择、过流部件泥沙磨损、机组运行稳定性等机组选型设计中的主要问题进行了分析,提出了相应的对策,并选定了水轮发电机组的最终参数.水轮机模型验收试验表明,水轮机模型和预期的真机水力性能(效率、出力、空化、压力脉动)满足技术规范要求.     

三峡电站水轮机运行稳定性预测及预防措施

三峡左岸电站首批机组将于2003年第3季度投产发电,由于三峡电站水头变幅大、运行条件复杂,且机组容量巨大,加之在水轮机模型验收试验中,发现了与通常部分负荷下压力脉动不同的压力脉动峰值带.其表现为幅值大、频率较高.因此,三峡电站首批机组能否安全稳定投入运行,受到各方面的广泛关注.根据模型验收试验的结果,对三峡左岸电站水轮机的运行稳定性进行了初步预测,参考类似电站机组初期投运及运行过程中出现的问题及处理经验,对三峡左岸电站机组投运时可能出现的不稳定问题进行了分析,并提出了相应的几点预防措施.     

水库分层取水水温模型试验的相似理论

依据连续性方程、运动方程和能量方程,结合水库分层取水的流动特点,对水库水温模型试验的相似关系进行了理论分析,提出了模型和原型相似应满足的条件,以及模型与原型水温换算关系。依据所提出的模型相似理论,将二滩水电站物理模型试验的所测下泄水温转换成原型数据后,与原型实测资料进行对比,结果表明,两者吻合较好,验证了本文模型相似理论的正确性。研究成果可为开展水库分层取水下泄水温的试验研究提供理论基础。     

小浪底工程3号孔板泄洪洞充水平压系统管道振动原型观测

为了充分论证小浪底枢纽孔板泄洪洞充水平压管道的可靠性，对其在上游库水位为252．30m及50m工作水头下的管道振动特性进行了原型观测，通过对原型观测成果的分析研究，得到振动应力在允许值范围内，但振动位移较大的结论，这为今后小浪底水利枢纽孔板洞充水平压管道的改进和安全运用提供了理论依据。     

土工膜防渗平原水库膜下气场数值模拟

以多相孔隙介质理论为基础推导了考虑孔隙中水气二相流的非饱和土固结理论方程,在一定的简化假设基础上编写了相应的有限元耦合计算程序。针对某土工膜全库盆防渗的平原水库进行了不同地下水位与库水位组合方案的三维有限元计算,通过整理库底和过渡平台两处膜下气压与地下水位及库水位变化关系曲线分析了土工膜下气压变化规律。计算结果表明:地下水位快速上升会引起膜下气压迅速增大,使得土工膜的气胀成为可能;当地下水位与土工膜间距小于1m时,膜下气压会随着库水位上升迅速增大。     

山区峡谷河道截流平面布置及截流方案试验论证

为了对水电工程截流方式、截流时段以及截流备料的选择提供技术指导,通过截流模型试验对杨房沟水电站工程主河床截流方案进行了论证。从导流隧洞泄洪能力角度出发,验证了出口水位对上游进口水位及分流量的影响程度;另外通过对不同工况下截流模型试验结果的分析,选出了最优方案,并从用料量、截流单宽功率及流速等方面论证了该方案的合理性。     

黏土心墙水力劈裂机理的离心模型试验及数值分析

采用与原型实际心墙边界条件、受力方式相同的土柱模型,进行了离心模型试验研究,同时采用数值计算分析的方法对土柱模型的应力变形特性进行研究以分析形成心墙水力劈裂的内在机理。分析结果表明：当心墙上游侧的库水压力大于心墙的土压力时,造成了心墙的水力劈裂破坏;该破坏是由于心墙在这种应力条件下,上游侧出现了有效应力拉应力区,并进而出现拉裂裂缝后所产生的;外部水压力大于心墙上游侧土压力是决定水力劈裂发生的重要因素。     

水轮机压力脉动诱发厂房振动分析

对于巨型水轮机压力脉动诱发的厂房结构振动，研究了模型水轮机压力脉动的时域和频率特征以及原型与模型问的相似关系；利用动力时程分析法计算了结构在水力激励下的振动反应，分析探讨了压力脉动不同分布特性对振动强度的影响，进行了压力脉动幅值的敏感性分析；最后，借鉴国内外相关振动规程，对厂房振动加以评价。     

丹江口大坝加高对机组运行的影响及改造方案研究

丹江口电站首台机组于1968年10月投产发电,经过数十年的运行,机组设备老化,部分机组已陆续改造。南水北调中线工程实施丹江口大坝加高后,正常蓄水位由目前的157 m提高到170 m,对机组运行产生一定影响。本文简要介绍了机组运行现状,从机组强度、能量特性、空蚀特性、稳定性等方面详细分析了对机组运行的影响,并提出了机组改造的具体方案。     

灯泡贯流式水轮机出力提升方案研究

为提高灯泡贯流式电站机组出力,采用试验手段对原厂协联关系曲线下的流道损失和水轮机效率进行测定,确定了影响机组稳定性及效率的因素,指出模型协联换算到原型协联的不足和灯泡贯流式水轮机对工作水头的敏感性。结合工程实际,采用合理技术方案对机组协联关系曲线进行了优化。同时在保证水轮机淹没深度的前提下,对电站尾水挡墙进行了适当削低,降低了尾水位,提高了水轮机工作水头,从而最终达到降低机组出力波动、提高单机效率和电站总出力的目的。     

五道水库泄洪洞进水塔振动研究

五道水库泄洪洞高水位运行时,进水塔出现剧烈振动。为探明振动原因,为除险加固提供依据。进行了泄洪洞1：20水工模型试验,研究工作闸门不同开度时泄洪洞边壁及闸门水流的脉动压力特性,通过有限元动力分析,研究进水塔的自振特性,预测进水塔的振动响应。研究表明．进水塔的低阶自振频率没有完全脱离动水激励的高能区域,可能产生较大流激振动;0．4以上大开度运行时进水塔的振动响应较大,设计水位最大加速度出现在塔底．约0．34g．与原型观测预潮结果一致．     

运西水电站竖井贯流式水轮机性能优化

采用雷诺时均方程(RANS),选择S-A湍流模型,运用SIMPLEC算法,利用CFD数值模拟技术,数值模拟了不同方案的运西水电站水轮机流道内流场,分析了转轮直径、叶片翼型、叶片个数、叶片安放角、转轮轮毂、转轮转速、导叶翼型、导叶轴线与机组中心线夹角、导叶个数、叶片及导叶安装位置、导叶开度对水轮机性能的影响,叶片数为3时水轮机装置性能较优,机组最高效率点分别在转速为187.5r/min、导叶个数为15时出现。对原有流道可改变部件做适当优化后,将优化后的转轮应用于电站进行数值计算,根据全流道的数值模拟结果,预测电站改造后机组的水力性能。根据数值计算的结果制作模型水轮机和真机进行模型试验和真机测试。结果表明,数值模拟结果与模型实验以及现场运行结果曲线的变化趋势一致,数值模拟结果基本能够准确反映电站的外特性和内部流场特征。