水轮机模型验收试验的研究与探讨

介绍百色水利枢纽混流式水轮机模型验收试验中效率、出力、空化、压力脉动、飞逸、轴向水推力、导叶水力矩和Winter -Kennedy蜗壳压差等试验的基本情况 ,并就试验中遇到的卡门涡、叶道涡、特殊压力脉动带等关键技术问题进行了详细的分析讨论 ,同时着重介绍了电站装置空化系数 3种不同定义方式对压力脉动测试的影响 ,探讨了空化系数在原模型相似方面的影响     

大型水电站福伊特水轮机模型试验研究

为了检验某大型水电站水轮机的水力特性,进行了水轮机福伊特模型验收试验,包括尺寸检查、效率试验、出力试验、飞逸试验、空化试验、蜗壳差压试验、压力脉动试验、导叶水力矩试验、轴向水推力试验、筒阀下拉力试验等内容。试验结果表明：模型水轮机及换算得到的原型的效率、出力、空化、压力脉动、飞逸、轴向水推力、导叶水力矩、筒阀压力等性能指标均满足合同技术要求。     

混流式水轮机转轮内三元空化流场的预测

本文提出了混流式水轮机转轮内三元空化流场的数值分析方法和一种新的空穴模型，实现了水轮机转轮内三元空化流场和叶片上三元空化区域的预测.通过比较岩滩水电站模型转轮的空化试验结果及其三元空化流场的数值分析结果，可以证明：基于此种准三元空化流动理论的转轮内空化流场分析结果具有定量上的准确性，具有工程实用价值。     

新疆下坂地水轮机模型验收试验

新疆下坂地水轮机是中国水科院首次研发230m水头段模型转轮,模型验收试验在水科院水力机械实验室TP3试验台进行。介绍了下坂地水轮机模型验收试验的主要项目和验收结果,内容包括效率试验、空化试验、压力脉动试验、飞逸试验和水推力试验等其他试验,试验结果表明试验参数重复性好,模型水轮机性能满足合同要求。     

羊曲水电站水轮机模型验收试验浅析

介绍了羊曲水电站水轮机转轮模型验收试验的主要项目及试验结果。内容包括:水轮机出力及效率、空化、压力脉动(补气和不补气条件下)的验收试验;飞逸转速、轴向水推力、活动导叶水力矩(同步和异步情况)、蜗壳压差等试验以及模型尺寸检查。验收试验结果表明模型水轮机各项试验参数的重复性较好,各项水力性能指标基本满足要求。另外在文中还剖析了机组模型试验部分参数取值的原因,希望能够增强技术人员对模型试验的了解。     

水力机械新技术的研究与应用

中国水利水电科学研究院水力机电研究所拥有三座具有国内领先水平的大型试验台，可从事水力机械能量特性试验、空化性能试验、飞逸特性试验、水压脉动特性试验、力特性试验、水流内特性试验、水泵-水轮机过渡过程特性试验等．近年来在承担三峡、二滩等国家重大工程的前期科研攻关任务的同时，结合市场需要，针对混流式水轮机、轴流与贯流式水轮机、离心泵、轴流泵、泥浆泵、贯流泵等研究开发了优秀水力模型．在模型试验技术、水力机械内部流动分析、抗磨防蚀技术、水力机械振动稳定性研究等方面，亦取得了具有重大学术价值的研究成果．     

可逆式水泵水轮机的试验研究

通过对目前国内外水泵水轮机模型效率水平的对比分析，针对改善提高水泵水轮机效率及其他水力性能的途径和效果进行了试验研究，借鉴国外高水平水泵水轮机通流部件几何形状和设计方法进行了水力模型与转轮的设计，介绍转轮叶片高低压边的修型、导叶和固定导叶双列叶栅中的固定导叶安放角对水轮机和水泵性能影响的试验研究结果．     

黄金坪水电站水轮机模型验收试验分析

为了验证黄金坪水电站水轮机模型的水力特性,进行了水轮机模型验收试验。试验内容包括仪器仪表率定、效率试验、出力试验、空化试验、压力脉动试验、轴向水推力试验、蜗壳压差试验、导叶水力矩试验、飞逸特性试验、补气试验、尺寸检查等。验收结果表明:初步试验与验收试验基本一致,水轮机各项水力特性满足合同要求。     

位流水轮机

美国西部水电集团研究了一种能把“最好的传统设计的效率提高１％～３％”的位流水轮机。在结构上，位流水轮机与传统的水轮机差别很小，它与混流式或转浆式水轮机相似。位流水轮机装在传统的水轮机壳内，但位流水轮机上装有能向转轮进口提供有势水流的导叶，使转轮进口全断面的速度矩相等。从而有效地消除尾水管中的涡流，减小水轮机的空化系数σ，提高水电站运行效益。     

基于高速摄影的水力机械空化空腔膨胀收缩特性试验研究

水力机械水力不稳定是水电站、水泵站机组和厂房强烈振动、转轮叶片断裂、尾水管撕裂、压力及负荷振荡等稳定性问题的主要来源。空化空腔危害水力机械稳定性理论认为，空化空腔的膨胀收缩循环变化是引起强烈压力脉动及振动的主要根源，但该空化空腔的膨胀、收缩及溃灭并无试验资料证实。采用高速摄影对水力机械空化空腔膨胀收缩特性进行研究，证实了混流式水轮机叶道涡空化空腔、贯流式水轮机叶片两个端面间隙流空化空腔遇低压膨胀、遇高压收缩甚至溃灭的特性，发现贯流式水轮机叶片与转轮室之间间隙流是小尺寸多列漩涡流涡街。     

目前中国水电机组的几个主要问题

国内特大型混流式水轮发电机组发展迅速，其水力稳定性问题已引起各方高度关注；转轮散件运输、现场组焊方案的应用；低水头段宜首先考虑灯泡贯流式机组；大容量、高水头冲击式水轮机设计制造技术亟待提高。     

ANALYSIS AND ESTIMATION OF HYDRAULIC STABILITY OF FRANCIS HYDRO TURBINE

With the development of large-capacity hydro turbines, the hydraulic instability of hydro turbines has become one of the most important problems that affect the stable operation of the hydro-electric units. The hydraulic vibration and unstable operation of Francis hydro turbines are primarily caused by the unsteady pressure pulsations inside draft tubes. The forced rotating vortex core at the runner exit and the channel vortices inside Francis turbine runners are origins of the unsteady pressure pulsations when operating at partial load. This paper briefly analyzes the hydraulic instability of operation caused by the vortex core and channel vortices at partial load, then, presents a way to estimate the hydraulic stability by calculation of the flow behavior at the runner exit. The validity of estimation is examined by comparison with experimental data. This will be helpful to evaluate the alternative design and predict the hydraulic stability for both the prototype and model hydro turbines.     

太平哨水电厂HL240型水轮机转轮改型研究

现代计算机数值模拟技术的不断进步，为水轮机转轮的改型设计创造了条件。HL240型水轮机能量指标低、过流能力差，国内相当一部分中小型水电站是套用此转轮。应用考虑转轮来流有旋、叶片有限厚及转轮叶片力作用的转轮与导叶联合作用的基于S1流面的准三维设计模型，研究出HL240的改进型转轮，并通过相对效率法效率试验对比，鉴定了改型转轮的效率特性。结果表明，水轮机效率特性明显增加，在高负荷区表现尤为明显。     

龙滩水电站水轮机参数选择评述

龙滩水电站安装9台700 MW混流式机组(一期装7台),电站于2001年7月开工,2002年12月通过国内公开招标,选定东方电机股份有限公司与德国福伊特西门子水电公司为水轮机供货商;哈尔滨电机厂股份有限公司与阿尔斯通(瑞士)有限责任公司为发电机供货商。目前首台机转轮正在工地转轮车间内组装焊接。文章介绍了龙滩水轮机主要参数的选择原则和方法,并对转轮的性能影响进行了评述。     

混流式水轮机叶片的三维造型

针对传统混流式水轮机叶片设计较为复杂,且都是利用AutoCAD二维木模图进行表达,在直观表达上存在缺陷等问题,以混流式水轮机叶片的二维木模图为基础,利用Pro/E软件进行叶片的三维实体造型。采用虚拟上冠、确定叶片下缘处尖点及切割叶片的一系列方法,对叶片进行修型,从而可以准确得到混流式水轮机叶片的三维实体造型,为水轮机转轮内流动CFD分析、性能预测等提供了基础。     

碧口水电厂水轮机改造的经验

叙述了碧口水电厂HL702-LJ-410水轮机改造的实施及其效果,可供中国20世纪60-80年代投产的水电厂混流式水轮机增容改造参考。     

混流式水轮机内部空化流动数值模拟

为探究不同比例的长短叶片对混流式水轮机内部流场空化特性的影响,基于欧拉-欧拉方法中均匀多相流假设的混合两相流体无滑移模型,采用RNG k~ε湍流模型以及三维时均N-S方程,对各混流式水轮机进行全流道三维定常空化湍流计算,获得了3种不同比例长短叶片对应的混流式水轮机在各空化系数下空泡相的流动特征以及各水轮机对应的σ~η曲线图。计算结果表明,当长短叶片比例为0.47时,水轮机临界空化系数最小,为0.060 8,相比长短叶片比例为0.6时降低了8.82%;当3种水轮机处于同一空化系数下时,该型水轮机效率最高;随着水轮机转轮短叶片的增多,水轮机的空化性能及能量性能得到了明显的提升。研究结果对长短叶片混流式水轮机的设计、优化和改型等具有一定的指导意义。     

百米水头段水轮机主要参数选择浅析

以大渡河金川水电站水轮机参数的选择计算为基础,结合中国已建的百米水头段机组参数为参考依据,且调研目前国内大中型水轮机制造厂对于百米水头段水轮机转轮的设计、制造能力,分析现阶段百米水头段混流式水轮机主要参数的发展水平。在现阶段金川水电站机组尚未定货的情况下,结合上述分析及统计曲线,保证在电站的可研设计参数选择时既能体现目前的先进水平,又要在合理的范围之内,以保证最大的效果费用比。最终通过分析、论证,初步确定金川水电站水轮机主要参数。     

大型水轮机不稳定流体与结构耦合特性研究Ⅱ：结构动应力与疲劳可靠性分析

水轮机疲劳寿命问题直接关系到电站安全和工程效益的发挥。本文以国内某大型水电站安装的混流式水轮机为研究对象,通过引入新的耦合界面模型,实现了不稳定压力场与结构场的耦合特性分析。耦合计算采用有限元方法,得到了转轮在不同工况下的压力脉动载荷的时间历程。通过雨流计数法处理,获得了应力幅值及均值的概率密度函数。依据材料疲劳特性预测了转轮叶片的寿命。文中还分析了X形叶片转轮在运行稳定性方面所具有的特征。所取得的研究结果为大型水轮机的稳定运行和优化设计提供了依据。     

混流式水轮机综合特性曲线的数值化探讨

本文就如何应用数字计算机来描述混流式水轮机综合特性曲线这样一个常见问题进行了分析,提出了一种物理意义明确、使用简单方便的储存方法。并推荐采用二阶样条插值来求取水轮机运行时的瞬态工况。几个模型转轮的等开度线加密实践证明方法可行。