大型混流式水轮机组尾水管压力脉动模型试验研究

为研究大型混流式水轮机组尾水管压力脉动,选择了不同的水头和导叶开度组成不同的工况稳态和过渡过程工况.研究表明,稳态工况下,压力脉动的频率主要受导叶开度的影响,相同工况下,压力脉动频率非常相近;不同频率对应的振幅中,频率为3 Hz左右的振动振幅明显比其他频率对应的振幅大;水头对振幅的影响,高水头比中低水头的大.在过渡过程中,2台机组先后甩负荷时,震荡波明显大于1台机组甩负荷的情况.1台机组甩负荷过程中,水头对震荡波影响不大.不同半径处的压力脉动在导叶刚关闭时会有所不同,有些半径处的压力脉动会出现短时间的突然增加,这个值甚至大于震荡波中最大的压力值.     

抽水蓄能电站中球阀协同导叶关闭的水力瞬变过程控制方式

为了降低抽水蓄能机组水轮机工况甩负荷时蜗壳压力上升值和压力脉动值,应用了球阀协同导叶关闭的流量控制方式。于2012年在蒲石河大型抽水蓄能电站,进行了水轮机工况甩负荷过渡过程球阀参与导叶控制方式的现场试验。针对这一流量控制方式,利用内特性法预测了在甩负荷过渡过程中各动态参数的瞬变规律,预测的机组转速上升最大值与试验值的相对误差为2.11%,预测的蜗壳压力上升最大值与试验值的相对误差为0.74%,从而验证了内特性方法的合理性;同时证明,只要合理地选择导叶与球阀的控制规律,即可显著改善水泵水轮机装置水轮机工况甩负荷过渡过程的动态品质,降低抽水蓄能电站引水系统的水压上升值。     

三峡工程左岸电站机组调试动力响应分析

介绍三峡左岸电站1号机组在调试、试运行过程中,几种典型运行工况下厂房和引水钢管等关键部位的动力响应测试,并将测试结果与钢管充水过程的测试结果进行比较.结果表明,引水钢管测试部位的应变变化规律和钢管充水过程测试的应变变化规律相一致,说明引水钢管应变变化较大主要是钢管内水压力发生变化所致;机组甩负荷瞬间厂房和引水钢管测试部位的振动响应最大,但振动能量量值不大,说明机组在正常运行过程中不会危及结构物安全.     

球阀导叶联动对相继甩负荷工况尾水管进口压力的影响

在抽水蓄能电站水力过渡过程计算中,相继甩负荷工况的尾水管进口最小压力较难满足控制要求。从理论上分析了相继甩负荷工况尾水管进口最小压力较小的原因以及球阀导叶联动关闭规律对尾水管进口最小压力的改善作用的机理,然后通过已建工程实例进行计算分析,得出了采用球阀导叶联动的关闭规律可极大改善尾水管进口最小压力的结论。图8幅,表1个。     

羊卓雍湖三机式抽水蓄能电站过渡工况计算

本文着重介绍了羊卓雍湖三机式抽水蓄能电站(以下简称羊湖电站)过渡工况的电算成果。主要计算工况有:水轮机甩负荷、水泵断电、水泵借助于同轴水轮机起动和停泵、电站负荷小波动稳定等。通过计算可以确定调压室的最高、最低涌浪和压力钢管的最大、最小压力,分析起动或停泵机组对正常运行机组的影响,验证电站调节系统的稳定性,提出合理的机组飞轮力矩值和调速器参数。     

斜流式水泵水轮机过渡过程特性的模型与原型试验成果

水泵水轮机的运行工况比较复杂,在水泵或水轮机起动、停机、突增突减负荷、断电源或甩负荷、水泵短路或水轮机飞逸等各种工况的动态过程中,将引起流态、水压、转速、流量、功率的复杂变化,由此引起压力脉动、水力振动、机械振动和各部件应力的变化。为了掌握过渡过程特性,确保机组安全、稳定运行,     

有关水电站小开度甩负荷工况水击压力骤升问题的探讨

在引水发电系统中，为了找出机组负荷变化所产生的水击压力最大升高值，一般要进行水力机械过渡过程计算。用以指导机组和压力管道设计。通过若干座水电站的水力过渡过程计算机仿真计算实践，论证了在小开度甩负荷工况、高水头电站发生第1相水击时，会出现水击压力随导叶初始开度减小而增大现象的原因和理论依据。提出了解决在小开度甩负荷工况下水击压力骤升的措施。     

仙居抽水蓄能电站甩负荷试验及反演分析

为确保仙居抽水蓄能电站长期安全稳定运行,对电站机组进行甩负荷现场试验,并对试验数据进行整理分析,利用数值仿真的手段对机组甩负荷过程进行仿真模拟。对比结果显示二者的吻合度较好,验证了数值仿真计算的准确性。在此基础上,利用数值仿真手段对机组运行极端工况进行预测,预测结果显示极端工况蜗壳进口最大压力、尾水进口最小压力等指标满足合同相关指标要求。反演计算分析为电站机电设备的安全稳定运行提供了依据,并为类似工程提供参考依据。     

长引水道高水头电站不同负荷条件甩荷对蜗壳压力的影响研究

为研究采用集中供水布置型式的长引水道高水头电站蜗壳进口端内水压力极值工况及其内在影响机理,在相同上下游水位的前提下,以有压输水系统瞬变流分析的特征线法(MOC)为基础,融合跟踪机组运行轨迹的单纯形寻优法以及系统状态方程,对单台和两台机组在不同负荷时的甩荷工况进行过渡过程数值模拟计算。结果表明：单机、两机以20%额定功率运行甩荷后易发生首相水锤,为蜗壳进口断面内水压力的极值工况。蜗壳进口端内水压力极值出现在导叶小开度运行时甩部分负荷的工况。蜗壳进口断面内水压力初始值和极值大小与机组负荷相关,机组初始出力越少,引水系统中水头损失越小,蜗壳进口端初始压力越高,甩荷后该断面内水压力值越高,且部分负荷运行甩荷后压力衰减速度越慢。机组运行方式对蜗壳进口端内水压力值及峰值出现时间有一定影响。研究成果可为同类型水电站的设计和运行维护工作提供参考。     

基于ANSYS Workbench的水轮机顶盖螺栓有限元分析

水轮机的工况转换频繁,顶盖与座环之间的联接螺栓在受到荷载的作用下,如若发生松动或者断裂,就会造成水淹厂房甚至机毁人亡的严重后果。利用ANSYS Workbench软件建立水轮机顶盖与座环联接螺栓的计算模型,采用有限元分析方法,计算分析在不同甩负荷工况下,联接螺栓所受的最大应力以及危险截面所处的位置。计算结果表明:在甩82.5 MW负荷时,联接螺栓所受的应力最大。采用超声波在线监测预警系统对最危险螺栓进行实时监控,防止意外发生。     

坝内埋管极限状态设计方法

在综合分析坝内埋管现行设计理论和方法的基础上，提出了坝内埋管极限状态设计方法. 该方法以钢筋混凝土非线性分析为主要手段，可以同时考虑坝体荷载、内水压力、温度荷载的作用，全面分析坝内埋管中钢管、钢筋和混凝土的应力状态和承载情况，并决定钢管壁厚和外围坝体混凝土的配筋，它对于改进坝内埋管的强度设计，具有重要实际意义。     

坝后式水电站压力钢管厂坝过缝措施研究

本文结合某水电站的工程实例，采用三维有限元法，对厂坝分缝处的伸缩管段预留环缝的焊接时间、厂坝分缝处键槽的合拢时机以及键槽合拢的效果对于伸缩管的影响进行了敏感性分析。计算结果表明，如果在蓄水前对厂坝分缝进行灌浆处理，则推迟钢管环缝焊接时间，可以减小钢管的等效应力，但是降低的数值较小。在蓄水前如未进行厂坝分缝处的灌浆而仅仅焊接钢管的环缝，将大大降低厂坝之间的联合作用，并且恶化伸缩管的应力状态。厂坝分缝处的键槽合拢效果对于伸缩管将会产生一定程度的影响，若键槽合拢后存在缝隙将会造成分缝处钢管局部应力增大，而灌浆材料的选取对于钢管影响不大。     

几内亚苏阿皮蒂水电站坝坡明管设计研究

苏阿皮蒂水电站主坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高120 m,发电厂房为坝后式地面厂房。电站压力钢管采用坝坡明钢管,单管单机布置。为了解该钢管在内水压力、温度荷载及地震作用下的应力变形规律,对大坝、管道及厂房建立三维模型,利用有限单元法进行计算分析,重点研究了静、动力工况下管道位移、支座滑动、伸缩节变形及压力钢管应力分布规律。结合该工程实际,利用有限元方法对坝坡明钢管进行了计算校核,以期对我国坝坡明管的设计提供参考。     

坝体变位和内水压力对坝后背管结构应力的影响

用三维接触单元模拟背管与坝体接触面，分析坝体变形和内水压力对李家峡坝后背管结构应力的影响。坝体变位对背管结构轴向应力的影响表现为上部为拉应力下部为压应力，并且拉应力由背管的上弯段向下弯段逐渐减小，部分轴向拉应力值大于混凝土设计抗拉强度；背管内水压力对背管结构环向应力的影响表现为环向拉应力，并且管腰外缘和管顶内缘混凝土环向拉应力是混凝土设计抗拉强度的2．4倍。根据应力的大小分布可以确定，坝体变形是背管产生较大轴向拉应力的主要因素，是产生环向拉应力的次要因素；内水压力是使背管产生较大环向拉应力的主要因素，是产生轴向拉应力的次要因素。     

三峡水电站压力管道下弯段非线性分析

应用有限元法，对三峡水电站压力管道的下弯段进行三维非线性分析，模拟结构随内力压力升高而由弹性阶段到混凝工裂直至整体破坏的全过程。计算得到在加载过程中结构的应力分析和裂缝开展特征，为设计工况下的结构响应作了可信的数值预测。     

莲花水电站压力钢管消应热处理及效果分析

水电站引水压力钢管焊接后产生的残余应力，是引起钢管脆性断裂的重要原因之一。目前，对于残余应力的消除处理，多种看法尚不统一，国内外所执行的标准也不相同，从国内已建成的水电站来看，对压力钢管进行消应处理并进行应力测试的例子很少，对消应后的效果说明亦缺乏资料。莲花水电站４号机组压力钢管消应热处理和应力测试的方法及其效果分析，为该项目的设计提供了重要依据，并对合理缩短工期，节约投资等方面起到了指导作用。     

坝后背管承载安全性能研究

采用钢筋混凝土非线性有限元法,考虑混凝土软化和分期施工过程,研究了某坝后背管的管坝接缝面应力状态、管道钢材应力和管道外包混凝土裂缝宽度,并且针对调速系统误操作引起的超载作用,研究了背管内水压超载破坏过程,评价了管道的承载安全性能,提出了减少配筋量和提高结构安全度的措施。研究表明:管道设计方案能够安全承载,结构的内水压超载安全系数为2.03;在规范"轴对称"配筋设计方法基础上,管道约束区可适当减少配筋量,环向断面不同位置可采用不同配筋量;提高主变平台以上局部管道的混凝土标号,可使结构破坏形式由局部失稳转化为整体失稳或强度破坏,能提高结构的整体安全度。     

埋藏式钢岔管与外围结构的联合作用分析

为了更深入地了解埋藏式岔管与外围结构联合承载的力学机理,采用三维有限元法对岔管与外围结构联合作用做了精细的力学仿真。尝试了一种新的模型,即设置回填混凝土网格,模拟钢岔管、混凝土、围岩三者之间的两道缝隙及其力学接触行为,考虑混凝土承载后的塑性变形特征。结果表明,岔管与外围结构在空间中的相互作用过程复杂:由于岔管与外围结构联合承载,使钢材强度得到了充分的发挥;回填混凝土未沿径向均匀开裂,基于此假定的力学模型值得商榷;回填混凝土变形应被充分重视,有些部位的压缩变形甚至大于结构间原始缝宽,不利于联合承载;两道缝模式得出的内水压力围岩分担率明显低于一道缝模式,后者可能高估了围岩分担率。研究成果为埋藏式岔管受力分析提供了一种新模式。     

南山一级水电站高水头厚壁压力钢管安装技术

南山一级水电站工程地处广西南山深处,地形复杂、植物茂密。水电站明敷设高水头压力钢管采用壁厚58mm的Q390C低合金钢在中国尚属首次。为了确保安装质量,在压力钢管安装前对钢管母材Q390C低合金钢进行了详细的焊接工艺评定,在安装过程中不断优化改进安装、焊接、水压试验技术方案,保证了压力钢管安装顺利进行。     

抽水蓄憾电站一管多机相继甩负待 过渡过程研究

本文分析了在抽水蓄能电站一管多机的布置形式中,同一水力单元机组同时甩负荷和相继甩负荷过渡过程特性。研究表明:在相继甩负荷中,后甩机组一旦在最不利时间点发生甩负荷,其尾水管进口最小压力将严重下降,以致不能满足调保参数限制值要求。而后甩机组最不利时间点不一定是取在先甩机组过机流量衰减到0的时刻,应就具体问题,在先甩机组流量衰减至0 这段时间内进行延时甩负荷时间点敏感性分析,寻找出最不利组合时间点,以确保电站安全设计与运行。