新型抗空蚀转轮优化设计——满天星电站的成功改造经验

本文从改善满天星电站转轮严重空蚀破坏出发，以转轮内部三维粘性流动分析为基础，首先分析了满天星电站原转轮（HLD46）内部的压力分布规律，分析计算显示的空蚀发生部位及其强度与转轮实际运行中的破坏情况非常吻合。在此基础上，分析了转轮主要的几何参数（叶片倾角、叶片包角及型线等）对水轮机翼型空蚀的影响，通过多方案的设计和流动分析的多次比较优化，获得改善满天星电站空蚀性能为目的的新型抗空蚀转轮。优化设计后的新型转轮压力最低部位非常靠近叶片出水边，低压区面积大大减少，并且基本上没有改变原转轮的出力性能，从而获得制造厂和满天星电站的认可。新转轮于1999年底投入运行，经过4000多小时运行后1＃转轮没有发生空蚀现象，2＃转轮仅在几个叶片发现有轻微空蚀，表明改型优化是非常成功的。     

牛路岭电站20MW机组3号机改造技术分析

针对牛路岭水电站存在的主轴密封不严、空蚀、振动等问题,对3号机组进行了技术改造。本次改造主要对转轮、顶盖、底环、固定止漏环、主轴密封、导叶、控制环、尾水管直锥段等部件及其附属相关部件进行了优化设计。通过3号水轮机改造,将机组性能进一步优化,改造效果总体情况良好,提高了效率、空蚀和水力稳定性明显改善,使牛路岭电站的水轮机达到现代先进水平。     

运行水头对超低水头两叶片贯流式水轮机空化性能的影响研究

空化通常伴随着振动、噪声、材料损坏,不仅侵蚀流道,还会引起流道堵塞和剧烈的压力振动。对空化位置的准确识别可以有助于预防空蚀破坏,确保机组安全稳定运行。文中建立了超低水头两叶片贯流式水轮机组全流道模型,采用Rayleigh-Plesset模型和SST湍流模型对最小水头、额定水头、极限高水头工况进行了水-水蒸气两相流定常数值模拟计算,探究了不同水头下的空化特性曲线,叶片表面压力分布,扰流区水力损失,以及叶片表面空化位置分布情况。得到的主要结论如下：机组在额定水头和最小水头工况下几乎不会产生空蚀破坏,但在4.25～4.3m水头段内运行极易遭受空蚀破坏。受离心力和叶片形状的影响,空化最容易发生的部位是叶片吸力面靠近轮毂处,当转轮室内发生空化后,主流流态明显变差,流动分离、二次流、漩涡等不良流态都在扰流区域出现,增加了水力损失。在空化系数较小时(2≤σ≤3.5),附着在叶片吸力面的空化形态主要为片状空化及其尾部的类云状空化,类云状空泡的破裂溃灭会对叶片表面造成损伤。该研究能够为两叶片转轮的设计制造、空蚀防护、运行范围选取提供一定的理论参考。     

混流式水轮机转轮空化性能改善研究

本文采用数值模拟方法,对国内某水电厂混流式水轮机转轮空蚀问题进行了深入分析,找出转轮叶片空蚀的主要原因,并对转轮进行了叶片修型处理。通过修型前后转轮空蚀实测数据的比较,证明此次修型很好地改善了转轮的空化性能,可为其他电站的类似问题提供借鉴。     

刘家峡电厂HLA430a转轮空蚀磨损状况探讨

刘家峡水电厂增容改造的HLA430a－LJ－550水轮机,1994年4月投运,4年后停机大修,共运行17055h。转轮空蚀状况有较大改善。本文介绍了改造过程中为提高转轮抗空蚀磨损能力进行的各项研究工作,新转轮运行工况、空蚀状况以及与1985年3月更换的不锈钢转轮的差别,对我国多泥沙河流电站提高水轮机抗空蚀磨损性能有着重要的参考价值。     

对家峡电厂HLA430a转轮空蚀磨损状况探讨

刘家峡水电厂增容改造的HLA430a－LF－550水轮机,1994年4月投运,4年后停机大修,共运行1755h。转轮空蚀状况有较大改善。本文介绍了改造过程中为提高转轮抗空蚀磨损能力进行的各项研究工作,新转轮运行工况、空蚀状况以及与1985年3月更换的不锈钢转轮的差别,对我国多泥沙河流电站提高水轮机抗空蚀磨损性能有重要的参考价值。     

论水斗式水轮机转轮水斗的破坏

水斗式水轮机不会发生空化现象,水轮机转轮水斗不会受到空蚀破坏。空化理论不属于水斗式水轮机。本文就水斗式水轮机转轮水斗工作面、背面及侧面的破坏等现象的物理成因论述己见。     

刘家峡水电厂增容改造的HLA430a转轮空蚀磨损破坏状况

刘家峡水电厂增容改造的ＨＬＡ４３０ａ－ＬＪ－５５０水轮机,１９９４年４月中旬投运,１９９８年７月中旬停机大修,共运行１７０５５ｈ,转轮空蚀磨损破坏与ＨＬ００１－ＬＪ５００水轮机转轮比较有较大改善。该文介绍了改造过程中为提高转轮抗空蚀磨损能力进行的各项研究工作、新转轮运行工况、空蚀磨损状况以及与１９８５年３月更换的不锈钢转轮的差别;刘家峡水电厂２号机的成功改造对我国多泥沙河流水民站提高水轮机抗空蚀磨损性能的启示等内容。     

轴流式转轮叶片中弧线形状对空化性能的影响

在轴流式水轮机的运行和维修中,空蚀问题尤其突出,情冴严重的会导致经常停机、维修周期延长,影响了电站的正常运行,造成经济损失。因此,提高轴流式转轮的空化性能是水力优化设计的重点工作。本文将叶片中弧线形状作为研究对象,采用CFD计算模拟和模型试验的方法,展示了两种具有不同中弧线形状叶片的转轮的空化性能。研究表明,具有双向挠曲中弧线的叶片的空化性能优于单向挠曲中弧线的叶片,中弧线形状与转轮空化性能关系紧密,可以作为一个单独的几何参数来优化轴流式转轮叶片翼型。     

石塘电站转轮叶片空蚀研究及修复应用

轴流式转轮叶片空蚀是水电站常见现象，空蚀的本质和内在规律至今仍然是有待解决的科学问题，对空蚀危害的预防与处理，目前尚无统一的标准方法。本文对石塘电站3号转轮改造后空蚀产生原因进行分析，运用近似比转速模型进行CFD解析及模型试验，建立全波整流法空蚀噪动振动信号、叶片失重计算数学模型，查找转轮叶片空蚀产生的原因，制定转轮叶片空蚀处理对策和现场修复方案。叶片修复后第二年检查，空蚀深度和面积均减小40%以上，证明该叶片空蚀分析及修复方案能有效抑制空蚀劣化趋势，对水电站轴流式转轮空蚀研究和修复应用具有一定的借鉴作用。