抽蓄机组双向推力轴承镜板泵孔布置与几何参数对性能的影响

为分析高转速抽水蓄能机组双向推力轴承镜板泵流体动力设计过程中泵孔的布置型式及几何参数对其性能的影响,设计三种布置形式的镜板泵孔,采用基于多工况的数值模拟进行仿真计算,预测并分析三种泵孔布置形式下镜板泵的性能参数。结果表明,镜板孔的进口角度对孔内流态影响明显,合适的流体进口冲角对减小流体在进口处的冲击及维持内流场流态的稳定具有重要意义;对于双向旋转推力轴承,镜板泵折孔设计在轴向能保证机组在正反转运行时性能稳定。研究成果可为高转速抽蓄机组镜板泵孔设计选型提供参考。     

混流泵内压力脉动测量与分析

以比转速为336的某导叶式混流泵为例,沿流体流动方向在泵进口、叶轮出口、导叶出口、泵出口4个位置设置监测点,对比了0.6Q_d、0.8Q_d、Q_d、1.2Q_d、1.4Q_d(Q_d为设计流量)5种工况下的压力脉动情况。结果表明,泵进口和泵出口压力脉动幅值较低,导叶进口处脉动幅值最高,且小流量工况较大流量工况脉动剧烈,小流量工况下,泵内运行不稳定,出现回流、漩涡等,引起复杂、无规律的压力脉动;各工况下,泵进口处在叶频到7倍轴频范围内均出现了较为紊乱的脉动;与设计工况相比,非设计工况的脉动情况更为复杂。     

钠泵压力脉动特性分析

为了探究某型钠泵流场压力脉动特性,采用ANSYS CFX软件,选取SST湍流模型,对其在0.6Q_n、0.8Q_n、1.0Q_n和1.4Q_n(Q_n为设计点流量)工况下进行了非定常数值模拟。数值计算得到的钠泵性能曲线与试验值吻合较好,验证了数值计算模型的准确性。在叶轮和导叶的某一流道分别设置了3个监测点,分析了叶轮和导叶不同位置处的压力脉动规律,并对时域信号进行傅里叶变换,对其进行频域分析。结果表明:从叶轮入口到导叶出口,压力脉动先增大后减小,叶轮出口和导叶入口处压力脉动最大;叶轮流道内压力脉动频率以导叶叶频为主,导叶流道内压力脉动频率以叶轮叶频为主,小流量工况下,低频信号影响较大;导叶出口压力脉动明显比叶轮出口小,但是由于半球形泵壳的束缚,导叶出口处出现了末端回流。通过对钠泵内部的压力脉动分析,可为钠泵的研究和优化设计提供参考。     

大型灯泡贯流泵站全流道非定常湍流数值模拟

针对大型灯泡贯流泵为泵站振动的主要水力激振源,为分析研究流激振动产生的机理,应用不可压缩的连续方程、Reynolds平均的N-S方程和RNG κ-ε双方程湍流模型,模拟了大型灯泡贯流泵全流道三维非定常湍流流动,并采用滑移网格技术模拟机组内部的动静干扰,获得了流道内的流速与压力分布规律,通过对监测点的压力脉动时程作傅里叶变换获得流道内压力脉动的频谱特性,为泵站结构振动问题研究提供依据.     

基于流固耦合的斜流泵空间导叶多工况强度分析

空间导叶作为斜流泵的主要过流部件,对改善叶轮出口流场具有重要的意义,探究其内部流动以及与固体之间的相互作用尤为必要。通过对0.6Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d和1.4Q_d5个不同流量工况点进行CFD仿真及流固耦合计算分析,结果显示空间导叶承受的总压随着流量的增加逐渐减小,空间导叶与上下盖板连接位置承受压力较大;随着流量的增加,空间导叶最大应力值和变形量均减小,其所承受应力主要集中于上盖板进口边以及导叶与上下盖板连接处,在上盖板两导叶叶片中间位置变形较为明显。研究结果可为斜流泵空间导叶结构设计和强度优化提供参考。     

混流式水轮机泵板装置特性分析及其改进

为研究混流式水轮机主轴密封泵板装置工作特性及优化可行性,基于CFD商用软件,以新疆红山嘴一级电站4号机为例对其结构进行改进。在模型准确基础上,分别就径向泵叶角度、泵盖高度做改进,并将泵叶和泵盖联合改进结构进行数值模拟。共计25种计算模型,225种工况,以泵盖排水量、梳齿环出口压力、顶盖排水压力作为指标,探究提高泵板装置工作效率及主观减少间隙泄漏量的可行性。研究表明:泵盖位置较泵叶角度改变对优化效果更佳;较大高度比的泵盖对减少间隙泄漏量、提高泵板装置工作效率更有利;径向泵叶且高度比为0.1902为最佳改进结构,可使泵板装置工作效率提高11.7%、泄漏量减少17.8%、顶盖排水量增加14.5%。     

黄登水电站水轮机转轮上冠泵板对顶盖取水的影响

针对不同上冠斜置泵板结构方案影响黄登水电站机组顶盖取水的问题,基于计算流体动力学(CFD)和工程流体力学的基本理论,以商用CFD分析软件为平台,从顶盖取水口压力、上冠轴向水推力和泵板能耗的角度,分析了辐射径向布置泵板及泵板逆转轮旋转方向斜置30°、45°三种方案7种工况下的上冠流道内部流动特性。结果表明,斜置45°的泵板结构能获得最大的取水压力且产生的上冠轴向水推力最小,斜置30°的泵板结构能耗最低,在顶盖取水系统设计中应根据水轮机运行工况范围特点选择不同的泵板结构。     

混流式核主泵中压力脉动特性分析

核主泵是反应堆冷却剂系统的主要设备和压力边界的设备之一,对安全可靠性要求极高。由于核主泵叶轮与导叶的动静干涉作用,以及运行过程中偏离设计工况时,其流道内流体会产生非常复杂的压力脉动,并会对核主泵水力单元零部件产生复杂的附加动态应力而导致疲劳破坏。为提高核主泵的安全可靠性,采用对混流式核主泵进行全流道非定常数值模拟途径来探究核主泵水力单元,在不同运行工况下的瞬态流场,通过研究叶轮、导叶流道压力的时域变化规律,并利用快速傅里叶变化的频域分析方法对压力脉动特性进行特点分析。结果表明:在设计工况下压力脉动幅值最小,若运行工况的流量远远低于设计工况,流道内的压力脉动幅值将大幅度上升,压力脉动最为剧烈点位于叶轮出口。流量的减小对叶轮出口流动影响较小,但对叶轮进口影响较大。压力脉动的频率与叶轮叶片数和导水机构的导叶数有关,叶轮与导水机构的压力脉动主要发生在主频及谐波位置,且为低频压力脉动。     

200MW机组转子惰走润滑油压暂态过程试验研究

鉴于一些机组轴瓦烧坏事故发生在转子停机惰走过程,通过对某型国产200MW机组停机启动交流润滑油泵和之后停机过程若干参数的测量,对该型200MW机组润滑油压暂态过程进行了试验研究。结果表明,虽然交流润滑油泵出力在增加,但润滑油母管压力却呈下降趋势。得出了润滑油泵单独供油的切换转速和主油泵入出口压力变化的特性并进行了分析。     

大容量机组低、中压凝结水系统运行特性对比分析

针对目前大容量高参数机组所具有的低压和中压凝结水系统在除氧器滑压运行的特点进行了管路特性的确定,并通过低压系统中工频凝结泵与变频凝升泵串联运行,以及中压系统中凝结泵变频运行的调节特性分析,给出了为保证系统设备所需最低压力和水泵最低转速的限制下两种系统更加合理的运行方式;以典型的300MW亚临界同容量机组为例进行能耗比较,为现行的低压凝结水系统是否有必要进行节能改造提供了可参考的理论依据.     

某水电站真机原位试验反演计算及极端工况预测

水电站真机原位试验是机组正式投产前必做试验,试验时进行辅助反演计算可发现试验过程中的问题,计算分析极端工况可为机组永久运行提供重要支撑。针对某水电站甩负荷试验过程中产生的蜗壳最大压力和机组转速上升率超出控制标准的问题进行初步分析及反演计算,发现机组导叶关闭规律与设定的关闭规律有一定差别,且该关闭规律的鲁棒性较差;接着结合试验情况优化机组导叶关闭规律,再对调整后的甩负荷试验进行了同等边界条件下的数值仿真计算,对比分析实测数据及数值计算结果获得特征参数的修正值;最后,通过数值仿真计算预测大波动过渡过程极端工况。研究思路可为类似工程提供参考。     

600MW超临界锅炉SNCR烟气脱硝系统的启动调试

介绍了600MW超临界锅炉SNCR烟气脱硝原理及脱硝工艺,分析了锅炉燃烧褐煤时尿素溶液流量、喷射枪的位置和机组负荷等参数对NOx排放浓度的影响,给出一般运行工况下的操作指导,初步得出不同负荷下的优化运行经验,总结了SNCR烟气脱硝工程的调试经验,并指出调试过程需要注意的问题。     

含引水和尾水明渠输水的水电站过渡过程分析

鉴于无压明渠的水力特性直接影响含明渠引水式水电站的过渡过程和运行控制,结合有压输水系统的特征线法,采用明渠瞬变流分析的特征隐式格式和相应的边界条件,构建含非自动调节引水明渠、压力前池、尾水池和尾水明渠的引水式水电站的过渡过程分析模型,研究了明渠流水力特性对水电站过渡过程和稳定性的影响。结果表明,在大波动过渡过程中,明渠流水力特性对机组蜗壳进口内水压力和转速极值的影响很小,而尾水渠水力特性及尾水池最低涌波水位决定了尾水管进口的最小内水压力;考虑明渠瞬变流特性的影响,水力干扰下受扰机组的调节品质变化较为明显,而水力-机械系统小波动调节品质变化较小。     

Operation strategies of axial flow fans in a direct dry cooling system under various meteorological conditions

For a direct dry cooling system, the turbine back pressure fluctuates with the meteorological conditions. Moreover, the operation of axial flow fans plays an important role in the cooling performance of air-cooled condensers (ACC). It is of significant use to study the operation strategies of axial flow fans under various ambient conditions. Based on typical 2 × 660 MW direct dry cooling power generating units, the ACC model coupled with the turbine thermodynamic characteristics is developed, by which the thermo-flow performances of the ACC are predicted in the dominant wind direction, and then the standard coal consumption is calculated. The results show that the increased ambient temperature and wind speed, or the reduced fan rotational speed leads to the high turbine back pressure. At the low ambient temperature and wind speed, the standard coal consumption rate of the unit can be reduced by reducing the speed of axial flow fans appropriately, with the maximum drop in coal consumption rate reached 0.734 g/(kWh) when the ambient temperature is 10°C without wind. If the wind speed exceeds 12 m/s or the ambient temperature reaches 25°C, 110% of the rated fan rotational speed is recommended.     

尾水管内水流流动的近似计算

近似计算了尾水管进口处水流环量，导出了压力脉动的振动频率和振幅的近似计算公式，对由尾水管中涡带引起的压力脉动特性进行了分析，并近似推导了尾水管中压力脉动特性的计算公式。实例计算表明，该方法简便易行，同时对压力脉动特性进行理论分析和指导水轮机运行有一定的实用价值。     

1000MW级核主泵内部非定常流动特性

为了对1000 MW核主泵内部流场进行深入分析,应用商业计算软件CFD对核主泵进行了非定常数值模拟,得到主泵内部压力脉动特性。结果表明:核主泵内部压力脉动呈现周期性变化,叶轮叶片对流体的影响频率为转频f=24.2 Hz的整数倍及其谐波;在叶轮内脉动幅度从叶片前缘到后缘逐渐增加,而在导叶内从叶片前缘到后后缘逐渐减小,在泵壳内变化相对较小;不同工况下,脉动幅值在额定工况下最小,在小流量工况时最大,并且偏离额定流量越多,压力脉动越严重。     

灯泡贯流式水轮机在小流量工况下的内流特性分析

为了研究灯泡贯流式水轮机在小流量工况下的内流特性,以某水电站贯流式水轮机为研究对象,利用RNG k-ε湍流模型对全流道进行数值计算,分析在小流量工况下尾水管恢复系数和全流道流动情况,并定量分析水轮机部分过流部件的压力脉动情况。结果表明：在小流量工况下当电站水头和导叶开度不匹配时,尾水管的恢复系数减小,当尾水管恢复系数减小2%~3%时,机组效率降低1%;受转轮主流区和尾水管死水区的相互作用,在尾水管边壁会形成漩涡结构,有明显的回流且在边壁存在高速流体;在小流量工况下,机组主要受低频压力脉动影响,转轮进口处的主频是由在转轮转动和导叶提供机组环量时产生的,在尾水管中主要受频率为0.2 Hz的低频压力脉动影响,压力脉动系数沿尾水管出口方向依次增大,最大为1.75%。     

混流式水轮机机组运行稳定性区域检测

水电机组在带负荷运行过程中,水力机械振动会引起机组不稳定运行。为了掌握水电厂机组运行稳定性情况,需对其进行变负荷真机试验。在某水电厂3#混流式水轮机机组空载、满负荷等13种运行工况下进行试验,现场实测各运行工况下振动、摆度和压力脉动的变化,并分析机组运行稳定性及存在的缺陷。结果表明,从机组振动、摆度、压力脉动数据和现场评估综合分析,该试验机组稳定运行区间为25～40 MW。研究为机组安全、稳定运行提供了一定的技术依据。     

二次再热汽轮机热力性能评价方法初探

随着二次再热机组的投运,评价二次再热汽轮机的经济性能否达到预期,引起各方关注。文章旨在对二次再热汽轮机热力性能评价方法进行初步探索。针对某二次再热汽轮机的技术特点,在制定试验测点的过程中,除了按照ASME标准进行常规测点的布置外,还根据机型特点加装了专门测点。为了便于对机组老化进行判断,需要在投产后进行焓降试验。在正式热力性能试验时,应调整调节阀开度、热力系统、主要参数尽量接近设计值。在对结果计算和修正时,需要注意轴封系统漏汽流量的测算方法以及一、二次再热压降的修正处理方法等。最终评价热耗率时,除了对缸效率偏差进行分析,还应考虑轴封漏汽流量偏差的影响。该性能评价方法适用于所有节流调节的二次再热机组汽轮机。     

Pressure fluctuation generated by the interaction of blade and tongue

Pressure fluctuation around the tongue has large effect on the stable operation of a centrifugal pump. In this paper, the Reynolds averaged Navier-Stokes equations (RANS) and the RNG k-epsilon turbulence model is employed to simulate the flow in a pump. The flow field in the centrifugal pump is computed for a range of flow rate. The simulation results have been compared with the experimental data and good agreement has been achieved. In order to study the interaction of the tongue with the impeller, fifteen monitor probes are evenly distributed circumferentially at three radii around the tongue. Pressure distribution is investigated at various blade positions while the blade approaches to and leaves the tongue region. Results show that pressure signal fluctuates largely around the tongue, and it is more intense near the tongue surface. At design condition, standard deviation of pressure fluctuation is the minimum. At large flow rate, the increased low pressure region at the blade trailing edge results in the increases of pressure fluctuation amplitude and pressure spectra at the monitor probes. Minimum pressure is obtained when the blade is facing to the tongue. It is found that the amplitude of pressure fluctuation strongly depends on the blade positions at large flow rate, and pressure fluctuation is caused by the relative movement between blades and tongue. At small flow rate, the rule of pressure fluctuation is mainly depending on the structure of vortex flow at blade passage exit besides the influence from the relative position between the blade and the tongue.