混流式水轮机主轴自激弓状回旋机理探讨

自激振动是一种常见的自然现象,水电站运行中最常见的当属混流式水轮机的自激弓状回旋,给机组安全稳定运行带来很大危害。混流式水轮机自激弓状回旋的研究主要集中在对其特征和规律的总结,对其形成机理的研究还相对较少。本文首先阐述了存在负阻尼是自激振动本质特征这一机理性认识,分析了间隙空化后空化、空腔作用力的变化及其负阻尼作用,提出该负阻尼作用是自激弓状回旋发生的主要源动力这一观点。通过对现有的增大迷宫间隙、向迷宫间隙处补气、减小顶盖排水等减轻自激振动措施的分析,间接证明了该观点的正确性。研究发现,常规弓状回旋公转频率和自转频率相同,但自激振动后公转频率和自转频率不同,公转频率达到临界转速频率后发生共振。本文还论证分析了自激弓状回旋和转轮转向相同、相反两种状况的启动力矩来源,发现并指出了自激弓状回旋和转轮转向相反时,振动频率等于主轴临界转速频率减转速频率这一规律。     

用创新的精神走好水电设备“走出去”之路

本文从中国水电建设趋势放缓、水电设备制造业能力过剩、低碳经济将促进新一轮水电开发及新兴经济体国家水电开发需求旺盛等几个方面论述了中国水电设备“走出去”的必要性,然后介绍了中国水利水电科学研究院在采用新产品、新技术、新工艺及“量体裁衣”创新设计方面的具体做法,并论证和分析了采用国际标准、发达国家的国家标准以及将先进的中国...     

水中运行设备共振幅频特性研究

在水力机械等淹没水中设备的运行中,常遇到剧烈振动造成设备损坏等故障,多认为由共振引起。本文首先对单自由度简谐振动系统自由振动、强迫振动方程的稳态振动解进行无量纲化处理,计算出不同阻尼比条件下的共振频率比、共振幅值比,发现阻尼比、共振频率比、共振幅值比三者之间存在一一对应的单调变化关系,并据此提出了分别测量设备在水中及空气中的自由振动频率,假定空气中自由振动频率为设备固有频率,再依次确定水中阻尼比和共振幅值比的反求式估算方法。本研究采用敲击法进行了混流式水轮机模型转轮水中及空气中自由振动频率测试,发现其水中自由振动频率比空气中低,其水中一阶自由振动频率与空气中一阶自由振动频率之比约为0.758~0.872;如假定该值为水中自由振动频率比,可计算出相应的水中阻尼比为0.652~0.490,共振幅值比约为1.01~1.17。本研究还进行了中间固定两侧悬臂梁在空气及水中的真实共振试验,在两侧悬臂梁计算固有频率附近均发生明显共振,发现水中共振频率比空气中明显降低,用反求法获得的水中共振幅值比小于2,水中共振幅值对空气中初始振动幅值放大倍数也非常小,进一步说明水中共振时对激振幅值的放大作用非常有限。     

水轮机导叶出口流速分布规律的试验研究

本文从混流式水轮机导叶出口及轴流式水轮机转轮进口测流试验结果的分析入手,总结了导叶出口环量及流速分布的规律,分析了从导叶到转轮所经流道几何参数及形状对流速分布的影响,并进而提出了改变流道参数以改变流速及环量分布,改变叶片参数以适应该分布的新设计思路。     

用创新的精神走好水电设备“走出去”之路

本文从中国水电建设趋势放缓、水电设备制造业能力过剩、低碳经济将促进新一轮水电开发及新兴经济体国家水电开发需求旺盛等几个方面论述了中国水电设备"走出去"的必要性,然后介绍了中国水利水电科学研究院在采用新产品、新技术、新工艺及"量体裁衣"创新设计方面的具体做法,并论证和分析了采用国际标准、发达国家的国家标准以及将先进的中国技术标准推向国际对中国水电设备"走出去"战略的保证作用,结合几年来的实践分析了人民币升值、国际金融风暴等变化给水电设备出口带来的风险及机遇,为中国水电设备"走出去"提出了技术创新及标准国际化的品牌战略。     

间隙空化对贯流式水轮机压力脉动特性的影响

许多贯流式水电站机组振动严重、噪声大,部分电站难以正常运行.目前的贯流式水轮机稳定性研究多侧重于转速频率和涡带频率,对高倍转速频率压力脉动危害性及其成因关注较少.本文将空腔危害水力机械稳定性理论应用于灯泡贯流式水轮机间隙空化研究,采用理论分析和原、模型试验验证相结合的方法,论证分析了间隙空化和高倍转速频率压力脉动的联系...     

抽水蓄能电站多倍叶频强振来源研究

抽水蓄能电站机组和厂房振动问题非常突出,其振动频率多为2或3倍水泵水轮机转轮叶片通过频率,该频率的产生机理一直没有明确可信答案,强振问题迟迟得不到解决.为弄清该问题,在对国内十余个抽水蓄能电站运行稳定性调研的基础上,对电站强振频率、波形与水泵水轮机导叶前压力脉动频率、波形进行了对比研究,发现了二者之间的相同点及脉络联系...     

混流式水轮机大负荷压力脉动模型试验研究

混流式水轮机涡带压力脉动是引起水电机组剧烈振动的主要水力因素之一,其关注重点是低负荷偏心涡带,对大负荷直涡则研究较少.但是,在部分水电站大负荷压力脉动很严重,有的甚至引起尾水管底板撕裂、转轮掉块等问题,严重影响电站运行安全.本文重点介绍了某混流式模型水轮机进行大负荷压力脉动试验的方法及结果.试验过程中,在测量压力脉动的...     

固液两相流浓度测量方法探讨

主要对浑水浓度的分类、定义及相应的测量和标定方法进行了理论分析和实践探索。由于固液两相流中存在悬浮固体颗粒和液体的相对运动,本文提出了"在不同测量断面上固体颗粒的动态体积浓度不同"的理论推断,并指出了动态体积浓度和静态体积浓度的区别,对固体颗粒的流量浓度和动态体积浓度的物理意义和特点进行了系统的分析和比较。流量浓度与动态体积浓度不同,在有压流动系统内,各测量断面上的流量浓度均保持不变。此外,还对静态体积浓度、动态体积浓度和流量浓度的测量方法进行了探讨,提出了一种通过测量浑水密度间接测量泥沙浓度的新方式。并对几种自动测量动态体积浓度的方式存在的问题进行了分析,指出了引水到系统外测量的动态浓度是流量浓度,介绍了超声波浓度仪的静态标定方法。     

论气液两相流对稳定性及空蚀的影响

本文在定义空泡、空腔并分析它们和常压气泡区别的基础上,探讨了组成空腔的空泡所具有的快速溃灭和生成之特性会进一步放大压力脉动的可能性,论述了水力机械气液两相流中空泡、空腔的低压及可压缩性带来的影响及其差别,分析了尾水管涡带空腔的组成,以空腔能否形成合力为突破口着重探讨了涡带空腔"连续"与"散碎"的区别及原因,并提出了"压力脉动可能会增强空蚀甚至使超空化转变为对流道边壁的空蚀"这一新见解。尽管当涡带空腔大部分和尾水管边壁接触时涡带的"削波"现象表面上使测试的压力脉动幅值减小,但其给稳定性带来的危害可能更大。