混流式水泵水轮机轴向水推力计算方法

混流式水泵水轮机的轴向水推力对机组的结构设计和安全运行影响重大,但关于水推力精确计算的研究较少。对此,首先理论上阐释了轴向水推力的组成成分并进行各成分的机理分析。依靠CFD分析技术和相关测试技术进一步对某混流式蓄能机组的轴向水推力进行了数值计算和两个方案的现场测试,经过相互分析验证比较,最终掌握了混流式水泵水轮机轴向水推力的变化规律并提供了一种较为准确的计算方法。研究成果为深入分析奠定了基础。     

基于CFD的悬臂式多级离心泵径向力与轴向力研究

为提高悬臂式多级离心泵的运行稳定性,以某不锈钢悬臂式多级离心泵为例,采用Pro/E与ICEM软件完成全流场三维模型与网格划分,在ANSYS CFX中选取RNGκ-ε湍流模型方法,研究了以全流场非定常数值计算为基础提取得到的计算模型在多个典型工况下作用在叶轮上的径向力和轴向力。发现外特性曲线的模拟值和试验值吻合良好,说明径向力与轴向力的数值预测规律能够反映泵运转状态下的实际变化规律。分析结果表明,各级叶轮在一个单旋转周期内所受径向力较小,且分布不均匀;随着流量的增大,各级叶轮所受径向力均呈现先减小后增大的趋势,在设计点工况达到最小值;各级叶轮所受到的轴向力随流量增大而逐渐减小,首末两级叶轮较大,第二与第三级叶轮较小;总轴向力大小与流量呈现非线性关系,流量越大轴向力减小越快;随着流量的增加,单个周期内的总轴向力出现脉动频率等于叶轮和导叶叶片数最小公倍数的周期性现象。     

分布式拉杆转子轴向预紧力的确定

研究了分布式拉杆转子在考虑轮盘间接触效应时轴向预紧力的确定方法。分析了拉杆转子在不同工况下的转子最大等效应力,轮盘结合面最大、最小法向接触应力及转子弯曲刚度随拉杆预紧量变化的规律。结果表明:随着转子轴向预紧力的增加,转子能够传递更大的载荷,其弯曲刚度、固有频率与连续体的偏差更小,但转子的最大等效应力显著增加,材料的强度裕度显著降低。根据得到的拉杆转子最大等效应力结果、接触面法向应力分布、转子弯曲刚度结果及转子自由模态频率结果,确定了转子合适的轴向预紧力。当转子承受100 k N的切向载荷时,转子合适的预紧量范围为拉杆总长的7/10000—13/10000。     

电力系统仿真水轮机模型研究

目前电力系统仿真计算中水轮机模型均采用简化模型,难以准确反映水电机组的实际特性。通过分析水轮机调节系统数学模型,提出了一种递推水轮机线性模型,给出了其计算框图,并利用MATLAB/Simulink进行递推水轮机线性模型、非线性水轮机模型、IEEE推荐水轮机模型的仿真试验和对比分析。结果表明,递推水轮机线性模型可较好地描述水轮机的非线性与动态特性,计算结果与非线性模型及现场试验结果具有高度一致性。递推水轮机线性模型计算速度快、计算精度高,可作为电力系统动态仿真用模型。     

顶盖减压管径和导叶转角对混流式水轮机轴向水推力的影响

轴向水推力过大是引起混流式水轮机推力轴瓦烧损的主要原因之一。针对某过流泥沙含量较大的水轮机,建立其主流道、上冠流道、下环流道的CFD仿真模型,在ANSYS FLUNET中采用MIXTURE多相流模型和RNGκ-ε两方程模型对各流道含沙水湍流流场进行稳态求解,分析了顶盖减压管径和活动导叶转角对水轮机轴向水推力的影响。结果表明,轴向水推力随泥沙含量增大近似线性增大,随顶盖减压管径的增大或导叶转角的减小而减小,且不同泥沙含量下的减小量接近。     

轴向排汽凝汽器真空力平衡装置稳定性评估方法

根据轴向排汽凝汽器真空力平衡装置基本原理,选定合适的压杆稳定性经典计算模型,同时由于真空力平衡装置压杆为新型结构,并无可参考稳定安全系数,先取定安全系数等于6完成单个压杆选型计算,后利用ANSYS WORKBENCH软件建立真空力平衡装置整体压-弯杆系的极限载荷分析模型,应用欧盟EN13445-3压力容器分析设计标准的...     

螺栓轴向力对发动机机体组件的影响

以某车用发动机机体为研究对象,利用有限元分析软件建立机体三维模型,采用转矩-转角法过屈服条件计算机体内各零部件的应力分布与接触正应力,利用增广型拉格朗日法仿真分析不同螺栓的接触应力,并在专用拧紧机上对机体主轴承盖螺栓进行拧紧试验.结果表明:M10×1.5-10.9螺栓在屈服拧紧条件下,机体零部件各部位未出现任何失效,符...     

高速离心风机变工况模拟及轴向力预测研究

利用CFD模拟软件ANSYS-CFX,对某单机高速离心风机进行了设计转速下的变工况数值模拟,选用sst湍流模型进行多工况计算,得到了较为详细的离心风机内流场数据。对传统经验公式法及纯CFD积分方法计算的风机轴向力进行了比较分析。计算结果表明风机在变工况运行过程中的轴向力变化较大。准确预测轴向力对高速风机的稳定运行及推力轴承选择具有重要意义,为今后高速离心风机产品结构设计和轴向力预测研究提供一定的参考和指导。     

650 MW水轮机调节系统非线性模型研究

近年来随着水电的快速发展,各水电站都以大型机组为主,但现有的大部分水轮机调速系统的模型都是针对小机组建立的.重点分析了液压随动系统、引水系统及水轮机存在的非线性因素,建立了650 MW机组的非线性模型.在Matlab/Simulink中搭建了相应的水轮机调节系统非线性仿真模型,并根据云南省某水电厂650 MW机组进行了参数设置,通过仿真实验验证了该模型的准确性.     

涡轮增压器轴向力分析与止推轴承承载力评估

为研究涡轮增压器止推轴承评估及选用方法,利用数值模拟建立某型号涡轮增压器的有限元模型,使用NUMECA软件对涡轮增压器轴向力进行分析,将轴向力结果输入DyRoBeS,计算止推轴承不同油楔面下的油膜厚度,选择承载能力满足要求的止推轴承,并进行压气机性能试验.结果 表明:压比的仿真计算与试验结果基本一致,在低速工况下重合性...     

轮背空腔间隙对离心压气机气动轴向力的影响

建立涡轮增压器仿真计算模型并进行试验验证;分别制定轮背空腔径向间隙、轴向间隙的增加、减小方案,研究径向间隙、轴向间隙对离心压气机气动轴向力的影响。结果表明：轮背空腔间隙对轴向力有不同程度的影响;轴向力随间隙的减小而降低,其中径向间隙对轴向力的影响更大,同原方案相比,径向间隙方案在小流量工况下轴向力最大变化为21.92%,在大流量工况下轴向力最大变化为38.00%,轴向间隙方案使轴向力变化不超过6.26%。     

模型水轮机转轮出口处几何参数的算法及应用

基于水轮机流量调节方程及单位参数的定义,导出了具有线性特性的水轮机特征方程.在此基础上,采用线性数据拟合方法,并利用模型水轮机综合特性曲线,求出了水轮机转轮出口处的平均过流断面面积和平均半径等几何参数,能用于使用内特性法研究水轮机的过渡过程及近似求出模型水轮机出口处的平均流速和扩展水轮机的高效率区域特性曲线.     

水轮机调速器接力器响应时间常数测试方法研究

为给水轮机调速器模型仿真提供准确的液压随动系统接力器响应时间常数,分析了现行国家和电力行业标准中提供的测试方法,根据接力器响应时间常数的定义,结合贴近机械液压随动系统实际的测试原理仿真,提出了一种步骤简单且易于实施的测试方法,并实测得到某水轮机调速器机械液压随动系统的接力器响应时间常数,结合该机械液压随动系统的模型进行了仿真,得到的接力器最快开启和关闭过程以及一次调频动作后的响应过程均与实测结果一致,表明该测试方法正确、可行。     

一种新的水轮机非线性模型及建模方法

水轮机具有强烈的非线性,建立准确的水轮机模型是电力系统动态特性仿真研究的前提.目前研究中水轮机模型大多采用简单的理想线性水轮机模型或IEEE水轮机模型,少部分采用基于综合特性曲线的非线性模型.前者难以描述水轮机非线性特性,后者需要准确的水轮机综合特性曲线.对此,提出一种新的复合非线性水轮机模型,通过力矩表插值法计算力矩...     

不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性探究

为探究不同湍流模型在水轮机数值计算中的适用性,运用UG三维建模软件建立混流式水轮机模型,在ICEM中分别进行网格划分,导入FLUENT软件,分别采用RNGκ-ε、Realizableκ-ε与SST三种湍流模型计算水轮机3种运行工况得转轮扭矩、尾水管测试线上的速度及监测点P的压力脉动,并与水轮机的试验数据进行对比。结果表明,SST湍流模型较适用于转轮扭矩的计算;Realizableκ-ε、RNGκ-ε、SST湍流模型各自较适用于小流量、最优及大流量工况下流场分布的计算。     

基于双并联前向人工神经网络的水轮机数字协联模型

提出应用双并联前向人工神经网络建立水轮机数字协联模型的方法，该方法是一种行之有效的方法。实例表明，用该方法建立的水轮机数字协联模型具有表达简单、精度高的特点。     

电力系统稳定分析用水轮机调节系统模型研究

针对机械液压式调速器模型脱离实际、简单、无法反映设备的真实状态,以BPA4.0为例,分析了现有电力系统稳定分析程序的不足,开发了符合实际的调速器模型,并与用非线性高阶传递函数表示的原动机模型构成了自定义的水轮机调节系统模型。实例结果表明,该模型更接近实际、吻合度高、平均几何相对误差小,可满足电力系统稳定分析的需求。     

溪洛渡水电站福伊特水轮机模型及验收试验

为了检验溪洛渡水电站福伊特水轮机模型的水力特性,进行了水轮机模型验收试验,包括效率试验、出力试验、空化试验、压力脉动试验、飞逸试验、轴向水推力试验、导叶水力矩试验、筒阀下拉力试验、蜗壳差压试验、尺寸检查等试验内容.试验结果表明溪洛渡电站福伊特水轮机模型具有良好的重复性,模型水轮机的各项水力性能指标均满足合同要求,模型的...     

PSD-BPA暂态程序内水轮机模型的缺陷及改进

为提高电力系统暂态稳定分析的可靠性,针对PSD-BPA暂态稳定程序中水轮机模型(TW卡)的输出无法吻合实测结果的问题,将该模型按照水轮机的传递系数结构图展开,经过比较分析,指出该水轮机模型中等于1的水轮机力矩对导叶开度的传递系数是其仿真结果偏离实际的原因所在,提出采用实测的水轮机力矩对导叶开度的传递函数代替该传递系数构成改进的水轮机模型,该模型仿真结果与实测结果吻合,仿真精度较TW卡显著提升,能够为电力系统暂态稳定分析提供更加贴近实际的机组仿真响应。     

基于遗传算法的转桨式水轮机模型参数辨识

为准确测试转桨式水轮机参数,提出了一种转桨式水轮机数学模型的新表述方法,并探讨了基于遗传算法对新表述数学模型的参数辨识。算例与实际电站参数辨识结果表明,采用辨识参数的模型输出结果与现场实测数据(样本数据)具有较好的一致性,验证了该方法的正确性及在工程实际应用中的可行性,为转桨式水轮机模型参数辨识提供了一种新方法。