古田電站混流式水輪機(jī)導(dǎo)葉密封的設(shè)計(jì)改進(jìn)

該文主要闡述山美水電站15萬kw混流式水輪機(jī)導(dǎo)葉漏水的原因分析及處理,供同行參考。

通過幾個(gè)電站混流式水輪機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)水壓脈動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在機(jī)組額定出力的20%～30%范圍內(nèi)出現(xiàn)過水系統(tǒng)整體(蝸殼進(jìn)口、頂蓋、尾水管)水力共振,頻率為轉(zhuǎn)頻的1～1.4倍,嚴(yán)重地影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。將在實(shí)際工程試驗(yàn)中遇到的有關(guān)混流式水輪機(jī)水力振動(dòng)及相關(guān)問題解決方法進(jìn)行介紹。

介紹混流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在制造過程中需要注意的幾個(gè)問題,以及為了保證質(zhì)量而采取的措施。

通過一例水中尸塊的法醫(yī)學(xué)檢驗(yàn),將水電站水輪機(jī)葉片對(duì)尸體的機(jī)械力碎尸與人力碎尸進(jìn)行比較、區(qū)別,以積累類似案件的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。

在混流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)全關(guān)閉時(shí),由于導(dǎo)葉上、下端面間隙值的存在而產(chǎn)生的漏泄水流作用所造成的機(jī)組不能關(guān)停機(jī)的問題(尤其是在高水頭作用下更加明顯),已引起人們重視。本文著重分析其影響,并探討其解決途徑。

利用cfd數(shù)值模擬計(jì)算,為冷卻塔中代替風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的混流式水輪機(jī)選擇合適的導(dǎo)葉葉型。經(jīng)過相同導(dǎo)葉開度和相同流量?jī)煞N情況下不同導(dǎo)葉形式的模擬計(jì)算和對(duì)比分析,得出了負(fù)曲度導(dǎo)葉葉型性能最優(yōu),效率比其他兩種導(dǎo)葉葉型的水輪機(jī)高0.22%～2.75%,確定其為該水輪機(jī)的導(dǎo)葉葉型,從而達(dá)到了在冷卻塔中使用混流式水輪機(jī)代替風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的目的。

1 混流式水輪機(jī)安裝作業(yè)指導(dǎo)書 1、混流式水輪機(jī)安裝工藝流程圖 2、作業(yè)方法及要求 2.1施工準(zhǔn)備 2.1.1熟悉圖紙及制造廠的技術(shù)資料，了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求及 施工準(zhǔn)備 尾水管里襯拼裝 座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)組裝及安裝 蝸殼掛裝及安裝 機(jī)坑里襯、接力器里襯安裝 機(jī)坑測(cè)定與座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)加工 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)予裝 轉(zhuǎn)輪與主軸整體吊入機(jī)坑 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝 機(jī)組聯(lián)軸、軸線調(diào)整 主軸密封及水導(dǎo)軸承安裝 輔助設(shè)備及管路安裝 起動(dòng)試運(yùn)行 尾水管里襯砼澆筑 座環(huán)、基礎(chǔ)環(huán)支墩砼澆筑 蝸殼支墩砼澆筑 機(jī)組二期砼澆筑 尾水管里襯安裝 蝸殼拼裝 2 工藝要求。 2.1.2根據(jù)工程特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，編制施工技術(shù)措施。 2.1.3對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。 2.1.4臨時(shí)工裝、器具制作，施工工器具準(zhǔn)備。 2.2尾水管里襯拼裝與安裝 2.2.1作業(yè)方法 2.2.1.1根據(jù)尾水管到貨設(shè)備的具體情況（若為

從水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、所必需的資料及主要參數(shù)選擇等幾個(gè)方面簡(jiǎn)述了小型水電站混流式水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì),探討了混流式水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題,為小型水電站混流式水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)及研究提供參考。

介紹了混流式水輪機(jī)蝸殼的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

近年來，我國(guó)大力扶持國(guó)內(nèi)小水電增容改造，很多小水電制造企業(yè)都從中嘗到了其中甜頭，面對(duì)即將來臨的新一輪的小水電市場(chǎng)的增容改造，這對(duì)于國(guó)內(nèi)新建中、小水電站日趨飽和，水電市場(chǎng)不景氣的大環(huán)境下，各個(gè)中、小水電設(shè)備制造廠家都想通過國(guó)家的一系列政策措施來擺脫目前企業(yè)所面臨的困境，可改造是把雙刃劍，效益很高，可機(jī)組改造所需要考慮的比新機(jī)組要多得多，一旦改造失敗就會(huì)面臨失去客戶的信任，失去龐大的小水電改造市場(chǎng)。

采用混合物空化模型對(duì)混流式水輪機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,得到了大流量工況、最優(yōu)流量工況、小流量工況水輪機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)特性。計(jì)算結(jié)果表明:在大流量工況和小流量工況下,尾水管中心截面的低壓區(qū)與渦帶是相對(duì)應(yīng)的,壓力脈動(dòng)的幅值主要受尾水管渦帶直徑兩端壓力差的影響,其尾水管進(jìn)口段左右兩側(cè)以及彎肘段附近均有較大的漩渦區(qū)域,造成較大的能量耗散,尾水管內(nèi)有明顯的回流現(xiàn)象,水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)比較紊亂。

結(jié)合藏木水電站高比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)參數(shù)優(yōu)化項(xiàng)目,通過cfd分析,對(duì)模型水輪機(jī)的蝸殼、尾水管、轉(zhuǎn)輪等水力過流部件進(jìn)行了全面優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過模型試驗(yàn)驗(yàn)證,藏木水電站水輪機(jī)水力性能研究達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),cfd分析結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,為高比轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)輪的水力性能優(yōu)化提供參考。

通過混流式水輪機(jī)全流道的定常流動(dòng)數(shù)值模擬,研究混流式水輪機(jī)內(nèi)部尤其是尾水管在不同工況下的流動(dòng)特點(diǎn),目的在于探明引起混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)不穩(wěn)定的真正原因。計(jì)算結(jié)果表明,引水部件的流動(dòng),蝸殼鼻端處壓力波動(dòng)均較為劇烈,周向分布不均勻,但是經(jīng)過固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉的過濾后周向分布基本對(duì)稱。轉(zhuǎn)動(dòng)部分的流動(dòng),小開度低單位轉(zhuǎn)速時(shí),較小的導(dǎo)葉出流角,使轉(zhuǎn)輪葉片頭部受到撞擊,葉片上橫向流動(dòng)和背面的葉道渦嚴(yán)重,轉(zhuǎn)輪出口靠上冠處有回流和橫向流動(dòng),泄水錐下方回流嚴(yán)重;大開度時(shí),轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口流態(tài)都得到改善。尾水管內(nèi),小開度時(shí),錐管中心回流嚴(yán)重,大部分水流流向外緣,受肘管的影響,錐管和肘管內(nèi)部形成兩個(gè)渦流區(qū),主流流經(jīng)支墩左側(cè),右側(cè)較為紊亂;最優(yōu)開度時(shí),尾水管內(nèi)部水流流線順暢,支墩兩側(cè)水流平穩(wěn)性基本一致;大開度時(shí),尾水管主流向錐管中心聚攏,經(jīng)過肘管的轉(zhuǎn)彎時(shí),出現(xiàn)很多局部的旋渦流動(dòng),支墩右側(cè)水流相對(duì)平穩(wěn),而左側(cè)較為紊亂。研究結(jié)果為壓力脈動(dòng)測(cè)量位置的選擇提供理論依據(jù)。

空化是一種具有較大破壞性的水力學(xué)現(xiàn)象,亦是威脅水輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的常見因素,以民治水電站混流式水輪機(jī)的d568-f17模型水輪機(jī)為例,對(duì)其進(jìn)行能量試驗(yàn),根據(jù)能量試驗(yàn)結(jié)果,選擇合適的工況進(jìn)行模型空化試驗(yàn),并根據(jù)空化試驗(yàn)結(jié)果預(yù)期原型水輪機(jī)的空化特性。試驗(yàn)結(jié)果表明,原型水輪機(jī)的最高效率、額定效率和加權(quán)平均效率均滿足水電站合同文件的相關(guān)技術(shù)要求;同時(shí)額定工況臨界空化系數(shù)、初生空化系數(shù)亦滿足水電站合同文件的相關(guān)技術(shù)要求。

混流式水輪機(jī)磨蝕嚴(yán)重的部位是葉片背面出口邊靠近下環(huán)處、下環(huán)內(nèi)外表面等。根據(jù)黃河水流的特性和對(duì)磨蝕規(guī)律的分析,水輪機(jī)的磨蝕防護(hù)一般采取聚氨酯涂層防護(hù)、高速氧燃噴漆碳化鎢防護(hù)、優(yōu)化轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)、減少過機(jī)泥沙等綜合措施,取得了一定的效果。

1 工業(yè)冷卻塔用混流式水輪機(jī)技術(shù) 一、技術(shù)名稱：工業(yè)冷卻塔用混流式水輪機(jī)技術(shù) 二、適用范圍：化工、冶煉、輕紡等行業(yè)有重力勢(shì)能可利用的機(jī)械通風(fēng)式冷卻塔的改造 三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀： 目前的工業(yè)循環(huán)冷卻系統(tǒng)耗電現(xiàn)狀是：每座冷卻塔的塔頂都裝有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，用來 驅(qū)動(dòng)風(fēng)筒內(nèi)部的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，一座4500t/h流量的冷卻塔電機(jī)年耗電量約為175萬kwh， 耗能折合612tce。 四、技術(shù)內(nèi)容： 1．技術(shù)原理 水輪機(jī)的工作動(dòng)力來自循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的重力勢(shì)能以及循環(huán)水泵的富余揚(yáng)程，工 作時(shí)保證冷卻塔的技術(shù)參數(shù)，而且循環(huán)水泵的能耗不變。水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)連 接并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，取消了原電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，節(jié)約了電能。 2．關(guān)鍵技術(shù) 1）利用循環(huán)水余壓驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)，替代電機(jī)； 2）轉(zhuǎn)速比為50的超低比速混流式水輪機(jī)，效率提高至88%以上，并將原雙列循環(huán)形 導(dǎo)流葉柵改為

通過某水電站2臺(tái)混流式水輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)、噪聲試驗(yàn),對(duì)1#機(jī)組運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異常噪聲的振源進(jìn)行查找,同時(shí)采用錘擊法對(duì)水輪機(jī)蝶閥層壓力鋼管進(jìn)行固有頻率測(cè)試。分析發(fā)現(xiàn),某種水力激振頻率與壓力鋼管的固有頻率在92%以上負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)發(fā)生耦合并引起壓力鋼管共振,是導(dǎo)致異常噪聲的主要原因。在此基礎(chǔ)上提出了活門出水邊修型以及加裝蝸殼進(jìn)人門孔導(dǎo)流板的處理方案,最終通過改善流道環(huán)境,使水力激振頻率得到大幅提高,并降低了渦列能量,起到了很好的錯(cuò)頻消振效果。研究表明:通暢的流道環(huán)境對(duì)于有效避免由于水力激振或渦列振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)共振問題具有重要意義。

水壓式端面密封方式是目前中小型水輪機(jī)常用的主軸密封機(jī)構(gòu)。因各電站具體的水頭、水質(zhì)存在差異,在機(jī)組運(yùn)行過程中,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理調(diào)整冷卻水壓力,避免密封膠墊燒損。

針對(duì)傳統(tǒng)的混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片設(shè)計(jì)方法(如保角變換法)設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng),且不易實(shí)現(xiàn)葉片模型制作的狀況,通過給定速度矩方程對(duì)葉型骨線方程進(jìn)行逐點(diǎn)積分,并由包角的誤差分析對(duì)速度矩方程的系數(shù)進(jìn)行修正,實(shí)現(xiàn)葉片正面型線的設(shè)計(jì),在葉片正面計(jì)算流面上使用導(dǎo)出的最大流面厚度公式直接進(jìn)行葉型加厚,得到水輪機(jī)葉片的背面葉型.文中同時(shí)給出了各部分的數(shù)學(xué)分析數(shù)值計(jì)算表達(dá)式,并用cad系統(tǒng)進(jìn)行葉片木模圖的繪形.從得到的木模圖可以看出,用該方法設(shè)計(jì)更為優(yōu)化,能較好地體現(xiàn)設(shè)計(jì)要求,并符合實(shí)際轉(zhuǎn)輪葉片的形狀,確保了計(jì)算和造型的準(zhǔn)確性,可用來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)的整體水力性能分析.由于模型是數(shù)值生成,故結(jié)合相應(yīng)的機(jī)械加工程序,可實(shí)現(xiàn)葉片木模的數(shù)控加工.

天生橋一級(jí)電廠為引水式電廠,裝機(jī)容量為4×300mw,設(shè)計(jì)水頭111.00m。水輪機(jī)型式為混流式,型號(hào)為hl630-lj-577.5。發(fā)電機(jī)為半傘式,型號(hào)為sf300-44/12440,額定轉(zhuǎn)速為136.4r/min,額定電壓為18kv,額定電流為10997a,

本文介紹了為解決龔嘴電站水輪機(jī)存在的異常噪聲問題所進(jìn)行的cfd分析、模型試驗(yàn)和真機(jī)實(shí)測(cè)。理論分析和模型及真機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明,噪聲產(chǎn)生的根源在于水輪機(jī)空載和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪的葉道渦。通過不同補(bǔ)氣方式的模型和真機(jī)試驗(yàn)研究,最終找到了消除噪聲的最佳解決方案,并在電站成功實(shí)施。

水輪機(jī)在停機(jī)狀況下,導(dǎo)葉各部間隙會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏水現(xiàn)象,造成水資源極大浪費(fèi)及導(dǎo)葉本身嚴(yán)重空化。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)采用增加筒閥或球閥的方式解決漏水問題,但成本太高。本文介紹的導(dǎo)葉密封設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有完全密封止水的作用。