浅谈我处小水电站水轮机空蚀磨损及防护

本文介绍了小水电站水轮机因不同的运行条件、结构参数其空蚀磨损所造成的破坏程度也不相同,本文从实例出发,重点阐述了减少小轮机空蚀磨损的方法。     

受控喷丸对水轮机空蚀的作用

水机空馈破坏具有典型的机械疲劳破坏特征,针对其特点,提出采用受控喷丸工艺来减弱水轮机空蚀强度,延缓空蚀的发展,受控喷丸工艺是提高材料表面疲劳强度的有效方法,对水轮机过流部件采用受控喷丸处理,可提高水轮机抗空蚀性能,延长水机过流部件的使用寿命。     

基于CFD的水轮机导叶翼型数值模拟及分析

基于RNGk-ε湍流模型和三维雷诺时均N-S方程,采用SIMPLEC算法对一个高水头、低比转速混流式水轮机进行全流道三维定常湍流计算,分析活动导叶翼型对水轮机性能的影响.数值计算结果表明,采用对称型和负曲度活动导叶可减少高水头低比转速水轮机导水机构中的漩涡、撞击和叶道涡,可使转轮的效率和出力增加,叶片背面的汽蚀得到改善.     

水轮机固定导叶的动力特性

为计算水轮机固定导叶的动力特性，提出了计算座环约束刚度的一个简化方法，推导了刚度系数的计算公式，利用通用板单元分析了导叶在空气中的自振特性，并在真机上作了原型观测；计算结果与实测值吻合较好，进而考虑流体耦合因素，计算了固定导叶在水中的动力特性。     

贯流式水轮机取消活动导叶的试验研究

低水头水电站机组的造价占电站总投资的比重很大,尤其是贯流式机组,如何简化机组的结构对节约投资是很明显的.我们设想将贯流式水轮机的活动导叶改为固定导叶,依靠转轮叶片调节流量进行了水力性能的试验研究,获得了较好的效果,並对不同类型导叶出口边流场分布进行了测试工作、为今后的导叶设计提供了参考依据.     

混流式水轮机导叶与转轮的匹配关系

基于N—S方程和标准k-ε紊流模型，用数值模拟的方法分析了混流式水轮机活动导叶和转轮的匹配关系。计算了3种不同比转速水轮机对应导叶高度下的导叶和转轮的耦合流动，分析了活动导叶出流角与转轮进水角的匹配关系，活动导叶出流角和转轮进水角与活动导叶几何出水角的关系。结果表明，转轮从上冠到下环进水角不同，导叶沿高度方向出口轴面速度和转轮沿高度方向进口轴面速度是不均匀的，导叶沿高度方向出口速度矩和转轮沿高度方向进口速度矩也是不均匀的。用数值模拟的方法计算了水力损失，并通过与试验结果的比较，提出了水力设计或改型优化设计时的注意事项。     

应用三维空间导叶的混流式水轮机流动

为减小混流式水轮机转轮内的叶道涡,设计了两种三维空间导叶,推导了流量调节方程,采用了全三维全流道的湍流计算方法,完成了从蜗壳进口到尾水管出口,包含所有流道在内的数值计算;并进行了模型对比试验。结果显示:应用三维空间导叶对水轮机能量性能没有太大的影响,但是增大了活动导叶上部的水流出口角,从而减小了转轮叶片进口处的冲击,尤其是在高水头、小开度情况下,上冠处的冲击和脱流比二维常规导叶有明显改善,降低了叶道涡发生的可能性,提高了水轮机的运行稳定性。     

大型水轮机叶片马氏体不锈钢的超声空蚀行为

利用超声振荡空蚀设备研究了一种大型水轮机马氏体不锈钢合金成分调整前后在蒸馏水和模拟长江水中的空蚀行为.观察空蚀表面形貌,结合力学性能,与普通13-4不锈钢进行对比分析.研究结果表明:3种不锈钢的显微组织由马氏体、铁素体和残余奥氏体组成;降低C,S,Si增加Ni,Mo,Mn并且经过精炼工艺改进后,不锈钢抗空蚀能力高于原合金和13-4不锈钢.调整后不锈钢的空蚀稳定期失重率小于7 mg/h,仅约为原合金的75%和13-4不锈钢的25%.在空蚀过程中,较软的铁素体相首先脱落,其次是较硬的马氏体相,并且观察到了清晰的空蚀表面疲劳源形貌.     

水轮机固定导叶与活动导叶的相互影响

本文通过对在专门研制的环盘式双列叶栅实验装置上所进行的固定导叶与活动导叶实验的分析,认为水轮机的固定导叶与活动导叶圆周方向的相互位置对导叶区域水流的特性和水力损失影响较大,指出了对称型和正曲率型活动导叶与固定导叶的最佳相对安放位置和流场的不同特性;建立了水轮机设计时确定固定导叶与活动导叶相对安放位置的经验公式;并分析了高水头低比转速水轮机导叶汽蚀破坏的主要水力原因。     

含沙水流中水轮机导叶的设计研究

依奇点分布法和前人分析实验得到的含沙水流中固体颗粒的受力分析结果,利用相对阻塞和相对抽吸的观点对含沙水流中水轮机导叶进行设计。经模型试验表明,与传统方法设计的导叶相比,用本文提出的方法设计的导叶在含沙水流中运行时,水力效率高,耐磨蚀。     

现代医学手段诱发空蚀的形成及其影响

空泡在随液体流动过程中，当周围压力增加时，空泡体积将急剧缩小或溃灭。由于空泡溃灭过程发生于瞬间，因而在局部将产生极高的瞬时压强，当空泡溃灭发生在固体表面附近时，不断溃灭的空泡所产生的极高压强的反复作用，将破坏固体表面。对生物医学工程中的空泡和空蚀现象的形成、发展和溃灭过程及其危害，空蚀破坏机理及其影响因素，空泡演化过程的数值模拟研究等进行了综合论述，提出了研究空损伤现象需要解决的几个重要问题，为进一步深入研究和应用空化空蚀现象打下基础。     

离心泵空蚀湍流的非定常数值模拟

为了研究离心泵内部的空蚀流动,结合Fluent软件中的空蚀模型和混合流体两相流模型,对离心泵流道内的三维湍流空蚀流场进行非定常数值模拟.根据模拟计算结果的液相和空泡相流动特征,预测离心泵在设计工况下运行时流道内空蚀发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内空蚀流场的内在特性,并可对泵的性能进行预估.     

基于CFD的潜液式液化天然气泵导叶设计

潜液式液化天然气(liquefied natural gas, LNG)泵工作时, 屏蔽电机和泵体全部浸没在低温液体中. 为减小泵的径向和轴向尺寸, 潜液式LNG泵采用了一种特殊结构的导叶. 在分析潜液式LNG泵导叶结构特点的基础上, 研究导叶进口喉部宽度和折转角对泵设计工况水力性能的影响. 首先, 设计不同几何参数的导叶, 并分别与同一叶轮进行匹配; 再通过ANSYS CFX软件, 采用标准k-ε湍流模型对各导叶分别进行全流场数值计算. 计算结果表明: 进口喉部宽度是潜液式LNG泵导叶的关键尺寸, 设计时需重点考虑; 进口喉部宽度存在最优值, 且最优值大于经验值; 进口折转角对泵扬程和效率影响较小. 因此, 设计导叶时可优先确定其他关键尺寸, 再通过调节进口折转角改善导叶的结构.     

水轮机蜗壳内流动的数值研究

在分析研究现有的水轮机蜗壳设计理论的基础上，对蜗壳在不同工况下的内部流动情况进行了三维不可压定常粘性流动的数值模拟。基于N－S方程和标准的κ－ε模型，采用贴体坐标、非结构化网格和SIMPLE算法，对蜗壳内部流动进行了计算分析，其结果与实验值吻合，可作为蜗壳优化和固定导叶设计、改型的依据。     

导叶开口对混流水轮机尾水管压力脉动的影响

将水压力脉动测试、流场测试以及初生空化观测等实测结果进行对比分析,研究水轮机活动导叶开口的尾水管水压力脉动的影响,为进一步研究并建立尾水管水压力脉动数学模型提供依据。     

水轮机导叶接力器电容式位移变送装置设计

针对现有的电位器拉线式水轮机导叶接力器位移变送装置中存在的接触不良、易磨损、输出信号不可靠的问题进行了分析.针对这些问题,运用电容式传感器原理,设计了一种新型水轮机导叶接力器电容式位移变送装置,该装置可以避免老式位移变送装置所存在的问题,能长期稳定可靠地实现线性测量水轮机导叶接力器的位移量.     

水轮机活动导叶修复时的平面磨削系统研究

针对水轮机活动导叶的堆焊修复 ,研制了 PLC控制的平面磨削系统 ,代替了传统的手工磨削 ,使磨削精度及质量有了一个质的飞跃 ,实现了导叶平面磨削的自动化 .通过砂轮切削力与驱动电机电流的固有关系 ,在实时检测系统与控制系统的作用下 ,使砂轮驱动力工作在一定范围内 ,解决了砂轮磨损的自动补偿问题和在磨削过程中遇到突起高点时切削阻力激剧增大而造成的堵转或砂轮崩裂问题 .     

导叶头部圆半径对水泵水轮机水力特性的影响

针对水泵水轮机"S"特性,以国内某抽水蓄能电站水泵水轮机模型机为研究对象,改进活动导叶翼型几何结构,基于Realizable k-ε湍流模型,通过数值计算分析改进活动导叶翼型几何结构对水泵水轮机"S"特性的改善及水力性能的影响.结果表明:减小导叶头部圆半径r至r-0.313 mm,对机组"S"特性存在较佳的改善效果,主...     

水轮机导叶端面间隙流态的研究

本文介绍了利用流场显示技术对导叶端面间隙流态进行试验研究的结果。通过在清水和浑水两种不同条件下对导叶端面间隙压力的测量,得到了不同工况下的空心导叶和实心导叶端面间隙压力分布曲线。初步提出了减轻导叶端面间隙磨蚀的措施。     

导叶可调式液力变矩器导轮特性研究

液力变矩器内部流动复杂,是非定常、不可压缩、三维、黏性流体的流动.可调式液力变矩器在三元件变矩器基础上增加可调导轮.在可调式液力变矩器可调导轮导叶存在多个开度的基础上,建立不同开度下的变矩器全流道模型;采用分离式求解器、SIMPLE算法及大涡模拟湍流模型对变矩器内部流动进行数值模拟.基于变矩器内部流场数值模拟结果,分析其流动特性,研究导轮的工作特性,得到固定导轮与可调导轮的作用,可为可调式液力变矩器性能改善和导叶的设计提供参考.