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《關(guān)于混流式水輪機穩(wěn)定性的分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、關(guān)于混流式水輪機穩(wěn)定性的分析華能瀾滄江水電股份有限公司景洪水電廠666100摘要：近年來，隨著水利資源的大力開發(fā)，混流式水輪機以其獨特的優(yōu)越性得到了廣泛使用，并逐漸朝著高比轉(zhuǎn)速、大容量、高效率方向發(fā)展。與此同時，水輪機穩(wěn)定運行方面的問題也日漸突出關(guān)鍵詞：混流式；水輪機；穩(wěn)定性引言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)自動化水平越來越高，水電站逐漸開始實現(xiàn)“無人值班，少人值守”的運行管理方式。因此，業(yè)內(nèi)開始逐漸重視水輪機運行的穩(wěn)定性，并對此提出了更高要求。目前，在實際工作中，由于混流式水輪機的結(jié)構(gòu)形勢比較簡單而
2、且工作效率比較高，因此已經(jīng)逐漸得到了廣泛應(yīng)用。1水輪機穩(wěn)定性分析水輪機是水電站不可或缺的動力設(shè)備之一，是用來生產(chǎn)電能的水利原動機。水流在經(jīng)過水輪機后將自身所蘊藏的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機械能，然后旋轉(zhuǎn)的機械能通過電動機后將轉(zhuǎn)換為電能，之后送至電網(wǎng)供給用戶。由此可見，水輪機的運行性能好壞，直接關(guān)系到水電站發(fā)出的電能的質(zhì)量，甚至影響到整個電力系統(tǒng)運行的技術(shù)經(jīng)濟水平。在評定水輪機的優(yōu)劣的時候，最常用的指標有三個，分別是穩(wěn)定性，空化以及能量。后兩者的判定非常的直觀化，而且適當(dāng)?shù)耐诰蚰軌蛎黠@的節(jié)省投資，提升利潤。所以當(dāng)
3、前時期人們非常的重視這兩個指標。而對于穩(wěn)定性來講，它主要分析設(shè)備運行的的安全性。在測定水輪機穩(wěn)定性的時候，通常會分析它運作時候的振動情況，也就是水力和機械兩種振動。水輪發(fā)電機組的一般振動不會危害機組，但當(dāng)機組振動超過允許值，尤其是長期振動及發(fā)生共振時，對供電質(zhì)量、機組使用壽命、附屬設(shè)備及儀器是性能、機組基礎(chǔ)和周圍的建筑物，甚至對整個水電站的安全經(jīng)濟運行等，都會帶來嚴重的危害。2混流式水輪機穩(wěn)定性的影響因素分析2.1水力因素水力振動由水輪機水力部分的動水壓力的干擾造成的振動叫水力振動。產(chǎn)生振動的水力因素主
4、要有:尾水管內(nèi)低頻渦帶、卡門渦列、葉道渦引起的水力不穩(wěn)定、過度過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象、水力不平衡、空腔汽蝕、間隙射流（軸流式水輪機）等。具體來說:一是，卡門渦列引起的振動。當(dāng)水流流經(jīng)非流線型障礙物吋，在出U邊的兩側(cè)出現(xiàn)漩渦，形成旋轉(zhuǎn)方向相反、奮規(guī)則交錯排列的漩渦，進而互相干擾、互相吸引，形成非線型的渦列，俗稱卡門渦列。這種渦列交替地作順吋針或逆吋針方向旋轉(zhuǎn)，在其不斷形成與消失過程中，會在垂直于主流方向引起交變的振動力。當(dāng)卡門渦列的頻率與葉片固有頻率接近時，葉片動應(yīng)力急劇增大，有時發(fā)出響聲，甚至使葉片根部振裂
5、。二是，尾水管渦帶引起的振動。混流式水輪機在偏離最優(yōu)工況運行時，尾水管中將出現(xiàn)渦帶，由此引起水輪機振動,并伴有響聲，常發(fā)生在30%?60%額定負荷范圍內(nèi)。尾水管渦帶可能引起引水管強烈振動、功率擺動、還可能引起廠房振動。三是，轉(zhuǎn)輪止漏間隙不均勻引起的振動。為了減少高水頭水輪機轉(zhuǎn)輪的容積損失，通常采用梳齒形止漏裝置。但當(dāng)結(jié)構(gòu)不合理或間隙過小吋，造成間隙內(nèi)的壓力不均勻分布和側(cè)向水推力，引起轉(zhuǎn)輪偏心變大和振動。2.2機械因素機械方面的因素有：（1）由于主軸彎曲或撓曲、推力軸承調(diào)整不良、軸承間隙過大、主軸法蘭連接
6、不緊和機組中心不準引起空載低轉(zhuǎn)速吋的振動。（2）因轉(zhuǎn)輪等旋轉(zhuǎn)件與靜止件相碰引起振動激烈并伴冇咅響。（3）轉(zhuǎn)動部分重量不平衡引起的，隨速度上升振動增大而與負荷無關(guān)，這是常見的，特別是焊補轉(zhuǎn)輪或更換槳葉后更容易發(fā)生，這類振動的特點是振動頻率也水輪機轉(zhuǎn)頻一致，發(fā)電機上、下機架及導(dǎo)軸承橫向振動的振幅與轉(zhuǎn)速的平方成正比。對機械原因引起的振動，只要查清振動原因，采取相應(yīng)的措施，如通過動平衡，調(diào)整軸線或調(diào)整軸瓦間隙等，就能消除。3混流式水輪機穩(wěn)定性控制措施分析3.1完善水輪機設(shè)計一方面考慮提高水輪機的效率，另一方面要
7、考慮盡可能減少壓力脈動的現(xiàn)象。在確保水輪機剛度滿足要求的情況下，充分考慮靜強度的要求，還要避免共振現(xiàn)象發(fā)生。適當(dāng)增加葉片厚度和葉片與上冠、下環(huán)焊縫圓弧過渡半徑,能盡量的避免應(yīng)力集中，同時還可采取避開共振區(qū)的適當(dāng)措施防止葉片出現(xiàn)開裂。0前，應(yīng)用最為廣泛的是計算流體動力學(xué)分析技術(shù)（CFD）和模型試驗。通過CFD和模型試驗，對流道尤其是導(dǎo)葉翼型、轉(zhuǎn)輪葉片翼型及泄水錐進行優(yōu)化，避免卡門渦列發(fā)生，減輕尾水管中心偏心渦帶，將尾水管壓力脈動幅值控制在合理范圍。3.2合理選擇水輪機轉(zhuǎn)速現(xiàn)階段水輪機組的設(shè)計和研究主要在于
8、水輪機轉(zhuǎn)速的優(yōu)化選擇。20世紀的80年代的混流式水輪機的模型實驗中曾發(fā)現(xiàn)了一種具奮大頻率特性的壓力脈動的，大部分高能量負荷壓力的特點是頻率的轉(zhuǎn)換過于頻繁，大約在5倍以下的，流量的最佳工作吋間為88%左右。個別情況下的壓力脈動的變化復(fù)制會高達浄水頭的30%,該壓力下的脈動對于裝置的空化系數(shù)和下游尾部的變化是十分靈敏的，在水輪機的研究過程中，尾部進水U的到頂部的尾部的管道處均會出現(xiàn)相應(yīng)的壓力脈動過大的情況。單純的減小水輪機的尺寸順便降低轉(zhuǎn)葉和轉(zhuǎn)
