[發(fā)明專利]一種水輪機泄水錐打2孔位置的確定方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710110913.2 | 申請日： | 2017-02-28 |
| 公開（公告）號： | CN106907285B | 公開（公告）日： | 2019-08-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李小斌;李鳳臣;蘇文濤;張甲 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué);哈爾濱善思科技有限責(zé)任公司 |
| 主分類號： | F03B11/00 | 分類號： | F03B11/00;F03B11/04;G06F17/50 |
| 代理公司： | 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211 | 代理人： | 劉景祥 |
| 地址： | 150006 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 水輪機 泄水 位置 確定 方法 | ||
本發(fā)明提出了一種水輪機泄水錐打2孔位置的確定方法，包括采用數(shù)值模擬方法進行數(shù)值模擬計算，獲得泄水錐低壓區(qū)范圍，利用高速攝影成像系統(tǒng)對尾水渦帶細節(jié)部分進行觀測，確定渦帶初生的地方，根據(jù)渦帶初生的地方實施打孔措施，所述打孔措施為對泄水錐打2孔，所述打2孔的泄水錐為沿著短直型的泄水錐軸心，相對穿孔的構(gòu)型。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中水輪機組內(nèi)部的非定常流動問題，尤其是尾水管內(nèi)渦帶及相應(yīng)壓力脈動問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水輪機穩(wěn)定性技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水輪機泄水錐打2孔位置的確定方法。
背景技術(shù)
在水力發(fā)電重要性日益凸顯的今天，提升水電站運行效率及水輪機運行穩(wěn)定性的要求變得尤為突出。影響水輪機內(nèi)部穩(wěn)定運行的因素中，水力因素最為突出，包括旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件之間的動靜干涉、葉片表面脫流、空化葉道渦以及空化尾水管渦帶等。在水輪機運行中，這些流動現(xiàn)象多數(shù)發(fā)生在偏離設(shè)計工況的偏工況下，會在相應(yīng)的流場中誘發(fā)嚴重的壓力脈動，壓力脈動進而傳播作用于水輪機機組本身，引起機組的振動和運行噪聲，甚至誘發(fā)廠房振動。壓力脈動是引起不穩(wěn)定運行和振動噪聲的主要來源。
水輪機中三維流場造成的壓力脈動來源于多個方面，如轉(zhuǎn)輪進口處脫流，誘發(fā)的流場將往上下游兩個方向傳播，引起上游部件和下游部件的水力激振；而在轉(zhuǎn)輪內(nèi)部，葉道渦則是最大的不穩(wěn)定源，葉道渦的發(fā)生也常常伴隨著空化流動，此處引起的壓力脈動將直接作用與轉(zhuǎn)輪上，形成高頻的振動；在下游部件，如尾水管內(nèi)部，空化渦帶將從泄水錐下方生成，形成螺旋運動，這些螺旋渦帶將周期性地作用于錐管段及肘管段，造成下游部件的振動，并誘發(fā)噪聲。實驗表明，尾水管渦帶的運行頻率是低頻振動，在不同流動工況下，引起的振動及噪聲不同，但總體而言，尾水渦帶運動是最低頻的運動，因為對機組造成的影響也最嚴重。如巖灘水電站和李家峽水電站在機組運行半年與至兩年的時間內(nèi)，幾臺水輪機機組相繼出現(xiàn)了轉(zhuǎn)輪葉片與上冠間焊縫和葉片與下環(huán)間焊縫的開裂。經(jīng)過對轉(zhuǎn)輪裂紋原因的分析，發(fā)現(xiàn)主要是制造和運行方面的原因，運行時的劇烈壓力脈動是造成裂紋的直接因素。
在混流式水輪機中，尾水管渦帶誘發(fā)的壓力脈動是造成振動及噪聲的最主要來源，目前已經(jīng)有眾多研究對尾水管渦帶進行機理及演化進行分析，并提出了減小或消除尾水管渦帶的措施，如改變尾水管中的水流運動狀態(tài)、控制渦帶的偏心距、引入適當(dāng)阻尼或者改進轉(zhuǎn)輪的水力設(shè)計，然而這些措施并不能有效的減弱壓力脈動，反而有些會帶來附加噪聲。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種水輪機泄水錐打2孔位置的確定方法，解決水輪機組內(nèi)部的非定常流動問題，尤其是尾水管內(nèi)渦帶及相應(yīng)壓力脈動問題。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種水輪機泄水錐打2孔位置的確定方法，
步驟1、采用數(shù)值模擬方法進行數(shù)值模擬計算，獲得泄水錐低壓區(qū)范圍；
步驟2、利用高速攝影成像系統(tǒng)對尾水渦帶細節(jié)部分進行觀測，確定渦帶初生的地方；
步驟3、根據(jù)渦帶初生的地方實施打孔措施，所述打孔措施為對泄水錐打2孔，所述打2孔的泄水錐為沿著短直型的泄水錐軸心，相對穿孔的構(gòu)型。
進一步地，所述數(shù)值模擬計算具體為：采用單位轉(zhuǎn)速n11和單位流量Q11來描述全流道內(nèi)流動工況，通過調(diào)節(jié)裝置空化系數(shù)σ改變測試中的環(huán)境壓力水平，通過調(diào)節(jié)活動導(dǎo)葉開度a改變單位轉(zhuǎn)速和單位流量；
單位轉(zhuǎn)速n11定義為：
式中D1——模型水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑，單位為m；
H——模型水輪機實驗水頭，單位為m；
N——模型水輪機中的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min；
單位流量Q11定義為：
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