軸流定槳式水輪機轉(zhuǎn)輪的匹配特性研究與優(yōu)化.pdf

1、轉(zhuǎn)輪是水輪機的核心,越來越多的電站因早期轉(zhuǎn)輪設(shè)計的不合理以及鑄造缺陷造成轉(zhuǎn)輪與機組的匹配性差,嚴(yán)重影響了機組運行效率以及電站運行的安全與穩(wěn)定。本文針對軸流定槳式機組的特殊性,提出了在優(yōu)化過程中不僅考慮水力學(xué)計算的結(jié)果,同時結(jié)合應(yīng)力分析的思路,在保證運行穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上提高水力效率。以七十年代所建的某軸流定槳式水輪機為例,以先進(jìn),合理,經(jīng)濟為原則,重點針對轉(zhuǎn)輪區(qū)進(jìn)行優(yōu)化,在不改變埋入部件的情況下,達(dá)到提高機組效率和空化性能的目的。主要內(nèi)容有

2、:
　　(1)根據(jù)已有資料運用UG軟件對該電站軸流式水輪機全流道進(jìn)行幾何建模,劃分網(wǎng)格,開展內(nèi)部定常流動分析,從水力學(xué)角度初步預(yù)測機組運行中各部件的損失,以轉(zhuǎn)輪為主要研究對象分析葉片水力性能。
　　(2)以CFD計算結(jié)果為參照,得到葉片表面的水壓力分布,將結(jié)果加載至workbench平臺,根據(jù)葉片材料等固有屬性,分析設(shè)計工況下葉片的應(yīng)力分布和應(yīng)變分布,發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力以及應(yīng)變的部位主要發(fā)生在輪緣靠近進(jìn)水邊的位置,少部分發(fā)生在進(jìn)水

3、邊靠近輪轂的位置,可能會產(chǎn)生疲勞裂紋,為后續(xù)改型提供參考。
　　(3)以CFD計算結(jié)果為指導(dǎo),將葉片型線參數(shù)化,通過對各截面型線的修改,達(dá)到降低轉(zhuǎn)輪區(qū)損失,在保證機組參數(shù)要求的前提下提高整機效率的目的,結(jié)果發(fā)現(xiàn),適當(dāng)?shù)募哟笕~片頭部弧度,對優(yōu)化后的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行數(shù)值模擬分析,預(yù)測水輪機的綜合特性曲線,通過對比,發(fā)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果令人滿意。
　　本文取得的研究成果對軸流定槳式水輪機提高機組的運行效率及安全穩(wěn)定運行有著長遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義,對水輪機