燈泡貫流式水輪發(fā)電機組穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文以某電站單臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機組為研究對象進(jìn)行穩(wěn)定性研究，探索找到引起機組振動的主要原因以及影響因素。在分析機組振動可能原因的基礎(chǔ)上，分別用模型試驗、真機試驗、數(shù)值分析三種方法來探尋其對機組穩(wěn)定運行的影響程度。
　　在壓力脈動模型試驗中，測點位于尾水管進(jìn)口斷面約0.4倍轉(zhuǎn)輪直徑處，水平位置+X和-X兩個測點，工況選為槳葉開度為24.9o和33.7o，水頭分別在3.1m、6.8m、7.68m、8.34m和10m5個不同水頭所對

2、應(yīng)的協(xié)聯(lián)工況點。模型試驗得到模型轉(zhuǎn)輪+X、-X測點的壓力脈動性能曲線，試驗結(jié)果表明各特征水頭段的壓力脈動雙振幅最大值小于設(shè)計要求7％，且最主要的水力振動為高頻的壓力脈動。
　　真機試驗中，從水力因素、機械因素、電氣因素三個方面監(jiān)測并分析真機的振動。試驗包括：（1）8m水頭，不同開度下尾水管的壓力脈動；（2）軸系振動、擺度；（3）主軸彎曲；（4）主軸盤車；（5）主軸姿態(tài)；（6）導(dǎo)軸承瓦間隙；（7）機組質(zhì)量不平衡；（8）磁拉力不平衡；

3、（9）機組電氣參數(shù)；（10）發(fā)電機空氣間隙；（11）轉(zhuǎn)子不圓度；（12）轉(zhuǎn)子磁極伸長影響因素；（13）轉(zhuǎn)子彈性和伸縮性。結(jié)果表明造成尾水管壓力脈動的主要原因是由轉(zhuǎn)輪與靜止部件間的動靜干涉所引起的；燈泡體+Y向存在由水力因素引起的低頻振動和由定子機座振動引起的高頻振動；轉(zhuǎn)輪室第一主頻為4X的低頻振動是由水壓力脈動引起的，狹縫射流是造成轉(zhuǎn)輪室貫穿性裂紋的主要原因；不平衡磁拉力對機組的振動影響較大；轉(zhuǎn)子磁極伸長主要受磁拉力的影響。
　　

4、流場分析計算中所有工況點的水頭都選在8m，計算包括定常計算和非定常計算兩部分，并將渦動力學(xué)診斷用于流場分析當(dāng)中。CFD分析結(jié)果表明，引起機組水力振動的最主要因素是轉(zhuǎn)輪與非轉(zhuǎn)動部件間的動靜干涉；在所算的工況中都存在尾水管渦帶，但它的振動強度不是很大；診斷出葉片對軸功率做負(fù)貢獻(xiàn)及發(fā)生流動分離的區(qū)域；診斷出引發(fā)流場不穩(wěn)定因素的各種旋渦，包括導(dǎo)葉進(jìn)口漩渦、導(dǎo)葉葉尖渦、導(dǎo)葉尾跡渦、葉片進(jìn)出口漩渦、葉片葉尖渦、葉片尾跡渦、尾水管卡門渦街及尾水管尾部

5、的二次回流。
　　最后，對三種研究方法的壓力脈動試驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析，確定了機組壓力脈動雙振幅最大值符合設(shè)計要求，得出在部分工況下模型水輪機壓力脈動的最主要原因是導(dǎo)葉、葉片和機組旋轉(zhuǎn)疊加引起的動靜干涉，真機的水壓力脈動的最主要原因是由轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)引起的動靜干涉。模型試驗的壓力脈動結(jié)果并不能完全說明真機壓力脈動的特性，但仍具有參考價值。CFD試驗在頻譜分析方面可以代替真機試驗，但其雙振幅最大值在本文中與模型試驗和真機試驗的結(jié)果有較大的