軸流定槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的匹配特性研究與優(yōu)化.pdf

1、轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的核心,越來(lái)越多的電站因早期轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)的不合理以及鑄造缺陷造成轉(zhuǎn)輪與機(jī)組的匹配性差,嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行效率以及電站運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。本文針對(duì)軸流定槳式機(jī)組的特殊性,提出了在優(yōu)化過(guò)程中不僅考慮水力學(xué)計(jì)算的結(jié)果,同時(shí)結(jié)合應(yīng)力分析的思路,在保證運(yùn)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(jī)為例,以先進(jìn),合理,經(jīng)濟(jì)為原則,重點(diǎn)針對(duì)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(jī)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(yùn)用UG軟件對(duì)該電站軸流式水輪機(jī)全流道進(jìn)行幾何建模,劃分網(wǎng)格,開(kāi)展內(nèi)部定常流動(dòng)分析,從水力學(xué)角度初步預(yù)測(cè)機(jī)組運(yùn)行中各部件的損失,以轉(zhuǎn)輪為主要研究對(duì)象分析葉片水力性能。
　　(2)以CFD計(jì)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(tái),根據(jù)葉片材料等固有屬性,分析設(shè)計(jì)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(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋,為后續(xù)改型提供參考。
　　(3)以CFD計(jì)算結(jié)果為指導(dǎo),將葉片型線參數(shù)化,通過(guò)對(duì)各截面型線的修改,達(dá)到降低轉(zhuǎn)輪區(qū)損失,在保證機(jī)組參數(shù)要求的前提下提高整機(jī)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(duì)優(yōu)化后的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行數(shù)值模擬分析,預(yù)測(cè)水輪機(jī)的綜合特性曲線,通過(guò)對(duì)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(duì)軸流定槳式水輪機(jī)提高機(jī)組的運(yùn)行效率及安全穩(wěn)定運(yùn)行有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義,對(duì)水輪機(jī)