混流式水輪機頂蓋取水及轉輪上冠泵板工作特性研究.pdf

1、混流式水輪機頂蓋取水作為水電站技術供水方式的一種正被逐漸推廣應用。頂蓋取水是將頂蓋止漏環(huán)與轉輪止漏環(huán)間不作功的泄漏水作為技術供水的水源，具有節(jié)能、清潔環(huán)保、安全可靠的特點。目前技術條件下的頂蓋取水結構有帶泵板和不帶泵板兩類，其結構設計會直接影響頂蓋取水效果和機組運行安全。目前對頂蓋取水系統(tǒng)結構的定量研究成果較少，設計過程中無可靠的理論依據(jù)，因此進行頂蓋取水結構的工作特性研究具有重要的意義。
　　苗尾和黃登水電站均采用頂蓋取水技術方

2、案。本課題以兩電站頂蓋取水系統(tǒng)為研究對象，研究頂蓋取水結構對技術供水性能的影響，對多種頂蓋取水結構模型進行三維建模，采用數(shù)值模擬的方法，對不同計算域劃分網格，依據(jù)水電站的實際工況，選擇合適的邊界條件進行計算。由數(shù)值模擬結果，對比分析各頂蓋取水結構方案的工作特性，進而獲得性能最佳的水力模型方案。論文重點介紹了三個方面的研究工作。
　　首先，在已有的頂蓋取水經驗基礎上，對徑向布置泵板的頂蓋取水結構和兩種常見的不帶泵板的頂蓋取水結構進行

3、CFD數(shù)值模擬計算分析。重點從頂蓋取水口壓力、上冠軸向水推力和泵板功耗三項指標入手，分析頂蓋與上冠空腔中的內部流動，研究泵板在頂蓋取水結構中的作用，以及帶泵板和不帶泵板頂蓋取水結構的各自優(yōu)缺點，進而為設計頂蓋取水結構提供理論依據(jù)。
　　其次，本文根據(jù)苗尾和黃登水電站機組技術供水的需求，針對水輪機結構特點，先后在泵板傾斜角和泵板密封半徑兩方面研究了泵板結構對頂蓋取水的影響，同樣以頂蓋取水口壓力、上冠軸向水推力和泵板功耗為性能指標。對

4、泵板傾斜的不同方案在若干工況下進行了流動特性分析。不同結構形式的泵板對頂蓋取水口壓力、上冠軸向水推力以及泵板功耗的影響不同，可以通過對比分析，探索出最有利于改善頂蓋取水性能的泵板布置傾斜角；在此基礎上，以設計單位提供的泵板密封設計半徑R為比較依據(jù)，將泵板密封半徑沿徑向增大和減小，設置若干對照組，在相同工況下進行對比計算，找出泵板密封位置對頂蓋取水性能的影響，為以后的頂蓋取水結構設計打下基礎。
　　再針對水輪機長時間運行后密封間隙增