摘要：许多大型水轮机投产后短期内都出现了不同程度的裂纹问题,研究表明动应力值较大是引起转轮叶片产生疲劳裂纹的主要原因之一。该文对万家寨二号机组转轮进行了流固耦合计算,发现较大应力区与实际裂纹出现的部位基本一致。接着进行了动载荷作用下转轮的瞬态动力分析,采用Newmark算法得出了导叶开度变化时转轮的应力分布,当动载荷变化频率较大时,算出动应力大致在15～20MPa左右,与经验值比较接近。这些结果印证了动应力值过大是叶片产生裂纹的主要原因,从而为水轮机在设计阶段就进行优化提供了可能。

摘要：某电站一混流式转轮在模型试验中性能均达到设计要求,在实际电站使用中采取了与模型试验不同的导叶与之匹配,出现出力不足现象。本文针对这一现象,采用SIMPLEC算法及RNGk ε模型对整个流道进行三维粘性流动计算,分析原因,并根据实际情况在原型基础上对转轮进行深入优化,以流场数值模拟预测流动性能,不再进行模型试验。优化后转轮经电站实际运行后,表明其性能达到了预期要求。

摘要：抽水蓄能电站以其调峰填谷的独特运行特性,发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定运行的功能,是电力系统有效的、不可或缺的调节工具。近年来,随着“双碳”目标的提出,我国的抽水蓄能电站建设进入了快车道,并且向高水头、大容量、高转速的方向发展,从而对蓄能机组关键部件的强度设计提出了更高的要求。

摘要：水泵水轮机启停频繁、工况多变,内部流态复杂,顶盖在运行过程中受到复杂的水推力作用。连接顶盖和座环的高强度螺栓在不同工况下,应力水平和变化具有较大差别。螺栓的受力特性直接关系到机组的运行安全,因此,有必要全面了解顶盖螺栓在典型工况下的应力水平。本文依托宝泉蓄能电站水泵水轮机组开展顶盖螺栓应力实测工作。采用电阻应变法,选取螺柱中间截面上均布的4个应力测点,通过测量螺栓表面微应变得到螺栓应力。测试得到了螺栓在预紧、水轮机满负荷、甩负荷、水泵零流量及水泵正常运行工况下的应力结果,为顶盖螺栓和机组安全评估提供了基础数据,也为后续顶盖螺栓的设计提供参考。

摘要：在多泥沙河流运行的水轮机,经常受到严重的泥沙磨损危害,机组的检修周期及运行寿命普遍较低。特别是对于高水头低出力要求的水轮机,机组磨损情况往往更为严重。为提高机组的抗磨损性能,水力设计阶段需专门考虑降低流道流速进而提高抗磨损性能的方法。本文以木扎提河三级水电站小水轮机的设计为例,综合考虑易磨损部位的相对流速及机组水力性能,确定了适用于高水头小流量多泥沙电站的水轮机水力设计策略。研究表明常规降低转速的方法对转轮及导叶出口流速、密封间隙内流动均有显著影响,转速降低的程度应通过流场对比分析合理确定。在高水头电站导叶尾部磨损更为严重,通过采取增大分度圆、优化导叶翼型及相对位置等可有效降低导叶后相对流速。采用长短叶片转轮,可大大降低转轮内部流速,提高在高含沙条件下机组的抗磨损性能,提升水轮机的运行稳定性及安全使用寿命。本文的研究可为多泥沙电站的水轮机设计策略提供有效参考。

摘要：顶盖连接螺栓是水泵水轮机最重要的螺栓连接之一,若是发生疲劳断裂可能会导致水淹厂房的严重事故。本文以某水泵水轮机双法兰顶盖-顶盖螺栓-座环多体系统为研究对象,基于流固耦合算法将转轮上冠间隙腔内压力映射到顶盖过流面上,定量分析了顶盖轴向水推力和预紧力对联接螺栓强度特性的影响。发现由于双法兰刚度不均导致螺柱承受较大的弯曲应力;顶盖圆周方向刚度不均导致96个螺柱承受的总拉力、工作载荷、螺柱的夹紧力和相对刚度沿圆周方向周期性变化,且其变化幅度较大。随着顶盖轴向水推力的增大,各个螺柱的相对刚度基本不变;随着预紧力的增加,各个螺柱的相对刚度减小,且预紧力越大,相对刚度减小的幅度越慢。研究成果可为蓄能机组顶盖螺栓的设计提供参考。

摘要：抽水蓄能电站在电网中往往承担着调峰、调频、事故备用等作用,水泵水轮机组启停频繁,运行工况多变,对于顶盖和座环的连接螺栓而言,受力更加复杂,对螺纹副连接的安全校核至关重要。同时,螺纹副的特殊结构决定了其应力分布并不均匀,掌握其应力分布规律有利于更好地进行螺纹副连接的校核及优化设计。文章在对某蓄能电站顶盖座环连接螺栓的螺纹副进行安全校核基础上,考虑弹塑性变形条件,采用有限元方法对含螺纹在内的顶盖座环整体结构开展计算,得到螺纹副应力分布规律,对水泵水轮机顶盖座环连接结构进一步研究和探索。

摘要：本文以轴流定桨水轮机为研究对象,设计了两种可以抑制尾水涡带的补气措施。采用基于气液两相流的定常数值仿真计算,选取偏负荷典型工况进行了不同补气比条件下的仿真试验。研究发现采用尾水管短管补气只能消除部分尾水涡带,而采用泄水锥中心孔补气可以较为完全地抑制尾水涡带的产生。但同时发现从泄水锥中心孔补入的气体会影响尾水管过流,造成蜗壳入口处的流量下降约3.5%。本研究可进一步丰富补气对轴流定桨式水轮机尾水涡带抑制效果的仿真数据和试验理论。

摘要：全球可开发利用的潮汐能储量达3 TW(30亿kW),具有广阔的利用前景,是目前成熟且具大规模工程开发价值的海洋能,可大力发展分布式多能(海洋、风、光)互补,综合效益显著,开发潜力巨大.潮汐电站水头低,机组始终受到复杂涨落潮影响,运行水头变幅大.