燈泡貫流式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系及性能研究.pdf

1、小水電約占我國水電裝機(jī)及發(fā)電量的30％，其中燈泡貫流式水輪機(jī)占一定份額。在設(shè)計(jì)階段考慮到少棄水的因素，使燈泡貫流式水輪機(jī)的臨界棄水點(diǎn)向低水頭側(cè)移動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)行偏離最優(yōu)工況。另外其槳葉與導(dǎo)葉在運(yùn)行中的均可調(diào)性，以及其低水頭、大流量的特點(diǎn)，常常使真機(jī)協(xié)聯(lián)不能最優(yōu)，從而使得水輪機(jī)效率低、穩(wěn)定性差。一直以來，燈泡貫流水輪機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系的科研是從設(shè)計(jì)角度出發(fā)、基于水輪機(jī)模型試驗(yàn)的研究，而從實(shí)際運(yùn)行角度出發(fā)，基于真機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系的研究，在理論上一直沒有得到很

2、好的解決，而且在真機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系發(fā)生變化的過程中，水輪機(jī)內(nèi)部流場的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性、內(nèi)部漩渦變化機(jī)理，以及與燈泡貫流水輪機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系外特性性能的內(nèi)在規(guī)律，很少有人做過深入研究，實(shí)際上這些問題時(shí)刻影響著水輪機(jī)效率及穩(wěn)定性，故研究燈泡貫流式水輪機(jī)的協(xié)聯(lián)關(guān)系及性能對于提高機(jī)組效率及穩(wěn)定性具有非常重要的意義。本文以燈泡貫流機(jī)組為研究對象，進(jìn)行了7-9m水頭區(qū)間的水輪機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系及其性能研究。
　　本文主要研究工作:首先，在原水輪機(jī)模型試驗(yàn)成果的

3、基礎(chǔ)上，進(jìn)行了協(xié)聯(lián)工況的計(jì)算策略研究，得到計(jì)算真機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系。然后，對協(xié)聯(lián)工況的水輪機(jī)內(nèi)部流場的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性、內(nèi)部漩渦變化機(jī)理進(jìn)行研究，針對流場不穩(wěn)定流動(dòng)進(jìn)行水輪機(jī)流固耦合計(jì)算。最后，通過真機(jī)協(xié)聯(lián)試驗(yàn)，對計(jì)算與分析結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，并在此基礎(chǔ)上對水輪機(jī)協(xié)聯(lián)工況及優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行預(yù)測及應(yīng)用。
　　通過研究得到求取燈泡貫流式水輪機(jī)真機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系的理論研究方法，解決了設(shè)計(jì)協(xié)聯(lián)失真的缺陷;得到7-9m水頭燈泡貫流式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系、出力、效率、流

4、量等特性曲線;通過對協(xié)聯(lián)工況的動(dòng)力特性研究發(fā)現(xiàn):在定常流場下，葉片根部流動(dòng)分離的程度、全流道流場速度、以及其葉片正背面壓差均隨協(xié)聯(lián)外特性參數(shù)按規(guī)律變化，非定常流場下，得到前流道、轉(zhuǎn)輪、尾水管內(nèi)流向渦渦核Hn隨協(xié)聯(lián)工況的變化規(guī)律，其規(guī)律也是外特性參數(shù)變化的內(nèi)部機(jī)理;通過協(xié)聯(lián)工況的運(yùn)動(dòng)特性研究發(fā)現(xiàn):非定常流場下全流道不同部位流向渦演變周期不同，導(dǎo)致了水輪機(jī)各部位的不同振型，此為水輪機(jī)協(xié)聯(lián)工況振動(dòng)的內(nèi)部變化機(jī)理;依據(jù)以上研究成果準(zhǔn)確預(yù)測了燈泡