轴流式水轮机

摘要： 利用数值模拟的方法,在超低比转速轴流式水轮机固定导叶数分别为7、9、11、13个的情况下,通过非定常数值计算,研究了超低比转速轴流式水轮机转轮叶片进口、出口的压力脉动特性,数值模拟结果表明,导叶数对转轮叶片进口、出口压力脉动主频幅值的影响较为显著,每种方案的转轮叶片出口压力脉动主频幅值均大于转轮叶片进口的压力脉动的主频幅值,由转轮叶片进口、出口频域图可以看出,随着导叶数的增加转轮进口、出口的压力脉动主频幅值也越来越大,而且在转轮出口处出现了较为丰富的低频频率。

摘要： 使用ANSYS有限元软件建立了某电站轴流式水轮机顶盖及螺栓的模型,研究了不同预紧力工况下顶盖及螺栓的变形和应力分布.结果表明:顶盖应力梯度较大处主要存在于内顶盖上盖板、内外顶盖法兰螺栓把合处以及开孔两端,螺栓同时承受轴向荷载和弯矩的作用,螺栓横截面应力存在不均匀性;顶盖局部应力与预紧力敏感性比较弱,螺栓应力变化敏感,螺栓预紧力的敏感性依次为短筋板、上盖板、长筋板.

摘要： 研究空化对轴流式水轮机尾水管压力脉动和转轮振动的影响规律,可为改善轴流式水轮机运行稳定性提供理论依据.该研究构建了包含高速摄像、激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)及高频压力脉动传感器的同步测试系统,并通过该系统获得了变空化系数下轴流式水轮机压力脉动数据、转轮径向振动数据及空化图像资料.综合变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)、频谱分析以及互相关分析法,揭示了空化对轴流式转轮振动和尾水管压力脉动的影响规律.结果表明:进入空化发展阶段后,尾水管锥管上的压力脉动幅值与转轮径向振动幅值会随空化程度的增加而提高;针对该研究的轴流式水轮机模型,转轮完全空化后,压力脉动峰峰值和转轮径向振动速度峰峰值是无空化时的9.16和10.12倍;空化所导致的转轮径向振动速度信号的中高频幅值提升局限于12.0～200.0倍转频的频率范围内;空化程度的增加还会导致压力脉动出现高频能量局部极值迁移现象,增加了其诱发机组共振的可能性.该研究对提升农业水利工程中轴流式水电站的经济性和运行稳定性有重要意义.

摘要： 尾水管内流特性的好坏对其回能和机组的稳定运行至关重要,而在日常检修过程中,为了检修方便,会在尾水管内设计一组横梁孔。为分析横梁孔对尾水管内流特性的影响,采用CFX软件对带有横梁孔和不带有横梁孔的水轮机机组进行三维稳态计算。计算结果表明:横梁孔对尾水管横梁孔截面的流场分布影响较小,但在有横梁孔时尾水管涡带更长,且有横梁孔时尾水管中的涡带从泄水锥出口一直发展到弯肘段中部,同时有横梁孔时尾水管中的弯肘段和扩散段中的旋涡尺寸更大,结构更为复杂,即随着流动的发展,横梁孔对尾水管的弯肘段和扩散段的流场影响较大,特别是旋涡结构变大,易导致尾水管内振动加剧。

摘要： 轴流式机组的振动问题已成为影响其稳定运行的重要因素之一.为分析轴流式水轮发电机组的振动特性,从振动传导路径的角度出发,基于振动基本理论、一般概率摄动法、矩阵微分理论等方法,在建立合理简化模型的基础上,以区间参数表征各导轴承刚度等参数的不确定性,对水力激励的各主要振动传递路径进行理论分析和数值计算,最终在频域内给出振动路径传递率的梯度排序及其扰动范围.通过算例分析,验证了方法的可行性,为分析机组传递路径及振动控制等问题提供的技术支撑.

摘要： 笔者结合石塘水电站3号水轮机增容改造工作,介绍了改造所涉及到的调节保证计算,并对设计阶段的水力过渡过程计算结果在模型验收试验后进行了复核;在蜗壳、导水机构、接力器、转轮室、尾水管等均不进行更换的条件下,经过对原有输水管路及流道尺寸的多次确认,精确模拟水路系统,优化导叶-桨叶关闭规律,使调节保证计算满足了合同的要求.机组正式投运后实施了甩负荷试验,结果证明改造后,水力过渡过程计算结果蜗壳末端最大水压力、机组最大转速上升率、尾水管进口最大真空度均满足合同要求.该计算结果为改造后机组的安全、稳定运行提供了保障.

摘要： 对某轴流式水轮机在不同工况下的顶盖进行了单向流固耦合计算,运用ANSYSWorkbench平台计算得到各工况下顶盖过流面准确的水压力分布,将其作为顶盖下面板水压力载荷加载到顶盖上,得到各工况下顶盖的静应力分布及变形情况.通过对有、无预应力下的顶盖进行模态分析,得到顶盖在2种情况下的固有频率和振型.研究结果表明:在各种工况下,顶盖的最大静应力和最大位移随着水头的增大而增大,均出现在顶盖下面板无筋板支撑处;顶盖在有预应力下的各阶固有频率相对于无预应力下的有所提高,提高幅度在0.5％以内,可以忽略预应力的影响;将顶盖的固有频率与各水力激振力频率比较,两者频率值相差较大,发生共振的可能性较小.研究结果可为轴流式水轮机强度及振动的校核与预测提供依据,并对顶盖结构优化设计提供一定的参考.

摘要： 阿根廷塞佩尼克水电站模型水轮机的空化试验结果表明,模型水轮机在最大水头、最大出力工况附近,初生空化系数大于电站空化系数,主要为间隙空化.为了找出间隙空化的形成原因,并提出优化方法,本文借助数值仿真模拟方法,以全流道计算为基础,对轴流式水轮机转轮内部的三维间隙流动进行了分析计算.通过分析叶片表面的压力分布,找到了间隙空化的形成原因,针对性地对初始转轮叶片进行了优化设计,并进行了试验验证.二次试验结果表明,优化后的转轮叶片可以满足空化要求.

摘要： 采用ANSYS对某轴流式水轮机叶片进行了刚强度和模态的仿真分析,分析了开设应力释放槽前后应力及固有频率的变化,结果表明应力释放槽以及叶片根部倒圆减小对固有频率有一定的减小作用,但对最大应力并无明显改善.

摘要： 本文在总结众多国内外轴流式水轮机模型试验的基础上,依据笔者多年的水轮机模型试验经验,讨论了轴流式模型水轮机测试中最易忽视的锥管结构问题,分析了几种常见的锥管安装及密封结构,并探讨了其对试验结果的影响,从而以引起各同行对该问题的重视.

摘要： 当今世界全球资源严重匮乏,环境日益恶化,波浪能作为一种清洁的可再生海洋能源,有利于贯彻中国可持续发展战略.本文针对南海某海域,根据国家海洋局提供的波浪周期和波高数据,通过计算流体力学(CFD)数值模拟,研究不同时期波浪周期和波高的变化对轴流式水轮机效率的影响.计算结果表明,因波浪参数变化,浮筒式波浪能发电装置水头变化范围为llm～17m,优选设计水头为13m.通过改变水轮机叶片安装角度,优化水轮机效率,并对水轮机转轮及出水流道流动特性进行研究.最终得出:在优选设计水头为13m时,水轮机在叶片相对安放角为-4°,最高效率达85.67％,水轮机转轮及出水流道流态平直,水轮机工作性能稳定,满足浮筒式波能发电装置工作要求.本文研究工作,为优化浮筒式波能发电平台及提高平台投资回报率奠定理论基础.

摘要： 采用ANSYS对某轴流式水轮机叶片进行了刚强度和模态的仿真分析,分析了开设应力释放槽前后,应力及固有频率的变化,结果表明应力释放槽可以显著减小叶片根部大应力区域的范围,同时应力释放槽以及叶片根部减薄对固有频率有一定的调整作用.

摘要： 本文回顾了传统轴流式水轮机的叶片翼型设计方法,其中,目前使用最为广泛的是基于已知骨线和加厚程序的奇点分布法.然而,传统的设计方法设计的翼型一般还需要CFD模拟仿真来验证设计方法的正确性,有时甚至还需要做很多模型试验.所以,本文提出基于贝塞尔曲线的叶片翼型参数化设计方法.该方法使用3个参数(翼型的最大厚度及位置,翼型的最大隆起高度)以及7个系数对翼型进行设计.为了验证该方法的正确性,对某轴流式水轮机叶片翼型GOE430进行了参数化造型,进行升阻力的计算和CFD模拟.最终,参数化翼型与传统翼型外形上在右下方存在一定的几何偏差,而正是由于这个偏差,造成了升力的差距.然后,差距对翼型的影响不是很大,并不会影响翼型的性能.

摘要： 轴流式水轮机是反击型水轮机的一种主要型式，按照转轮叶片能否调节，轴流式水轮机又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种。由于操作油管是随主轴一起旋转着的，这样，就势必涉及到向旋转部件供油问题，传动的方式是采用固瓦结构的受油器，这对操作油管及大轴内孔的加工精度要求较高，操作油管较细长，刚度较差，而主轴中心孔属于深孔，加工同心度也难于保证。在现场的安装过程中，由于操作油管的拐卡，经常造成反工，影响安装进度，增加安装成本。在机组运行中，操作油管与固定瓦套之间存在旋转运动，当操作油管摆度大时，与固定瓦套之间摩擦加剧，从而影起烧瓦，造成事故停机。为了解决上述存在的问题，与固定瓦授油器相对立的浮动瓦授油器就出现了。介绍了固定瓦授油器的结构特点，阐述了匹配于固定瓦授油器的操作油管的结构，探讨了匹配于浮动瓦授油器的操作油管结构，阐明该结构的浮动瓦授油器，由于轴瓦既可以随操作油管一起轴向移动，也可以随操作油管一起摆动，其好处是显而易见的，降低制造安装的难度，其运行的可靠性也提高了。

摘要： 波黑MRSOVO水电站的水头范围8～21m,正好处于两种机型的交叉区域.本文介绍了波黑MRSOVO水电站水轮机选型的详细过程,从技术、经济、安装、运行维护各个方面对比了轴流式水轮机和贯流式水轮机各自的优缺点.通过详细的计算分析发现,贯流武水轮机在经济上比轴流式水轮机略有优势.但是结合目前国内在高水头20～30m的贯流式水轮机制造业绩及本电站的装机规模分析,目前阶段不推荐贯流式水轮机.

摘要： 轴流转桨式水轮机在我国低水头大流量且水头变幅较大的水力资源开发中占有重要的地位.为了获得轴流式机组各主要过流部件内水力损失的分布情况,本文借助流体数值仿真分析方法,以全流道数值模拟为基础,选取一系列性能优良的轴流转桨武水轮机模型并对其在最优工况下的内部流动特性进行了分析计算,统计得出了各过流部件的水力损失,并建立各部件水力损失随相应工况单位流量之间的变化关系,为从事轴流转桨式水轮机相关设计及研究领域的工作人员提供设计依据和方向.

摘要： 轴流转桨式水轮机在我国低水头大流量且水头变幅较大的水力资源开发中占有重要的地位.为了获得轴流式机组各主要过流部件内水力损失的分布情况,本文借助流体数值仿真分析方法,以全流道数值模拟为基础,选取一系列性能优良的轴流转桨武水轮机模型并对其在最优工况下的内部流动特性进行了分析计算,统计得出了各过流部件的水力损失,并建立各部件水力损失随相应工况单位流量之间的变化关系,为从事轴流转桨式水轮机相关设计及研究领域的工作人员提供设计依据和方向.

摘要： 本发明涉及一种用于轴流式涡轮机、例如燃气涡轮机（10）的环形扩压器（14），其具有外壁（44）和与外壁同轴的内壁（48），在所述外壁和内壁之间扩压器通道（42）呈环形地沿着轴向延伸方向（X）从流入侧的端部（52）扩张地延伸到流出侧的端部（54），其中内壁（48）和外壁（44）分别包括限定扩压器通道（42）的壁面（46、50）。为了提供一种与沿着圆周不均匀的入流相匹配的扩压器通道（42），借助此扩压器通道（42）可尤其有效地把动能转换成静态能量，根据本发明建议了一种在入口侧限定扩压器通道（42）的壁面（44、46），它们是非旋转对称的。

摘要： 一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，蜗壳状引水室上面固定装有盖板，盖板上部装有轴承室，轴承室内装有轴承，主轴下端伸进蜗壳状引水室，一级混流式转轮和二级轴流式转轮装在主轴上，一级混流式转轮与蜗壳状引水室连接，出水室与蜗壳状引水室周边连接，水流经导水叶改变水流环量后，进入一级混流式转轮，转换70%~80%的环量，然后进入二级轴流式转轮转换剩余20%~30%的环量，一级混流式转轮叶片进口夹角β11为130°~160°，出口夹角β12为40°~70°，二级轴流式转轮叶片进口夹角β21为40°~70°，出口夹角β22为10°~40°，设计新颖独特，运行稳定、效率高，解决了混流式水轮机叶片过于弯曲、效率较低、难焊接的问题，社会和经济效益显著。

摘要： 本实用新型涉及一种轴流式水轮及水轮机，轴流式水轮，包括：轮毂；导流片，设置于轮毂的周面上；导流片为弧形结构，导流片具有第一母线及导流面，第一母线与轮毂的轴心线平行，导流面为导流片的凹弧面并朝向轮毂的周面设置；及叶片，设置于轮毂的周面上并与导流片相接；叶片为弧形结构，叶片具有第二母线及迎水面，第二母线朝背离导流面的方向相对第一母线倾斜设置，迎水面为叶片的凹弧面并与导流面相接。通过采用弧形结构的叶片，迎水面为叶片的凹弧面，有效增大迎水面与水流的接触面积，使得更多的水流能够冲击至迎水面上，有效提高水流的利用率，减少水流能量的损失，有效提高水流能量转换为轴流式水轮转动能量的转换效率。

摘要： 一种混流式与轴流式转轮组合的两级水轮机，蜗壳状引水室上面固定装有盖板，盖板上部经支撑装有轴承室，轴承室内中心装有轴承，伸出轴承的主轴上端与另设的外部负载连接，主轴下端穿过盖板伸进蜗壳状引水室，盖板上面的主轴上装有轴封，一级混流式转轮进口外周与蜗壳状引水室的出口连接，蜗壳状引水室与一级混流式转轮之间连通的管道内装有均布的导水叶，一级混流式转轮与二级轴流式转轮连通，二级轴流式转轮装在出水室主轴下端，出水室与蜗壳状引水室周边连接在一起，设计新颖独特，操作方便，运行稳定、效率高、利解决了使用单机超低比转速混流式水轮机时叶片过于弯曲、效率较低、难焊接的问题，社会和经济效益显著。

摘要： 本发明公开了一种轴流式水轮机配水装置及水轮机节能设计方法，属于水电机组节能设计领域，包括轴流式水轮机，轴流式水轮机安装于水轮机配水装置的下方，轴流式水轮机的尾部安装有尾水排水管，轴流式水轮机的内部布置有水轮机多级叶轮，水轮机多级叶轮用于提高轴流式水轮机的效率，水轮机配水装置包括多个配水动叶，配水动叶环形设置在水轮机主轴的外侧，水轮机配水装置与调速器连接，调速器与控制柜连接，水轮机配水装置的上方与上水库之间设置有闸门。当水电机组运行时，投入轴流式水轮机配水装置，提高能量利用率，增发电量，提升水电站的经济效益水平。

摘要： 本发明公开了一种轴流式水轮机，涉及流体机械技术领域，包括引水蜗壳；座环，包括座环上环和座环下环，分别固定设置在引水蜗壳内缘出水口上侧与下侧，沿周向设有多个固定导叶；底环，设置在座环下环内侧，顶部沿周向设有多个活动导叶；主轴，转动设置在底环中间；轮毂，设置在主轴底部，轮毂外侧设有螺旋叶片；尾水管，设置在底环底部，对水轮机进行支撑；上水箱，通过上水箱进水管和引水蜗壳侧壁连通；下水箱，设置在上水箱下方，通过下水箱进水管和尾水管连通；两个拦鱼网，分别设置在引水蜗壳与上水箱进水管连接处以及尾水管与下水箱进水管连接处。本发明大大降低了鱼类通过水轮机流道受到的压强损伤和剪切力损伤，保证了水轮机获能功效。

摘要： 本发明公开了一种轴流式水轮机空化状态的识别方法，通过采集水轮机在不同工况下的振动信号，通过对轴流式水轮机尾水管振动信号MF‑DFA分析，得到特征参数Hurst指数，并基于Hurst指数的线性度来识别空化状态的方法。

摘要： 发明提出的一种低转速环境友好型轴流式水轮机，进气锥与顶盖直接相连，主轴贯穿装配在顶盖的中间位置，固定导叶沿着顶盖周向均匀分布，主轴下端接有转轮，转轮外侧焊有叶片，所述叶片外侧设置有转轮室，转轮室下端设有排水口。转轮与叶片叶尖的轮毂比为0.6‑0.7，导叶沿主轴均匀分布的叶片数量为30‑40片，导叶的叶栅稠密度在1.2‑1.8之间，叶片沿转轮均匀分布的叶片数量为5‑8片，叶片的叶栅稠密度在0.9‑1.2之间。导叶部分较大的叶栅稠密度和较多的叶片数可以起到初步筛选的作用，避免体型过大的鱼进入水轮机，有一定的保护作用；较大的轮毂比可以减少叶片的扭曲程度，降低压力对于鱼造成的吸附影响；较小的叶片叶栅稠密度可以给鱼的经过流出较大的空间，减少了叶片于鱼体的碰撞损伤，实现保护鱼类的目的。

摘要： 本实用新型公开一种轴流泵与轴流式水轮机行星运行能量传递结构，包括工作时充满流体的环形管；设于环形管外部两侧的第一、第二转轴，第一转轴上设有第一中心链轮，第二转轴由内向外依次设有第二中心链轮和用于输出动力的输出轮；轴流泵，其叶轮设于环形管内，轴流泵转轴穿过环形管管壁的这端设有第一行星链轮，其通过链条与第一中心链轮连接；轴流式水轮机，其叶轮设于环形管内，轴流式水轮机转轴穿过环形管管壁的这端设有第二行星链轮，其通过链条与第二中心链轮连接，轴流泵与轴流式水轮机位于环形管内部的两相对侧。本实用新型能够实现轴流泵与轴流式水轮机之间的能量传递；本实用新型配合行星链轮传动，能促使本实用新型高效率的输出动力。

摘要： 本实用新型涉及一种混流式及轴流式水轮机导叶传动机构。其特点是包括导叶控制环和与所述导叶控制环通过其两侧大耳孔连接的两个接力器，所述导叶控制环的大耳孔有全关位置、中间行程位置和全开位置，其特征是：所述接力器位于所述导叶控制环大耳孔的全关位置和中间行程位置之间。本实用新型通过将接力器布置在导叶控制环大耳孔的全关位置和中间行程位置之间，减小了接力器推拉杆的摆角，使接力器推拉杆附加应力减小，使其运动更平稳，受力状态更合理，有效地减轻了接力器推拉杆的磨损，延长了接力器的使用寿命，工作安全可靠。