灯泡式水轮机运行性能的分析与评判
引言 由干灯泡式水轮机在国内运行实践较少,对其运行特性比较生疏。其实,灯泡式水轮机具有较好的运行性能。本文旨在从能量、稳定性与空化性能三方面进行分析与评判。2能量性能及技术经济效益2.1比转速增长迅速 灯泡机组为水平布置,水流平顺。且采用直锥尾水管,减少了尾水管水头损失。其单位流量Q;比轴流机高40%左右;如Q;相同则其效率高5%左右。比转速n,妻100()nlkw,比速系数K梦3000,远远超出其它类型水轮机。2.2节省建设投资 由于灯泡机组取消了蜗壳和采用直锥尾水管。过流部件尺寸减少,机组段长度仅相当于轴流机的2/3左右。 虽然灯泡机组安装高程较低,但因水平布置的特点,尾水管底板仍然比轴流机组尾水管底板稍高;而平面尺寸又小1/3左右,因而减少了开挖工程量,从而节省了水工建设投资。 根据国内外设计经验,采用灯泡机组的建设投资较轴流机组节省10~20另。而且水头越低,灯泡机组优势越明显。2.3小峡水电站设计概况 黄河小峡水电站装...&
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水轮机是将水能转换为旋转的刚体机械能的设备。在能量转换过程中,常用出力、效率、稳定、汽蚀等特性指标衡量其性能的优劣。由于水能状态和外界负荷的变化,水轮机运行工况将自动调节,因而机组运行工况经常将不可避免地要偏离设计工况,使水轮机的效率,运行的稳定性以及汽蚀性能都将发生变化。本文就林家村水电站在偏离设计工况下运行时混流式水轮机的效率及稳定性进行统计分析,为其科学运行提出可供借鉴意义的建议。1宝鸡峡林家村水电站概况1.1工程概况林家村水电站位于宝鸡市金台区硖石乡林家村,距宝鸡火车站11 km,是宝鸡峡灌溉渠首加坝加闸工程的附加发电工程。电站为坝后式水电站。装机容量8 000 kW,分别安装1#、2#2台HLX280b-LJ-190额定出力3 370 kW和1台3#HLX280b-LJ-138额定出力1 705 kW的水轮机。水电站的设计运行水头14~23 m,设计水头18.0 m,引用最大流量52.0 m3/s,最小流量5.0 m3...&
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灯泡贯流式水轮机原本是为利用低落差水能而开发的,但是近年来清洁能源的需求不断增加,业界渴望超梯度地提高其动力性能并期待其高落差化。但是由于比转速的限制,很难做到大幅度地提高使用落差至20m/45MW以上等级。本文开发研制了新型反转双涡轮灯泡贯流式水轮机组,可以超梯度增加落差应用范围且大出力化,但是有必要进行如何有效地控制双涡轮动翼间欧拉能量的干涉为最小的研究。第二章是为本研究作准备,通过对15m/34MW级单涡轮灯泡贯流式水轮机进行定常流动解析研究了性能预测法,并提出了水力设计新方法。流动解析中在涡轮进口、出口等处设定了内部数值流动界面,能够精确地评价由欧拉能量表示的水力损失,还可以进行静止的活动导叶与转动的涡轮、涡轮与尾水管间的干涉研究,为平稳运行获得最优控制。于模型试验之前通过上述数值解析,可以数值预测可动翼活动导叶与可动翼涡轮最优配合的on-cam性能,能大幅度减少高昂耗时的模型试验。文中还提出了活动导叶、转轮、尾水管最佳...&
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空蚀是破坏水轮机设备、降低水轮机效率的主要因素,在水轮机运行中难以避免。人们较早就开始了对空化空蚀进行研究,但由于水轮机中的空化空蚀问题本身复杂、牵涉多个学科,一直是人们研究的热点与难点。在对当前空化研究现状和发展趋势广泛调研的基础上,结合葛洲坝电厂大型轴流转桨式水轮机的特点,通过理论与实践相结合,开展了水轮机空化在线监测与分析方法研究。在对国内外水轮机空化空蚀研究成果全面综述的基础上,总结了轴流转桨式水轮机空化空蚀机理、类型和发生部位,分析了空化空蚀的影响因素及其外在特性,根据在线监测实时性、可靠性和无损性的要求,充分借鉴现有监测方法,在与机组运行工况关联的基础上,确定采用声波探测方法在线监测水轮机空化状态,同步监测空化超声波和噪声,有利于及时准确地评估空化状态;根据水轮机结构、空化源、水流稳定性、传感器信号接收特性以及传感器安装的方便性与可靠性,对传感器进行了精心地布置;并结合传感器特性、信号传输和现场应用,设计了一种高可靠...&
(本文共105页)
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我国的低水头资源十分丰富,随着能源消费需求快速增长,供需矛盾等问题,合理、高效地开发低水头资源已成为迫切需要;贯流式水轮机因其过流量大,转速高,效率高,且高效区宽,结构紧凑,布置简单等优点成为开发低水头水能资源的一种最经济、适宜的水轮机型式;小水电除了具有水电的无污染、成本低廉、利用的是可再生的能源而无枯竭之虑等优点外,还具有对生态环境负面影响小,技术成熟,易于修建,投资少,见效快,资源分散等独具的优势。小水电的开发,对于加速农村电气化、现代化社会主义新农村建设,促进精神文明,构建和谐社会都具有重要的意义和积极的促进作用。但在目前的低水头小水电水力资源的开发中,还存在着许多不足和尚需完善之处。如,低水头段的水力模型很少,优秀的水力模型就更少;有限的已有水力模型的技术指标及其运行性能也有待于进一步提高。因而难以针对水力资源的具体水能参数合理、有效地开发利用。为此,根据现实和工程的需要,本文选择了低水头中小型水能资源开发所用的机型—...&
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廖伟丽,赵亚萍,赵倩云,等.不完全蜗壳轴流式水轮机大流量工况性能分析[J].农业工程学报,):86-92.Liao Weili,Zhao Yaping,Zhao Qianyun,et al.Performance analysis of Kaplan turbine with semi-spiral case at large flowconditions[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),):86-92.(in Chinese with English abstract)0引言轴流转桨式水轮机因过流能力大、运行范围广而成为低水头大流量水能开发的主要机型[1-2]。为了进一步提高其能量特性,国内外诸多学者已经在转轮设计方法[3-4]、叶栅参...&
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京公网安备75号灯泡贯流式水轮机中的新型球铰轴承
1概述灯泡贯流式水轮机由于流道限制，一般采用导叶轴线与水轮机轴线呈60o夹角的锥形导图1灯泡贯流式水轮机锥形导水机构上的自润滑球校轴承水机构．在这种结构型式中，导水机构各联接部件，导叶轴承均受到切向力和轴向力的作用，形成空间运动，放必须采用具有空间球铰轴承的传动结构（见图1）．富春江水工机械厂自助年代未开始研制的球铰轴承具有自润滑性能，因此替代青铜或尼龙制成的球钦轴承，提高了导水机构的可靠性和灵活性，减少了运行维护工作量．经在3个电站8台灯泡贯流式水轮机上使用，取得了较为满意的效果．本文就此新型球铰轴承的性能特点，参数选择及运行维护作一叙述，可供设计和使用单位参考．2白润滑球铰轴承的结构自润滑球铰轴承结构如图2所示，由一个凸球面的内环和一个凹球面的外环组成，外环用碳钢制成，留有装配缺口，凹球面用复合氟塑料（填充聚四氟乙烯）均匀地加一层衬里，氟塑料层厚08～1．omm，经加工可以使凹球面达到要求的尺寸精度和表面粗糙度，外环的氟塑料...&
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到目前为止,对于可调节叶片的灯泡贯流式水轮机,在每一个给定运行条件nDH和QDH下,其活动导叶开度αG与转轮叶片开度φR的最优组合的(on-cam)是由昂贵的模型试验得出的。在另一方面,随着64位计算机的发展,基于流动分析所得到on-cam工况点的数值预测的可靠性稳步提高。数值解析中为了得到上述位置的配合形状及特性描述,须于水轮机各部件之间添加交界面。而在实际水轮机中这些交界面是不存在的,数字模拟解析中当水流流经这这些交界面时,会不可避免的产生流动损失。针对以上问题,提出了对转动界面进行分割的方法,极大地减小了流经转动界面的数值损失,从而增加了静动翼活动导叶和转轮叶片协联工况on-cam工况点的数值预测的可靠性。传统的灯泡贯流式水轮机协联工况主要指活动导叶出流与转轮叶片开度最优的配合运行状态,此时传统设计还以为从转轮流出的水流沿轴面流动且无旋,即法向出流可得到最优的效率。但通过本研究室对基于法向出流设计的灯泡贯流式水轮机进行数值...&
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留金坝水电站位于江西省瑞金市瑞林镇境内,坝址控制集水面积5 790 km2,水库总库容6 120×104m3,总装机容量为2×10 MW,多年平均发电量7 000×104kW·h,是一座以发电为主,兼有水库养殖、航运等综合效益的中型水利枢纽工程。本电站属10 m以下水头段,轴流式、贯流式机型都可以选用。在电站的初步设计过程中,经过对轴流式和贯流式两种机型的技术经济比较,确定选用贯流式水轮机。本文对水轮机参数选择及结构设计作简要介绍。1水轮机主要参数选择电站主要参数:最大水头8.76 m,设计水头6.3 m,加权平均水头7.5 m,最小水头2.4 m,装机容量2×10 MW。为了确定合理的水轮机参数,对已生产过的一系列灯泡贯流式水轮机参数进行了分析,结合各厂家复询书的资料,运用国内推荐的公式进行分析计算,以确定适合本电站特点的ns、Q1′、n1′、η、σ等参数。1.1比转速ns和比速系数K的确定比转速是水轮机的一个基本特征参数,它...&
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虚拟样机具有传统开发模式所无法替代的优势,它可以显著地提高设计质量、降低产品开发成本。由于灯泡贯流式发电机是目前低水头发电设备的主流产品,具有结构复杂、技术含量高等特点,因此属于典型复杂机械产品范畴。本文所研究的轴系转动部件是水轮机组关键部件之一,由于轴系转动部件(尤其是转轮)所处工作环境非常复杂,存在许多未知因素,因此运用虚拟样机技术对轴系系统进行建模分析研究,具有十分重要的意义。本论文的研究工作主要包括以下几个方面。(1)分析了在复杂产品开发及研制阶段虚拟样机技术的应用,阐述了串并行相结合的新型产品开发模式;通过层次化信息分解,提出了复杂产品虚拟样机数学表示方式。对ADAMS虚拟样机仿真软件的求解方法及相关理论做了详细的分析。(2)结合水轮发电机转轮的技术特点及相关参数,指出了水轮机转轮强度及模态分析重要意义,对4种工况下转轮的应力应变分布进行深入研究。最后对水轮机转轮的动力学模态做了分析研究。(3)基于虚拟样机建模理论,结...&
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沙坡头水电站位于宁夏中卫县 ,河床电站共安装 4台单机容量为 2 9MW的灯泡贯流式水轮发电机组。 4台机组的调速器及油压装置均采用南瑞集团电气控制公司生产的数字式调速系统。该系统主要包括 :SAFR2 0 0 0型微机调速器电气柜、ZFL/S型自复中液压控制装置、一体化分段关闭及事故配压阀组、YZ - 8 0 - 6
3油压装置等。沙坡头电站第一台机组已于 2 0 0 4年 3月投入运行。1　调速系统整体方案1 1　调速器液压系统原理沙坡头水电站调速器液压系统原理见图 1所示 ,从图中可以看出整个调速系统可以分为两大部分。图 1　调速器液压系统原理图　 (1)导叶控制部分 :双切换滤油器、自动控制通道 (含伺复比例阀及电磁切换阀 )、手动控制通道(含脉冲增减阀、节流阀、电磁切换阀 )、紧急停机通道 (含急停电磁阀及电磁切换阀 )、主配压阀、相关传感器等。(2 )桨叶控制部分 :与导叶部分类似 ,但不含紧急停机部分 ,同样包括...&
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中 华 人 民 共 和 国 水 利 行 业 标 准
SL/T XXXXX―XXXX
灯泡贯流式水轮发电机组运行检修规范
Specification of operating maintenance for bulb hydro-turbine generator units
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文稿版次选择
（本稿完成日期：）
XXXX - XX - XX 发布
XXXX - XX - XX 实施
ＳＬ/T XXXXX―XXXX
前言 ................................................................................ VI
引言 ............................................................................... VII
范围 .............................................................................. 1
规范性引用文件 .................................................................... 1
术语和定义 ........................................................................ 1
运行管理 .......................................................................... 3
运行管理的基本要求 ............................................................ 3
监视、维护与操作 .............................................................. 4
运行分析和技术监督 ............................................................ 5
运行调度与沟通管理 ............................................................ 5
非正常运行和事故处理 .......................................................... 5
运行现场管理 ................................
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灯泡贯流式机组运行维护管理 1.前述我国低水头水利资源非常丰富，低水头径流式水电站的装机容量约占水电装机容量的16%，而开发贯流式水电站是开发低水头水利资源的较好方式，贯流式水电站一般应用于25cm水头以下，它与中、高水头水电站相比以及低水头立轴的轴流式水电站相比，具有以下显著优点：（1）电站从进水到出水方向基本上是轴向贯通，过流通道水力损失少，施工方便；(2)贯流式水轮机具有较高的过流能力和比转速，在水头和功率相同的条件下，贯流式水轮机直径要比转桨式小10%左右；(3)机组结构紧凑，与同规格的转桨式水轮机相比其尺寸较小，可布置在坝体内，取消了复杂的引水系统，减少厂房的建筑面积，减少电站的开挖量和混泥土量，土建费用可节省20%到30%；因此，贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短，投资小，收效快，在重视节能减排、使用清洁能源的今天，引起了各方面的广泛关注。飞来峡水利枢纽位于广东省北江干流清远市境内，电站设计水头8.90 m，河床式厂房，安装有四台单机容量35MW的灯泡贯流式机组，自1999年7月第一台机组投产发电，至1999年9月其余3台机组也全部并网发电，电站从建成试运行至2009年5月，电站累计发电总量近50亿kW?h，创造了较好的经济效益。飞来峡机组运行投产10年以来，处理了4号机组转轮接力器拉缸、磁极阻尼条、机组冷却水系统、4台机组的A级检修等重大技术问题，积累了一定的灯泡贯流式机组运行维护经验，本文结合飞来峡机组运行维护情况对灯泡贯流式电站的运行管理作一探讨，以资同行参考。2．灯泡贯流式机组运行特点2.1机组结构对称、刚度大。灯泡贯流式机组采用卧轴水平布置，水轮机、发电机共用一根大轴为两支点双悬臂的支承方式，水轮机侧为一导轴承，发电机为一组合推力轴承。管形座为机组主支承，传递机组在各种工况下的径向力、推力及扭矩、以及机组的自重力。发电机灯泡头设有一垂直支撑、两水平侧支撑，作为机组的辅助支撑。发电机定子的上游侧法兰与泡头连接，它们形成了发电机的泡体。垂直的交通竖井布置在灯泡头的顶部，竖井里布置有电力电缆、励磁和辅助电缆，以及冷却水管及制动气管，检查和维修人员使用的爬梯也布置在竖井内。机组装有过速飞摆，在机组过速时可直接机械动作停机。2.2机组运行稳定性良好、效率高。灯泡机组浆叶与导叶协联关系好，协联范围宽广，+5o～+45o（轴流转浆协联范围为 -10o～+25o），流道对称，因此，灯泡机组具有运行稳定，效率高，机组振动与摆度值小，运行噪声可满足规范要求等特点。从飞来峡电站机组运行情况看，机组高效稳定运行区域广（额定水头以上区域运行效率达94%以上）；启动迅速，90s即可带满负荷；发电运行振动量小，一般发导振动小于0.2mm/s、水导振动小于0.5mm/s；水轮发电机组效率试验表明，各项参数达到设计标准，水轮机最高效率95.77 %，发电机最高效率98%；水轮机实际运行与厂家提供的运转特性曲线图基本相符；初期运行曾长时间带37MW，可稳定运行。（1）灯泡机浆叶与导叶协联关系对机组运行影响极大，运行中应注意及时修正协联曲线。如：某水电站机组试运行时发现，开机过渡过程中机组振动特别大、且不稳定，后经多次试验，修改厂家提供的协联曲线，才取得满意效果；（2）灯泡机在低水头运行时，过机流量大、流态恶劣，汽蚀、压力脉动等因素引起机组净水头变化大，功率控制方式下导叶调节频繁、导叶开度值无法稳定、轮叶协联关系差，机组运行不稳定, 振动大、噪声大。如飞来峡电站日，1#机组有功设定17.3MW负荷运行，净水头为5.94m(根据水轮机运转特性曲线,机组在5.94m下应能带23MW负荷运行),但负荷在13.9MW~26.8MW间反复波动,发导振动最高达1.86mm/s（约41um）,水导振动最高达2.06mm/s（约45um）,大轴位移达1.26mm。低水头运行时采取导叶开度控制方式可以起到固定导叶开度，稳定轮叶协联关系，减小压力脉动等作用，机组运行稳定, 振动、噪声减小。飞来峡电站泄洪，机组运行水头低，采取导叶开度控制方式运行，数年来多发电量达几百万度。（3）经济运行。就是根据电力系统的出力要求和机组的特性，通过求优计算，对机组组合和负荷分配作出最优决策，使运行机组耗水量最小。相同型号、相同容量机组，负荷最优分配就是等功率分配。因机组高效率区位于高水头段，故灯泡机经济运行，在枯水期，来水量较少时,应充分利用水头，按等功率原则分配机组负荷，合理选择开机台数，降低耗水率；在丰水期，来水量较大时,应尽可能的利用水量，在机组安全运行前提下出最大力。2．3空化性能好。空化是水轮机运行中的一种常见现象，在水轮机偏离设计工况时尤为突出。贯流式水轮机因流道不转弯，不仅有较高的水力效率，而且在空化性能方面也比轴流机要好。此外，由于卧式机组仅当其叶片旋转至顶部位置时，才有可能发生空蚀，而在其它部位则此种可能较小，因而在空蚀工况下的历时概率较小，故而灯泡机组空蚀轻微。飞来峡机组运行10年，也仅仅是水轮机室出现200mm宽、2mm深气蚀带和尾水管进口表层防锈漆剥落，但低水头运行时对空蚀敏感，水轮机实际运行在额定水头以下，流量大于450m3/s时可发生气蚀，机组振动剧增。灯泡贯流式水电站在调洪阶段，即水库泄水和回蓄过程中，水头稍低，机组可采用开度控制，根据水头的变化、流量的变化进行调整，杜绝机组在临近空化区运行，以保证机组的运行稳定安全和增加出力。2．4飞逸特性。灯泡贯流转浆式水轮机组飞逸特性有两种情况。第一种情况是当丢负荷后，导水机构失灵，转轮叶片的操作机构也失灵，而且两者失去协联关系，飞来峡机组飞逸特性曲线如下图所示，在任一β角下导叶开度α0增加到某一较大值后，n′1r不但不增加，反而呈下降趋势。一般当导叶全开而叶片转角最小时单位飞逸转速最高。第二种情况是丢负荷后，调速机构失灵，导水机构和转轮叶片机构均失灵，但导叶开度和轮叶转角仍保持相应的协联关系。飞逸转速不是随导叶开度增加而增大，而是在最大单位飞逸转速n′1r发生在某一较小的α0和β时。单位飞逸转速α0图(一)飞来峡水轮机飞逸特性曲线2．5泄水运行2．5．1低水头径流式电站，必须解决尾水淤泥问题。一是设置专用冲沙底孔或边孔；二是利用机组不发电泄水解决。国内已有数个灯泡贯流式水电站利用机组泄水加以解决，如白石窑水电站、飞来峡水电站。泄水工况的特点：机组处于自由飞逸状态，调速器处在转速控制模式，机组脱离电网运行；导叶和轮叶协联关系解除，轮叶开度打至全开位置。2．5．2飞来峡水电站机组在水头范围0.32米~3.31米时，可转为泄水工况运行，减少溢流坝泄洪时泥沙淤积在电站尾水及其下游段。日对1#、2#、3#机组成功进行了泄水工况试验，试验过程中也同时发现：机组在泄水工况运行时压力脉动较大，噪声较大，在106分贝左右。包含各类专业文献、行业资料、外语学习资料、生活休闲娱乐、幼儿教育、小学教育、中学教育、灯泡贯流式机组运行管理01等内容。　
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