混流式水泵水輪機的軸向水推力對機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計和安全運行影響重大,但關(guān)于水推力精確計算的研究較少。對此,首先理論上闡釋了軸向水推力的組成成分并進行各成分的機理分析。依靠CFD分析技術(shù)和相關(guān)測試技術(shù)進一步對某混流式蓄能機組的軸向水推力進行了數(shù)值計算和兩個方案的現(xiàn)場測試,經(jīng)過相互分析驗證比較,最終掌握了混流式水泵水輪機軸向水推力的變化規(guī)律并提供了一種較為準(zhǔn)確的計算方法。研究成果為深入分析奠定了基礎(chǔ)。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

軸向水推力的機理示意圖

根據(jù)某水泵水輪機的真機結(jié)構(gòu)進行流體域?qū)嶓w建模，計算域包括部分無葉區(qū)（轉(zhuǎn)輪與導(dǎo)葉之間的空腔）、轉(zhuǎn)輪上冠進口、轉(zhuǎn)輪上止漏環(huán)及主軸密封前流道、轉(zhuǎn)輪下環(huán)進口、轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)及轉(zhuǎn)輪出口流道和部分尾水管流道。由于計算域圓周對稱，只取1/8模型進行分析，模型兩側(cè)對稱面做旋轉(zhuǎn)耦合約束。無葉區(qū)上游為流量矢量進口，無葉區(qū)下游為壓力出口，上止漏環(huán)內(nèi)側(cè)為壓力自由進出口，尾水上游為壓力進口，尾水下游為流速出口，其余面為固壁邊界，其中轉(zhuǎn)輪面為固壁旋轉(zhuǎn)面。機組額定轉(zhuǎn)速為428.6rpm。CFD數(shù)值計算模型見圖3。計算機組在不同出力（160、180、210、240、270、300 MW）下的水輪機最大水頭工況水推力Tmax、水輪機額定水頭工況水推力Tr、水輪機最小水頭工況水推力Tmin。數(shù)值模擬計算收斂精度為10-6，計算結(jié)果見表1。

方案1、2的測試結(jié)果對比見圖4。由圖4可知：(1)方案1、2的測試結(jié)果誤差基本在5%左右。(2)機組停機到機組啟動過程中，軸向水推力大幅變化，軸向水推力方向由向上變?yōu)橄蛳�，變化幅值約為150～300t。隨著機組負(fù)荷的增加，軸向水推力正向增加，這是因機組流量、導(dǎo)葉開度和上下游水位的動態(tài)變化引起的。機組水輪機工況在額定出力300 MW運行時，軸向水推力基本向上，可以預(yù)見，機組在水輪機工況長期運行后，軸向水推力還會繼續(xù)正向增加。(3)機組水輪機工況運行過程中，相同出力條件下，額定水頭工況Tr的軸向水推力最大，最小水頭工況Tmin的軸向水推力其次，最大水頭工況Tmax的軸向水推力最小。這可能是因為機組在額定水頭Tr下流量最大，最小水頭Tmin下流量較大，最大水頭Tmax下流量最小，且額定水頭Tr和最小水頭Tmin下尾水管吸出高度較大，最大水頭Tmax下尾水管吸出高度較小。5 數(shù)值計算結(jié)果與測試結(jié)果對比

【參考文獻】：
期刊論文
[1]洪屏抽蓄電站推力瓦瓦溫過高原因分析與處理[J]. 唐擁軍,周喜軍,鄧?yán)?呂滔.  水電能源科學(xué). 2018(11)
[2]蓄能機組抬機問題分析及解決[J]. 萬正喜.  水電與抽水蓄能. 2016(01)
[3]白鶴灘水電站轉(zhuǎn)輪軸向水推力數(shù)值模擬研究[J]. 李萬,王威,高海軍,宮讓勤,錢忠東.  中國農(nóng)村水利水電. 2014(12)
[4]混流可逆式轉(zhuǎn)輪軸向水推力研究[J]. 戴勇峰,王海,張克危,鄭莉媛,游光華,孔令華,朱興兵,樓勇.  水力發(fā)電學(xué)報. 2005(02)

碩士論文
[1]水輪機轉(zhuǎn)輪間隙流動數(shù)值模擬及參數(shù)化網(wǎng)格生成[D]. 劉朝.華中科技大學(xué) 2011



本文編號：3387155