混流式水轮机叶道涡的减轻与消除方法.pdf

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1、第09期(总第388期)吉林水利2014年O9月[文章编号]1009-2846(2014)09-0050-04混流式水轮机叶道涡的减轻与消除方法卢磊-．张礼达，杨静，徐志坚(1．西华大学能源与环境学院，四川成都610039；2．国电大渡河流域水电开发有限公司，四川成都610041)【摘要]根据混流式水轮机转轮内叶道涡现有研究资料，介绍了叶道涡的产生原理、分类及危害，重点阐述了补气、转轮叶片修型、活动导叶修型及转轮更换等几种减轻消除叶道涡的方法，为发生叶道涡引起的水轮机事故的水电站提供了参考及借鉴。[关键词]混流式水轮机；叶道涡；减轻；消除[中图分类号]TK733+．1

2、【文献标识码]B叶道涡进行了大量的探索【．取得了可喜的成果．为叶道涡的研究与发展做出了许多奠基性及开创性的贡献叶道涡是除尾水管涡带和卡门涡这些熟悉的综合国内外的研究成果．可大体将叶道涡分影响水轮机稳定运行的水力振动因素外．另一种为两类：从理论上讲，水轮机运行时的最优工况值得关注的水力不稳定现象。作为一种混流式水(效率最高的工况)应发生在进口水流无撞击，出轮机偏离最优工况后的常见空化现象．过去并未口水流呈法向．此时．转轮的进口水流角等于叶片引起人们的重视。1992年，巴基斯坦塔贝拉水电站进12i安放角．水流对叶片不发生撞击和脱流，绕流发生了叶道涡引起的水轮机事故【．才引

3、起世人平顺．水力损失小。高于最优工况f效率最高的工对它的注意。上世纪90年代以来．国内也开始了况1水头时．转轮叶片上冠进El处的来流为正冲对叶道涡的研究．其中大渡河龚嘴水电站在0—角．叶片背面上冠进口边后发生了脱流旋涡．涡束40MW部分负荷区域出现的严重噪声后被证实是沿着叶片背面进El边在靠下环处流道间流出．这叶道涡引起的p卅目前在混流式水轮机的模型试种叶道涡叫做高水头或A型叶道涡．亦可称之为验中人们已开始注意观测与记录叶道涡背面进口边叶道涡：低于最优工况水头时．转轮叶本文以对叶道涡的全面介绍为基础．力求对片上冠进口处的来流为负冲角．此时在叶片正面叶道涡减轻及消除方法

4、进行总结与概括．为广大上冠进口边后叶道间所产生的脱流旋涡从叶片中研究人员提供重要的参考间的叶道间流出．这种叶道涡称为低水头或B型叶道涡．亦可称之为正面进口边叶道涡。如图1所2叶道涡原理及危害简介示。叶道涡不产生在转轮表面．其涡流位于叶片2．1叶道涡的产生原理之间。在现有实验中．实际观察叶道涡初生部位是近几十年来，国外的Ulith、Fisher、Grein及GE从转轮进口看．发展从尾水管去看．叶道涡是从尾Hydro公司，国内的水科院、东方电机公司等均对水边倾斜出来：叶道涡涡端是从上冠靠近叶片进【收稿日期]2014-07—30[作者简介]卢磊(1987一)，男，河南信阳人

5、，硕士。研究方向：流体机械优化设计。[基金项目]国家自然科学基金(51279172)；流体及动力机械教育部重点实验室学术成果培育项目(西华大学)(SBZDPY一11-3)；西华大学研究生创新基金：(ycjj2014174)。一50—吉林水利混流式水轮机叶道涡的减轻与消除方法探讨卢磊等2014年09月现有研究资料．探讨性地提出几种改造措施及技术路线。A型3．1补气叶道涡B型空气具有一定的弹性吸振能力．向涡带区补叶道涡入适量的空气，可以提高该区域的压力．减弱漩涡强度，降低压力脉动幅值，并且当气泡在水中溃散时，可以使压力脉动衰减，消减噪音．降低水流扰动损失，提高水轮机运行效

6、率。补气分为自然补气图1两种叶道涡和强迫补气两种．自然补气分为尾水管十字架补气及短管补气(如图2、图3)、主轴中心孔补气等，口处开始。起始点在上冠表面。流出叶片时不接触实施简单，成本较低，适合埋深较浅的机组：强迫叶片表面。补气相对复杂，需要一定的设备，如管道、导流构2．2叶道涡的危害件、空压机等，但补气效果好，如顶盖补气(如图当叶道涡为稳态时，压力脉动相对较小，当叶4)、尾水管强迫补气等。在顶盖补气中，可在顶盖道涡变得不稳定时，涡核激烈空化．涡流时隐时开孔，或直接把顶盖上的真空破坏阀作为压缩空现，压力脉动加剧。产生不规则的水力冲击。将对气补气管接口．向转轮上冠腔强迫补

7、气到导叶后机组带来一系列的危害。过去有观点认为叶道涡转轮前的无叶区．以减轻或消除转轮运行过程中分散在各个流道内。难以形成合力，对稳定运行威产生的叶道涡。强迫补气一般采用独立的压缩空胁不大。但当叶道涡发展比较严重时．可能会形成气系统为机组提供气源．以机械和电动相结合的比较粗大的涡带，涡带在摆动的过程中．其本身的方式对补气进行控制。从已有的发生叶道涡的电压力脉动会引起机组其他部件的响应．伴随有振站改造经验来看，补少量压缩空气即能有效。动和噪声的出现。振动严重时还会产生叶片裂纹。在导叶后转轮前顶盖补气。补气量公式为：从塔贝拉水电站与龚嘴水电站的水轮机叶道涡