燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文以某電站單臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組為研究對象進(jìn)行穩(wěn)定性研究，探索找到引起機(jī)組振動(dòng)的主要原因以及影響因素。在分析機(jī)組振動(dòng)可能原因的基礎(chǔ)上，分別用模型試驗(yàn)、真機(jī)試驗(yàn)、數(shù)值分析三種方法來探尋其對機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的影響程度。
　　在壓力脈動(dòng)模型試驗(yàn)中，測點(diǎn)位于尾水管進(jìn)口斷面約0.4倍轉(zhuǎn)輪直徑處，水平位置+X和-X兩個(gè)測點(diǎn)，工況選為槳葉開度為24.9o和33.7o，水頭分別在3.1m、6.8m、7.68m、8.34m和10m5個(gè)不同水頭所對

2、應(yīng)的協(xié)聯(lián)工況點(diǎn)。模型試驗(yàn)得到模型轉(zhuǎn)輪+X、-X測點(diǎn)的壓力脈動(dòng)性能曲線，試驗(yàn)結(jié)果表明各特征水頭段的壓力脈動(dòng)雙振幅最大值小于設(shè)計(jì)要求7％，且最主要的水力振動(dòng)為高頻的壓力脈動(dòng)。
　　真機(jī)試驗(yàn)中，從水力因素、機(jī)械因素、電氣因素三個(gè)方面監(jiān)測并分析真機(jī)的振動(dòng)。試驗(yàn)包括：（1）8m水頭，不同開度下尾水管的壓力脈動(dòng)；（2）軸系振動(dòng)、擺度；（3）主軸彎曲；（4）主軸盤車；（5）主軸姿態(tài)；（6）導(dǎo)軸承瓦間隙；（7）機(jī)組質(zhì)量不平衡；（8）磁拉力不平衡；

3、（9）機(jī)組電氣參數(shù)；（10）發(fā)電機(jī)空氣間隙；（11）轉(zhuǎn)子不圓度；（12）轉(zhuǎn)子磁極伸長影響因素；（13）轉(zhuǎn)子彈性和伸縮性。結(jié)果表明造成尾水管壓力脈動(dòng)的主要原因是由轉(zhuǎn)輪與靜止部件間的動(dòng)靜干涉所引起的；燈泡體+Y向存在由水力因素引起的低頻振動(dòng)和由定子機(jī)座振動(dòng)引起的高頻振動(dòng)；轉(zhuǎn)輪室第一主頻為4X的低頻振動(dòng)是由水壓力脈動(dòng)引起的，狹縫射流是造成轉(zhuǎn)輪室貫穿性裂紋的主要原因；不平衡磁拉力對機(jī)組的振動(dòng)影響較大；轉(zhuǎn)子磁極伸長主要受磁拉力的影響。
　　

4、流場分析計(jì)算中所有工況點(diǎn)的水頭都選在8m，計(jì)算包括定常計(jì)算和非定常計(jì)算兩部分，并將渦動(dòng)力學(xué)診斷用于流場分析當(dāng)中。CFD分析結(jié)果表明，引起機(jī)組水力振動(dòng)的最主要因素是轉(zhuǎn)輪與非轉(zhuǎn)動(dòng)部件間的動(dòng)靜干涉；在所算的工況中都存在尾水管渦帶，但它的振動(dòng)強(qiáng)度不是很大；診斷出葉片對軸功率做負(fù)貢獻(xiàn)及發(fā)生流動(dòng)分離的區(qū)域；診斷出引發(fā)流場不穩(wěn)定因素的各種旋渦，包括導(dǎo)葉進(jìn)口漩渦、導(dǎo)葉葉尖渦、導(dǎo)葉尾跡渦、葉片進(jìn)出口漩渦、葉片葉尖渦、葉片尾跡渦、尾水管卡門渦街及尾水管尾部

5、的二次回流。
　　最后，對三種研究方法的壓力脈動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析，確定了機(jī)組壓力脈動(dòng)雙振幅最大值符合設(shè)計(jì)要求，得出在部分工況下模型水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的最主要原因是導(dǎo)葉、葉片和機(jī)組旋轉(zhuǎn)疊加引起的動(dòng)靜干涉，真機(jī)的水壓力脈動(dòng)的最主要原因是由轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)引起的動(dòng)靜干涉。模型試驗(yàn)的壓力脈動(dòng)結(jié)果并不能完全說明真機(jī)壓力脈動(dòng)的特性，但仍具有參考價(jià)值。CFD試驗(yàn)在頻譜分析方面可以代替真機(jī)試驗(yàn)，但其雙振幅最大值在本文中與模型試驗(yàn)和真機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果有較大的