灯泡贯流式水轮发电机组稳定性研究

发布时间：2017-04-30 19:11

  本文关键词：灯泡贯流式水轮发电机组稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以某电站单台灯泡贯流式水轮发电机组为研究对象进行稳定性研究,探索找到引起机组振动的主要原因以及影响因素。在分析机组振动可能原因的基础上,分别用模型试验、真机试验、数值分析三种方法来探寻其对机组稳定运行的影响程度。在压力脉动模型试验中,测点位于尾水管进口断面约0.4倍转轮直径处,水平位置+X和-X两个测点,工况选为桨叶开度为24.9o和33.7o,水头分别在3.1m、6.8m、7.68m、8.34m和10m 5个不同水头所对应的协联工况点。模型试验得到模型转轮+X、-X测点的压力脉动性能曲线,试验结果表明各特征水头段的压力脉动双振幅最大值小于设计要求7%,且最主要的水力振动为高频的压力脉动。真机试验中,从水力因素、机械因素、电气因素三个方面监测并分析真机的振动。试验包括:(1)8m水头,不同开度下尾水管的压力脉动;(2)轴系振动、摆度;(3)主轴弯曲;(4)主轴盘车;(5)主轴姿态;(6)导轴承瓦间隙;(7)机组质量不平衡;(8)磁拉力不平衡;(9)机组电气参数;(10)发电机空气间隙;(11)转子不圆度;(12)转子磁极伸长影响因素;(13)转子弹性和伸缩性。结果表明造成尾水管压力脉动的主要原因是由转轮与静止部件间的动静干涉所引起的;灯泡体+Y向存在由水力因素引起的低频振动和由定子机座振动引起的高频振动;转轮室第一主频为4X的低频振动是由水压力脉动引起的,狭缝射流是造成转轮室贯穿性裂纹的主要原因;不平衡磁拉力对机组的振动影响较大;转子磁极伸长主要受磁拉力的影响。流场分析计算中所有工况点的水头都选在8m,计算包括定常计算和非定常计算两部分,并将涡动力学诊断用于流场分析当中。CFD分析结果表明,引起机组水力振动的最主要因素是转轮与非转动部件间的动静干涉;在所算的工况中都存在尾水管涡带,但它的振动强度不是很大;诊断出叶片对轴功率做负贡献及发生流动分离的区域;诊断出引发流场不稳定因素的各种旋涡,包括导叶进口漩涡、导叶叶尖涡、导叶尾迹涡、叶片进出口漩涡、叶片叶尖涡、叶片尾迹涡、尾水管卡门涡街及尾水管尾部的二次回流。最后,对三种研究方法的压力脉动试验结果进行了对比分析,确定了机组压力脉动双振幅最大值符合设计要求,得出在部分工况下模型水轮机压力脉动的最主要原因是导叶、叶片和机组旋转叠加引起的动静干涉,真机的水压力脉动的最主要原因是由转轮旋转引起的动静干涉。模型试验的压力脉动结果并不能完全说明真机压力脉动的特性,但仍具有参考价值。CFD试验在频谱分析方面可以代替真机试验,但其双振幅最大值在本文中与模型试验和真机试验的结果有较大的误差,尚需进一步做工作加以验证。
【关键词】：灯泡贯流式 水轮发电机组 稳定性 试验 分析
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV734
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 水轮发电机组稳定性的研究意义10
• 1.2 某水电厂已发生的稳定性问题10-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 水轮发电机组的稳定性12-14
• 1.5 稳定性研究方法14-15
• 1.6 本文的主要工作和特点15-16
• 第2章 模型试验16-24
• 2.1 试验台概述16
• 2.2 试验参数定义16-17
• 2.3 能量试验17-18
• 2.4 压力脉动试验18-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 真机稳定性研究24-38
• 3.1 水轮发电机组状态监测及跟踪分析系统24
• 3.2 真机稳定性试验内容24-28
• 3.3 真机稳定性试验测试结果及分析28-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 灯泡贯流式水轮机CFD数值分析38-67
• 4.1 几何模型的建立38-40
• 4.2 网格的划分40
• 4.3 控制方程简介40-42
• 4.4 数值计算方法42-43
• 4.5 涡动力学分析方法43-44
• 4.6 计算工况的选取44
• 4.7 定常计算结果及分析44-56
• 4.8 非定常计算结果及分析56-66
• 4.9 本章小结66-67
• 第5章 三种研究方法对比分析67-73
• 5.1 验证机组双振幅最大值是否符合设计要求67-69
• 5.2 探索部分工况引起模型机压力脉动的最主要原因69-70
• 5.3 探索引起真机压力脉动的最主要原因70-71
• 5.4 比较三种试验结果的规律性71
• 5.5 本章小结71-73
• 第6章 结论73-75
• 6.1 本文主要研究成果73
• 6.2 本文创新点73-74
• 6.3 展望74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-80
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文80

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