水泵水轮机泵工况停机提前掉电流态分析

发布时间：2025-02-10 18:16

　　 在水泵水轮机泵工况停机过程中,当活动导叶开度小于20%最大开度时,导水机构会出现异常振动和噪音。为了避免这种不稳定现象的发生,本文对水泵水轮机泵工况停机过程导叶小开度区流动进行数值模拟,分析了振动产生的水力学根源,验证了停机提前掉电是避免流动不稳定的有效措施。由于本文主要研究对象是活动导叶域的内部流动规律,导叶域的流动具有较强的周期性,故本文采用二维单周期模型进行计算。模拟过程中以电站过渡过程的计算结果作为数值模拟的边界条件,采用RNG k-ε双方程湍流模型进行求解,控制方程使用有限体积法进行离散,停机过程中活动导叶的关闭采用动网格技术实现。计算结果表明,在水泵水轮机停机过程中采用提前掉电,可以有效控制导叶内部流态,增强流动稳定性,明显降低了振动和异音产生的可能性。进一步分析表明,导叶域内部流动稳定性与断电开度大小成正相关,考虑到实际电站运行中的可操作性,本文推荐3°～6°为断电开度。

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【部分图文】：

图1 天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机几何模型

本文对天荒坪抽水蓄能电站机组真机泵工况关机过程进行模拟，天荒坪机组转轮直径1D=4.03m，转轮叶片数Z1=9，额定转速nr=500r/min；活动导叶Z0=26，导叶高度0bb0=262mm；固定导叶数与活动导叶数一致。几何模型如图1所示。本文重点研究活动导叶的内部流动，....

图2 计算域示意图

本文重点研究活动导叶的内部流动，虽然在导叶关闭的非稳态过程中，导叶域流动存在明显三维特征，但活动导叶域流动仍具有较强的二维、周期性特征，采用二维单周期计算可以反映导叶域的流动变化趋势，所以本文假设不同导叶间流动相似，沿导叶高度方向流动相同，并忽略转轮叶片对活动导叶域流动的影响，建....

图3 动网格变形示意图

由于在动态过程的模拟中使用动网格技术，活动导叶域的网格会发生变形。因此，为了保证网格的质量，本文采用三角形网格，变形前后网格如图3所示。1.5边界条件

图4 边界条件示意图

在泵工况，水流从活动导叶流向固定导叶，边界条件示意图如图4所示。抽水过程中流体由活动导叶流向固定导叶，因此，在活动导叶侧边界上给定速度进口，假设转轮进口处速度矩大小为0，那么根据流体机械基本方程，转轮出口处，即计算域进口处的切向速度分量随时间的变化为：

本文编号：4032876