1概述由于水輪發電機組單機容量的增大,水輪機轉輪尺寸和重量也相應增大。為了解決運輸和起重設備限制,提高混流式機組轉輪的制造和安裝精度,國內設計制造的混流式轉輪多采用分2瓣制造現場組焊的結構方式。水輪機轉輪的安裝對整臺機組的安裝有著重大影響。因此,分瓣轉輪的現場組裝焊接是必須認真解決的施工關鍵技術。

似．瓣撒．繃q咎 李家峽水電站4oomw機組分瓣轉輪現場組焊 李家峽水電站400mw機組 9分瓣轉輪現場組焊下7．； ，a1tf，v?v~47l6 水電四局機電安裝分局(蘭州730060)許春江王遠江牟官華 ，———————一 1概述 由于水輪發電機組單機容量的增大，水 輪機轉輪尺寸和重量也相應增大。為了解決 運輸和起重設備限制，提高混流式機組轉輪 的制造和安裝精度，國內設計制造的混流式 轉輪多采用分2瓣制造現場組焊的結構方 式。水輪機轉輪的安裝對整臺機組的安裝有 著重大影響。因此．分瓣轉輪的現場組裝焊接 是必須認真解決的施工關鍵技術。 我國自6o年代初開始進行現場分瓣轉 輪組焊，依靠自己的技術力量首先在三門峽 電站焊接成功，現已完成施工投入運行的分 瓣轉輪4o余臺。位于青海省境內黃河上

通過幾個電站混流式水輪機的現場水壓脈動檢測試驗發現,在機組額定出力的20%～30%范圍內出現過水系統整體(蝸殼進口、頂蓋、尾水管)水力共振,頻率為轉頻的1～1.4倍,嚴重地影響機組穩定運行。將在實際工程試驗中遇到的有關混流式水輪機水力振動及相關問題解決方法進行介紹。

介紹混流式水輪機導水機構在制造過程中需要注意的幾個問題,以及為了保證質量而采取的措施。

介紹了彭水電站混流式水輪機轉輪焊縫的超聲波探傷方法。

巖灘水電站和李家峽水電站在機組運行半年至兩年的時間內，幾臺機組的水輪機相繼出現了轉輪葉片與上冠間焊縫和葉片與下環間焊縫的開裂。造成或引發轉輪裂紋的原因很多，但主要是制造和運行方面的原因，如鑄造及焊接質量、焊后熱處理未能消除較大的內應力、運行時機組的振動等。筆者提出了根據各電站不同情況避開不利水頭、避開機組振動區運行、增大尾水補氣強度等措施，并介紹了這兩個電站轉輪裂紋的處理辦法，可供有關人員參考。

介紹了混流式水輪機蝸殼的設計和結構特點。

將碳化鎢涂料運用到混流式水輪機的轉輪和導葉上,是一種全新的抗沖蝕磨損的處理方法。經過該方法處理的水輪機已在最大含沙量和過機泥沙量分別達20g/l和240kg/s的條件下成功運行至今。以加華水電站為例,對其添加涂層后的新轉輪和導葉進行的效率試驗過程以及直觀檢查的結果進行了簡要介紹。

水輪機轉輪是整個水輪發電機組的核心工作部件,含沙水流中的轉輪容易遭受磨蝕破壞,是一個普遍存在的問題,并且也是一直困擾多泥沙河流水電站的難題。長期的研究與實踐表明,恰當的選型與良好的水力性能、合適的材質與優良的制造工藝是水輪機抗磨蝕的最根本方法。但對已建成的水電站而言,采用合理的運行方式和一定的檢修措施,可延緩或減輕水輪機的磨蝕。

從水輪機選型設計的主要內容、所必需的資料及主要參數選擇等幾個方面簡述了小型水電站混流式水輪機的選型設計,探討了混流式水輪機選型設計應注意的問題,為小型水電站混流式水輪機的選型設計及研究提供參考。

為了探究混流式水輪機改造前后轉輪泥沙磨損情況,采用固液兩相流模型對某電站改造前后的混流式水輪機進行全流道數值模擬,分析不同工況下轉輪葉片表面泥沙分布,轉輪葉片表面固液兩相速度差,以及水輪機效率。結果表明:小流量工況下泥沙磨損最嚴重;水輪機改造后,葉片表面泥沙體積分數下降,固液兩相速度差減少,泥沙磨損減弱,水輪機效率較改造前提升了5.5%。該研究可為水輪機改造提供一定的參考。

結合藏木水電站高比轉速水輪機參數優化項目,通過cfd分析,對模型水輪機的蝸殼、尾水管、轉輪等水力過流部件進行了全面優化設計。通過模型試驗驗證,藏木水電站水輪機水力性能研究達到了預期目標,cfd分析結果與模型試驗結果基本吻合,為高比轉速轉輪的水力性能優化提供參考。

空化是一種具有較大破壞性的水力學現象,亦是威脅水輪機安全穩定運行的常見因素,以民治水電站混流式水輪機的d568-f17模型水輪機為例,對其進行能量試驗,根據能量試驗結果,選擇合適的工況進行模型空化試驗,并根據空化試驗結果預期原型水輪機的空化特性。試驗結果表明,原型水輪機的最高效率、額定效率和加權平均效率均滿足水電站合同文件的相關技術要求;同時額定工況臨界空化系數、初生空化系數亦滿足水電站合同文件的相關技術要求。

文章對李家峽水電站雙排機布置水輪發電機組運行后出現葉片裂紋進行了統計,并對其裂紋成因進行了分析,提出了轉輪葉片裂紋的具體處理措施,對今后運行中防止裂紋的發生有一定參考價值。

水輪機轉輪是水電站發電機組的重要核心部件,制造工藝復雜,整體尺寸龐大,重量多達幾十甚至幾百噸.混流式水輪發電機轉輪目前絕大多數采用不銹鋼材質,其生產制造工藝大多采用將葉片鑄造成型后,由不銹鋼材料的上冠、下環和葉片3大部分組焊,打磨加工而成.由于設計、工藝、加工、運行等因素造成絕大多數不銹鋼轉輪出現比較嚴重的貫穿性裂紋.本文通過轉輪裂紋成因分析,探索其解決方法,最終徹底消除裂紋,為機組長期安全穩定運行提供了技術保障.

因選型不當及下游修建電站的影響,周崗水電站的水輪機長期偏離最優工況區運行,不僅運行效率低,而且轉輪空蝕破壞嚴重,導致機組穩定性差、出力嚴重不足。為了節省電站改造成本,在不改動水輪機其他通流部件的條件下,通過只更換轉輪的技術手段來達到水輪機增容防蝕的目的。為此,新轉輪的設計借助先進的數值模擬軟件來評價其性能優劣,縮短了轉輪的設計周期,降低了新轉輪的生產成本,有效提高了水輪機的效率和出力,取得了顯著的經濟效益。

隨著水輪發電機組單機容量不斷增大,大型混流式水輪機轉輪的制造尺寸和制造重量不斷增加,目前世界上制造的最大的混流式水輪機轉輪名義直徑已經超過10m。尺寸如此巨大的轉輪,如果不具備水運碼頭,是無法完成內陸運輸的。為便于運輸,一般采用分瓣式制造、工地組裝的方案,

水輪機轉輪是水電站水輪發電機組的心臟，其性能決定了電站的經濟效益。由于用多功能水輪機轉輪設計軟件進行可靠性設計具有很大的靈活性，可以根據電站的具體情況，即根據電站的具體參數，通過設計得到最優方案。這對于大型電站來說，既可滿足論證需要，又可減少試驗次數，縮短水輪機的研制周期；對于中小型電站，可直接應用可靠性設計的結果進行轉輪加工制造。

針對混流式水輪機的轉輪結構、受力特點及轉輪各部分網格的自動劃分等方面進行了簡要分析,闡述了可實現水輪機轉輪結構計算與優化設計的有限元方法及改良復合形法。在不改變葉片型線的情況下合理地選擇上冠和下環的尺寸,從而改善轉輪各部分的應力分布,求得最優的轉輪結構。

采用混合物空化模型對混流式水輪機的內部流場進行了數值計算,得到了大流量工況、最優流量工況、小流量工況水輪機的內部流動特性。計算結果表明:在大流量工況和小流量工況下,尾水管中心截面的低壓區與渦帶是相對應的,壓力脈動的幅值主要受尾水管渦帶直徑兩端壓力差的影響,其尾水管進口段左右兩側以及彎肘段附近均有較大的漩渦區域,造成較大的能量耗散,尾水管內有明顯的回流現象,水輪機內部流動比較紊亂。

通過混流式水輪機全流道的定常流動數值模擬,研究混流式水輪機內部尤其是尾水管在不同工況下的流動特點,目的在于探明引起混流式水輪機內部流動不穩定的真正原因。計算結果表明,引水部件的流動,蝸殼鼻端處壓力波動均較為劇烈,周向分布不均勻,但是經過固定導葉和活動導葉的過濾后周向分布基本對稱。轉動部分的流動,小開度低單位轉速時,較小的導葉出流角,使轉輪葉片頭部受到撞擊,葉片上橫向流動和背面的葉道渦嚴重,轉輪出口靠上冠處有回流和橫向流動,泄水錐下方回流嚴重;大開度時,轉輪進出口流態都得到改善。尾水管內,小開度時,錐管中心回流嚴重,大部分水流流向外緣,受肘管的影響,錐管和肘管內部形成兩個渦流區,主流流經支墩左側,右側較為紊亂;最優開度時,尾水管內部水流流線順暢,支墩兩側水流平穩性基本一致;大開度時,尾水管主流向錐管中心聚攏,經過肘管的轉彎時,出現很多局部的旋渦流動,支墩右側水流相對平穩,而左側較為紊亂。研究結果為壓力脈動測量位置的選擇提供理論依據。

近年來，我國大力扶持國內小水電增容改造，很多小水電制造企業都從中嘗到了其中甜頭，面對即將來臨的新一輪的小水電市場的增容改造，這對于國內新建中、小水電站日趨飽和，水電市場不景氣的大環境下，各個中、小水電設備制造廠家都想通過國家的一系列政策措施來擺脫目前企業所面臨的困境，可改造是把雙刃劍，效益很高，可機組改造所需要考慮的比新機組要多得多，一旦改造失敗就會面臨失去客戶的信任，失去龐大的小水電改造市場。