低水头灯泡贯流式水轮机转轮室修复方案优化
中国水电工程的建设规模和数量均位居世界前列。目前水电站水轮机过流部件的泥沙磨损与空蚀破坏问题持续困扰着其运行管理部门，特别是低水头贯流式水轮机转轮叶片、转轮室等过流部件受泥沙磨损与空蚀作用更容易造成机组水力性能及运行工况恶化。同时，水轮机过流部件的磨蚀还会使机组的检修周期和使用寿命缩短，每年因机组运行效率下降、出力不足、检修维护费用增加等原因，给水电站运行管理单位带来很大的经济负担，严重降低了水电站的经济效益。 本文在查阅大量文献资料和以沙溪水电站为调研对象的基础上，结合电站多年的修复经验，对低水头灯泡贯流式水轮机转轮室的磨蚀修复方案进行了优化总结。主要研究成果如下： （1）整理并分析了水轮机泥沙磨损与空蚀的破坏机理、磨蚀破坏的危害及影响水轮机过流部件磨蚀的各项因素。 （2）对比各种水轮机磨蚀修复方案，根据沙溪水电站转轮室近十年的磨蚀修复情况，验证了使用堆焊法及使用Belzona高分子材料修复都不是低水头灯泡贯流式水轮机转轮室修复的理想方案。 （3）用模压成型技术原理与不锈钢板镶嵌技术原理对沙溪水电站转轮室制定了两套新的技术改造方案，即整体改造技术方案及局部修复改造方案，并完成相应的技术改造方案设计。 （4）针对新的技术改造设计方案，使用ANSYS CFX的Workbench平台对沙溪水电站水轮机转轮室进行刚强度计算及动力特性对比计算，研究结果表明两种方案的计算应力均小于许用应力。整体改造方案的计算应力和最大综合位移均明显小于局部改造方案。通过对空气模态、水模态下的前五阶振型进行分析，发现两种方案的转轮室在空气中、在水下的固有频率均避开激振频率；但整体改造技术方案的固有频率更高，避开激振频率更多。因此从振动特性及结构稳定性角度出发，整体改造方案更值得推荐。
水电站;低水头灯泡贯流式水轮机;转轮室;磨蚀修复
西华大学
硕士
动力工程
符杰;陶春华
2022
中文
TK733.8;TK730.8
2022-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）