超大變幅水頭水輪機穩(wěn)定運行關鍵技術研究及應用

目錄
第1章　電調(diào)基于水調(diào)的紫坪鋪水電站水輪機運行研究　1
1.1　電調(diào)基于水調(diào)的機組運行原則　1
1.1.1　紫坪鋪水電站在電網(wǎng)中的地位及作用　1
1.1.2　安全供水及調(diào)度　3
1.2　電站水庫運行方式　4
1.2.1　水庫容量　4
1.2.2　水庫調(diào)度運行方式　6
1.2.3　水調(diào)管理　9
1.2.4　水調(diào)與電調(diào)的協(xié)同關系　9
第2章　大變幅水頭機組在紫坪鋪水電站的應用　10
2.1　大變幅水頭機組的水力穩(wěn)定性及對紫坪鋪水電站的影響　10
2.1.1　傳統(tǒng)的逼近水輪機特性的方法　12
2.1.2　基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的逼近水輪機特性的方法　14
2.1.3　基于支持向量機的逼近水輪機特性方法及計算實例　20
2.2　紫坪鋪水電站水輪機壓力脈動特性　24
2.2.1　水輪機尾水管水力振動信號的處理　24
2.2.2　渦帶所引起的壓力脈動分析　25
2.2.3　尾水管水流低頻脈動特性　25
第3章　紫坪鋪水電站水輪機及水輪發(fā)電機設計特點　29
3.1　紫坪鋪水電站水輪機結構設計的主要特點　29
3.1.1　蝸殼　29
3.1.2　座環(huán)　33
3.1.3　導水機構　35
3.1.4　尾水管　44
3.1.5　頂蓋　48
3.1.6　底環(huán)　50
3.1.7　控制環(huán)　51
3.2　紫坪鋪水電站水輪發(fā)電機結構設計的主要特點　51
3.3　紫坪鋪水電站轉輪設計的主要特點　52
3.3.1　轉輪設計理論　52
3.3.2　轉輪結構型式　55
3.3.3　混流式轉輪受力分析　56
3.3.4　混流式水輪機轉輪的止漏裝置　59
3.4　紫坪鋪水電站軸承設計的主要特點　64
3.4.1　小灣水電站水導軸承結構　64
3.4.2　龍灘水電站水導軸承結構　65
3.4.3　三峽水電站水導軸承結構　66
3.4.4　溪洛渡水電站水導軸承結構　66
3.5　水輪機主要零部件的強度分析成果　67
3.5.1　水輪機基本參數(shù)　67
3.5.2　轉動部分強度計算　68
3.5.3　導水機構部分強度計算　72
3.5.4　接力器部分強度計算　85
3.5.5　埋入部分強度計算　88
第4章　電調(diào)基于水調(diào)的紫坪鋪水電站水輪機目標參數(shù)選擇及穩(wěn)定性分析　97
4.1　電調(diào)基于水調(diào)的紫坪鋪水電站水輪機目標參數(shù)選擇　97
4.1.1　比轉速　97
4.1.2　水輪機效率　99
4.1.3　空蝕系數(shù)和吸出高度　99
4.2　水力穩(wěn)定性分析　100
4.2.1　結構場計算模型　101
4.2.2　改善水輪機穩(wěn)定性的措施　104
4.3　紫坪鋪水電站水輪機運行區(qū)域分析及優(yōu)化　104
4.3.1　水輪機設計性能　105
4.3.2　水輪機運行區(qū)域優(yōu)化　108
第5章　紫坪鋪水電站水力過渡過程數(shù)值仿真及分析　111
5.1　數(shù)學模型的建立　115
5.2　水輪機邊界條件　117
5.3　水輪機特性及數(shù)據(jù)處理　119
5.3.1　水輪機特性　119
5.3.2　水輪機特性的數(shù)據(jù)處理　121
5.3.3　水輪機特性的三維建?！?23
第6章　“5 12汶川大地震”對紫坪鋪水電站安全運行的影響分析　131
6.1　“5 12汶川大地震”水輪發(fā)電機組震損及恢復情況　131
6.2　“5 12汶川大地震”對水輪機和發(fā)電機等安全運行的影響　132
6.2.1　混凝土面板堆石壩工程　132
6.2.2　泄洪建筑物　133
6.2.3　廠房及地面建筑物(含道路和橋梁)　133
6.2.4　機電和金屬結構　134
6.2.5　安全監(jiān)測與監(jiān)控　135
6.3　紫坪鋪水電站水庫大壩安全穩(wěn)定性計算分析及潰壩演算成果　137
第7章　紫坪鋪水電站水輪機運行分析　143
7.1　起動試運行　143
7.2　3#機組全水頭振區(qū)測試試驗研究　148
7.3　試驗水頭為82m的測試分析　150
7.4　試驗水頭為120m的測試分析　154
第8章　水輪機部件運行問題原因分析及解決措施　158
8.1　導葉裂紋原因分析及解決措施　158
8.2　葉片及上冠裂紋探傷情況及處理方案　159
8.3　頂蓋上止漏環(huán)出現(xiàn)開焊現(xiàn)象　164
8.3.1　設計方面的影響　165
8.3.2　制造方面的影響　166
8.3.3　現(xiàn)場安裝方面的影響　166
8.3.4　運行環(huán)境方面的影響　167
8.3.5　綜合因素的影響　167
8.3.6　處理措施　167
8.4　特定水頭及功率下的高頻振動　169
8.4.1　1#機組在特定水頭和出力下出現(xiàn)異常高頻振動的問題　169
8.4.2　引起異常高頻振動的因素　174
8.5　冷卻器冷卻水管開焊　175
8.6　水輪發(fā)電機組制動閘板及閘墩振動現(xiàn)象　175
8.7　水輪機大軸補氣閥問題　176
8.8　水輪機底環(huán)在檢修時不能被拆出的問題　179
8.9　水輪機技術供水減壓閥更換　180
8.9.1　減壓閥容易損壞的原因　181
8.9.2　技術供水減壓閥損壞的后果　181
8.9.3　活塞式減壓閥的技術要求　182
8.9.4　活塞式減壓閥的特點　183
8.9.5　對機組技術供水系統(tǒng)減壓閥進行改造后能夠達到的效果　183
8.10　空氣冷卻器的改造　183
8.10.1　空氣冷卻器　183
8.10.2　主變冷卻器　185
8.11　重要螺栓的在線檢測系統(tǒng)　187
8.11.1　設備溫度在線監(jiān)測的必要性　187
8.11.2　設備溫度在線監(jiān)測技術發(fā)展趨勢　187
第9章　基于逆向工程的紫坪鋪水電站混流式轉輪三維模型構建　193
9.1　逆向工程　193
9.1.1　逆向工程的關鍵技術　193
9.1.2　逆向工程的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀　194
9.1.3　逆向工程應用領域及發(fā)展趨勢　194
9.2　數(shù)據(jù)測量方法及設備　196
9.2.1　數(shù)據(jù)測量方法　196
9.2.2　數(shù)據(jù)測量設備　198
9.3　PO140混流式轉輪模型重構　200
9.3.1　數(shù)據(jù)采集　200
9.3.2　基于逆向工程軟件的點云數(shù)據(jù)處理　203
9.3.3　基于正向CAD/CAM軟件的模型重構　205
第10章　紫坪鋪水電站全流道多工況數(shù)值模擬分析　211
10.1　計算模型的建立　211
10.2　計算工況點的選擇　212
10.2.1　單相定常模擬條件設置　213
10.2.2　單相非定常模擬條件設置　214
10.2.3　空化兩相流動模擬條件設置　215
10.3　流場計算結果　215
10.3.1　各水頭下水輪機能量特性　215
10.3.2　定常流動下水輪機全流道流線分布　218
10.3.3　蝸殼靜壓分析　220
10.3.4　活動導葉速度分布　221
10.3.5　轉輪葉片工作面靜壓分布　223
10.3.6　轉輪葉片背面靜壓分布　225
10.3.7　蝸殼流線分布　227
10.3.8　固定導葉流線分布　228
10.3.9　尾水管渦帶　230
10.3.10　全流道空化計算結果分析　232
10.4　大變幅混流式水輪機異常高頻振動工況下尾水管空化流動分析　247
10.4.1　尾水管空化定常結果分析　248
10.4.2　尾水管空化非定常結果分析　253
10.5　高頻振動區(qū)域工況下的轉輪流固耦合分析　256
10.5.1　流固耦合計算方法　256
10.5.2　模態(tài)分析基礎　256
10.5.3　預應力下的轉子模態(tài)設置　257
10.5.4　轉輪高頻振動工況下的流固耦合計算結果分析　257
第11章　電調(diào)基于水調(diào)的紫坪鋪水電站水輪機運行關鍵技術及研究　261
11.1　電調(diào)基于水調(diào)及自動發(fā)電控制運行下的水庫運行模式　261
11.2　多物理場耦合下的高水頭大變幅水輪機運行區(qū)域優(yōu)化　262
11.3　高水頭大變幅水輪機特定高頻振動區(qū)域的發(fā)現(xiàn)及其減振技術　262
11.3.1　導致機組振動的因素　262
11.3.2　機組減振的方法　262
11.3.3　機組減振結構的優(yōu)化　263
11.4　機組關鍵連接部位的螺栓在線智能監(jiān)測技術　263
11.4.1　點線面結合，溫度全面監(jiān)測　264
11.4.2　移動應用App隨時隨地監(jiān)測設備狀態(tài)　264
11.5　一種混流式水輪機轉輪逆向工程建模方法　265
11.6　展望　265
主要參考文獻　266