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中小型混流式水轮机安全、稳定运行研究

作　者: 王长娃
导　师: 齐学义；韦贤藻
学　校: 兰州理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 混流式水轮机能量泥沙磨损稳定性
分类号: TK733.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

多泥沙中水头电站混流式水轮机的生产必须满足具有较高的能量特性、抗泥沙磨损性、及其良好的稳定性。该型式水轮机的应用范围较广,广大的西北地区及其它地区汛期运行的电站设备都面临严重的泥沙磨损问题,因此对其进行深入研究具有现实意义。多年来,国内水电工作者尽管进行了大量的工作,但仍然是众说纷纭,仁者见仁,智者见智。对于国外水轮机能量方面的深入分析;水轮机不稳定原因分析;不稳定力计算方法;水轮机抗泥沙磨损方面相对合理和固定的结构、工艺方法等较为系统的研究资料较为有限。本文以某一中型电站的水轮机为例,进行了逐一探讨。第2章主要讨论水轮机的能量问题。从水轮机设计选型入手,着重论述了要满足上述要求水轮机的水力设计,其中以转轮的水力设计为重点,较为详细的分析了传统的转轮设计法与目前国内外先进的转轮水力设计法的区别;传统转轮水力设计法的不足之处;如何应用现代的转轮水力设计方法加以改进的的问题。第3章主要论述水轮机的抗泥沙磨损问题。水轮机泥沙磨损对机组的破坏日益突出,尤其是气蚀与泥沙联合破坏机理的研究备受水电工作者关注。本文从设计选型、典型结构、工艺方法、材料选用诸方面进行了阐述并进行了实践,以期减轻泥沙的破坏性。第4章主要讨论了机组稳定性问题。对于减轻水轮机轴向力的结构进行了可靠性论证,并通过对十多个混流式转轮的解剖,总结出了水轮机径向力的计算公式,通过这种努力,以期将不稳定力进行量化,使设计者对水轮机的不稳定力进行预估,并采取相应措施加以预防,以保证机组稳定运行。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
插图索引  9-10
附表索引  10-11
第1章概述  11-13
  1.1 水电站工程自然条  11
  1.2 水电站水力参数  11-12
  1.3 水轮机技术要求  12-13
第2章水轮机能量指标  13-24
  2.1 转轮的选用  13-18
  2.2 转轮叶片水力性能分析  18-24
    2.2.1 传统混流式水轮机水力设计法  18-21
    2.2.2. X180水力设计方法及其特点  21-23
      2.2.2.1 X180叶片水力设计方法简述  21
      2.2.2.2 X型叶片转轮特点  21-23
        2.2.2.2.1 效率  21-22
        2.2.2.2.2 抗空化性能  22
        2.2.2.2.3 抗泥沙磨损性能  22-23
        2.2.2.2.4 水力稳定性  23
    2.2.3 针对小孤山电站的水力设计补充  23
    2.2.4 小孤山电站水轮机流道及过流部件的设计特点  23-24
      2.2.4.1 导叶相对高度的选择  23
      2.2.4.2 上冠下环型线  23
      2.2.4.3 蜗壳  23-24
      2.2.4.4 导水机构  24
      2.2.4.5 尾水管  24
第3章空化性能  24-28
  3.1 综述  24-25
  3.2 安全的气蚀系数及吸出高度  25
  3.3 叶片出口相对速度应低于安全值  25
  3.4 顶盖、底环抗磨板材质选用  25-26
  3.5 顶盖排沙装置及可靠性论证  26-28
    3.5.1 密封结构合理性  26
    3.5.2 顶盖排沙效果分析  26-27
    3.5.3 转轮及叶片材质选用  27
    3.5.4 设计方法的更新  27-28
    3.5.5 转轮叶片的数控加工  28
第4章机组稳定性  28-44
  4.1 径向力计算  28-35
    4.1.1 机械不平衡力  28-30
      4.1.1.1 转轮制造质量产生的离心力  28-29
      4.1.1.2 总的机械不平衡力  29-30
    4.1.2 水力不平衡力  30-35
      4.1.2.1 转轮止漏密封间隙不均引起的径向力  30-31
      4.1.2.2 流经转轮的水流不均引起的径向力  31-34
      4.1.2.3 尾水涡带引起的径向力  34
      4.1.2.4 导叶绕流不均引起的径向力  34-35
    4.1.3 总径向力  35
  4.2 转轮密封结构的确定  35
  4.3 减小轴向水推力的措施  35
  4.4 关键部件的刚度计算  35-36
    4.4.1 主轴的刚度计算  35-36
    4.4.2 顶盖、底环、座环刚度计算  36
  4.5 其余措施  36
  4.6 过渡过程分析  36-44
结论  44-45
参考文献  45-47
致谢  47

中小型混流式水轮机安全、稳定运行研究

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