在CFD基礎(chǔ)上分析葉片出水邊切割對轉(zhuǎn)輪性能的影響.pdf

1、鐵吾水電站位于青海省黃南藏族自治州同仁縣境內(nèi)，其2[＃]機組為HL220-WJ-71水輪機。由于已經(jīng)運行了20來年，機組設(shè)備在性能和結(jié)構(gòu)方面都已陳舊、事故增多、檢修頻繁。長期運行已使過流部件磨損，特別是轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)葉等部件，由于空蝕和磨損，葉型遭到破壞，且在葉片表面產(chǎn)生不同程度的裂紋。原配1250KW發(fā)電機先期己增容達到了1600KW，為充分利用水能資源和發(fā)電機容量，電站希望在引水渠道擴容整修的同時，對2[＃]機組轉(zhuǎn)輪進行增容改造，同時探究

2、造成葉片表面裂紋的原因，以期達到增容增壽的目的。
　　 本研究以鐵吾電站2[＃]機組HL220-WJ-71水輪機為原型，進行水輪機全流道各個通流部件的三維建模，通過計算比較，選擇了適合混流式水輪機內(nèi)部流動的湍流模型和流場計算算法；通過切割轉(zhuǎn)輪葉片出水邊的方法，利用CFD技術(shù)研究機組在幾種計算工況下改造前后不同切割量時外特性以及內(nèi)特性的變化規(guī)律，依此確定轉(zhuǎn)輪葉片沿出水邊的切割量并應(yīng)用于電站的改造實踐，使機組效率下降不大的情況下，出

3、力增加到1337.8KW；并根據(jù)流場計算的結(jié)果，利用有限元技術(shù)分析改造前后葉片的靜強度以及流固耦合下轉(zhuǎn)輪的前八階模態(tài)固有頻率，發(fā)現(xiàn)鐵吾電站2[＃]水輪機轉(zhuǎn)輪的一階頻率與導(dǎo)葉出口脫流引起的脈動頻率較為接近，卡門渦的頻率與轉(zhuǎn)輪葉片的高階頻率較為接近，存在較大的危害性，由此得到，造成轉(zhuǎn)輪葉片表面出水邊上冠附近以及進水邊靠近下環(huán)處產(chǎn)生橫向裂紋的原因，是作用在葉片上的穩(wěn)定應(yīng)力和振動交變應(yīng)力對葉片材料的累計損傷造成的微裂紋和裂紋的擴展。本課題所采用