混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪應(yīng)力分析及改善措施研究.pdf

1、隨著混流式水力機(jī)組的容量、尺寸等的不斷提高，不銹鋼葉片相對減薄，轉(zhuǎn)輪相對剛度則有所下降，再加上機(jī)組運(yùn)行工況復(fù)雜，導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪葉片出水邊近上冠處產(chǎn)生集中的高應(yīng)力，這是造成轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生裂紋甚至斷裂的重要因素，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了改善轉(zhuǎn)輪的應(yīng)力分布以達(dá)到減少葉片裂紋的目的。本文針對某一電站轉(zhuǎn)輪葉片靠近出水邊及上冠部分經(jīng)常產(chǎn)生裂紋的情況，采用在轉(zhuǎn)輪葉片出水邊及上冠處加裝三角塊的方法，分析了不同尺寸三角塊對轉(zhuǎn)輪應(yīng)力以及流場特性的影響。主要研

2、究內(nèi)容包括以下幾個部分：
　　首先，保證三角塊L1（三角塊與葉片出水邊相接邊）邊和L2（三角塊與上冠相接邊）邊尺寸在滿足條件L1=L2下，通過對額定水頭額定出力和最大水頭額定出力工況下水輪機(jī)整個流道進(jìn)行定常數(shù)值模擬，研究表明轉(zhuǎn)輪應(yīng)力隨三角塊尺寸的增大而持續(xù)減小，且最大應(yīng)力轉(zhuǎn)移到了葉片出水邊與三角塊出水邊相接的轉(zhuǎn)角處。
　　其次，將計(jì)算得到的最優(yōu)三角塊尺寸作為進(jìn)一步改善應(yīng)力的基礎(chǔ)尺寸，計(jì)算在三角塊L2不變，增加L1情況下，兩個

3、工況下轉(zhuǎn)輪的應(yīng)力結(jié)果。研究表明轉(zhuǎn)輪最大應(yīng)力會隨著L1邊的增大而進(jìn)一步降低。綜合比較加裝不同尺寸三角塊對水輪機(jī)不同性能參數(shù)影響后，確定了最優(yōu)的三角塊尺寸約為L1/L2=2/1，L2約為轉(zhuǎn)輪直徑D1的5.7％，為轉(zhuǎn)輪葉片出水邊的10%，為葉片正面與上冠面交線的18%。其對水輪機(jī)的出力，效率，轉(zhuǎn)輪變形等影響較?。晦D(zhuǎn)輪最大應(yīng)力值只有原先的40%左右。
　　然后，根據(jù)某電站出現(xiàn)的在部分負(fù)荷工況下機(jī)組振動問題，計(jì)算了加裝最優(yōu)尺寸三角塊轉(zhuǎn)輪的應(yīng)