超大變幅水頭水輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用

目錄
第1章　電調(diào)基于水調(diào)的紫坪鋪水電站水輪機(jī)運(yùn)行研究　1
1.1　電調(diào)基于水調(diào)的機(jī)組運(yùn)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(yùn)行方式　4
1.2.1　水庫容量　4
1.2.2　水庫調(diào)度運(yùn)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(guān)系　9
第2章　大變幅水頭機(jī)組在紫坪鋪水電站的應(yīng)用　10
2.1　大變幅水頭機(jī)組的水力穩(wěn)定性及對(duì)紫坪鋪水電站的影響　10
2.1.1　傳統(tǒng)的逼近水輪機(jī)特性的方法　12
2.1.2　基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近水輪機(jī)特性的方法　14
2.1.3　基于支持向量機(jī)的逼近水輪機(jī)特性方法及計(jì)算實(shí)例　20
2.2　紫坪鋪水電站水輪機(jī)壓力脈動(dòng)特性　24
2.2.1　水輪機(jī)尾水管水力振動(dòng)信號(hào)的處理　24
2.2.2　渦帶所引起的壓力脈動(dòng)分析　25
2.2.3　尾水管水流低頻脈動(dòng)特性　25
第3章　紫坪鋪水電站水輪機(jī)及水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)　29
3.1　紫坪鋪水電站水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)　29
3.1.1　蝸殼　29
3.1.2　座環(huán)　33
3.1.3　導(dǎo)水機(jī)構(gòu)　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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)　51
3.3　紫坪鋪水電站轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)　52
3.3.1　轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)理論　52
3.3.2　轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)型式　55
3.3.3　混流式轉(zhuǎn)輪受力分析　56
3.3.4　混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的止漏裝置　59
3.4　紫坪鋪水電站軸承設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)　64
3.4.1　小灣水電站水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)　64
3.4.2　龍灘水電站水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)　65
3.4.3　三峽水電站水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)　66
3.4.4　溪洛渡水電站水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)　66
3.5　水輪機(jī)主要零部件的強(qiáng)度分析成果　67
3.5.1　水輪機(jī)基本參數(shù)　67
3.5.2　轉(zhuǎn)動(dòng)部分強(qiáng)度計(jì)算　68
3.5.3　導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部分強(qiáng)度計(jì)算　72
3.5.4　接力器部分強(qiáng)度計(jì)算　85
3.5.5　埋入部分強(qiáng)度計(jì)算　88
第4章　電調(diào)基于水調(diào)的紫坪鋪水電站水輪機(jī)目標(biāo)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(jī)目標(biāo)參數(shù)選擇　97
4.1.1　比轉(zhuǎn)速　97
4.1.2　水輪機(jī)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(jié)構(gòu)場(chǎng)計(jì)算模型　101
4.2.2　改善水輪機(jī)穩(wěn)定性的措施　104
4.3　紫坪鋪水電站水輪機(jī)運(yùn)行區(qū)域分析及優(yōu)化　104
4.3.1　水輪機(jī)設(shè)計(jì)性能　105
4.3.2　水輪機(jī)運(yùn)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(xué)模型的建立　115
5.2　水輪機(jī)邊界條件　117
5.3　水輪機(jī)特性及數(shù)據(jù)處理　119
5.3.1　水輪機(jī)特性　119
5.3.2　水輪機(jī)特性的數(shù)據(jù)處理　121
5.3.3　水輪機(jī)特性的三維建?！?23
第6章　“5 12汶川大地震”對(duì)紫坪鋪水電站安全運(yùn)行的影響分析　131
6.1　“5 12汶川大地震”水輪發(fā)電機(jī)組震損及恢復(fù)情況　131
6.2　“5 12汶川大地震”對(duì)水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)等安全運(yùn)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(jī)電和金屬結(jié)構(gòu)　134
6.2.5　安全監(jiān)測(cè)與監(jiān)控　135
6.3　紫坪鋪水電站水庫大壩安全穩(wěn)定性計(jì)算分析及潰壩演算成果　137
第7章　紫坪鋪水電站水輪機(jī)運(yùn)行分析　143
7.1　起動(dòng)試運(yùn)行　143
7.2　3#機(jī)組全水頭振區(qū)測(cè)試試驗(yàn)研究　148
7.3　試驗(yàn)水頭為82m的測(cè)試分析　150
7.4　試驗(yàn)水頭為120m的測(cè)試分析　154
第8章　水輪機(jī)部件運(yùn)行問題原因分析及解決措施　158
8.1　導(dǎo)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(shè)計(jì)方面的影響　165
8.3.2　制造方面的影響　166
8.3.3　現(xiàn)場(chǎng)安裝方面的影響　166
8.3.4　運(yùn)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(dòng)　169
8.4.1　1#機(jī)組在特定水頭和出力下出現(xiàn)異常高頻振動(dòng)的問題　169
8.4.2　引起異常高頻振動(dòng)的因素　174
8.5　冷卻器冷卻水管開焊　175
8.6　水輪發(fā)電機(jī)組制動(dòng)閘板及閘墩振動(dòng)現(xiàn)象　175
8.7　水輪機(jī)大軸補(bǔ)氣閥問題　176
8.8　水輪機(jī)底環(huán)在檢修時(shí)不能被拆出的問題　179
8.9　水輪機(jī)技術(shù)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(shù)供水減壓閥損壞的后果　181
8.9.3　活塞式減壓閥的技術(shù)要求　182
8.9.4　活塞式減壓閥的特點(diǎn)　183
8.9.5　對(duì)機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)減壓閥進(jìn)行改造后能夠達(dá)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(cè)系統(tǒng)　187
8.11.1　設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)的必要性　187
8.11.2　設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)　187
第9章　基于逆向工程的紫坪鋪水電站混流式轉(zhuǎn)輪三維模型構(gòu)建　193
9.1　逆向工程　193
9.1.1　逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)　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(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)　194
9.2　數(shù)據(jù)測(cè)量方法及設(shè)備　196
9.2.1　數(shù)據(jù)測(cè)量方法　196
9.2.2　數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備　198
9.3　PO140混流式轉(zhuǎn)輪模型重構(gòu)　200
9.3.1　數(shù)據(jù)采集　200
9.3.2　基于逆向工程軟件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理　203
9.3.3　基于正向CAD/CAM軟件的模型重構(gòu)　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(jì)算模型的建立　211
10.2　計(jì)算工況點(diǎn)的選擇　212
10.2.1　單相定常模擬條件設(shè)置　213
10.2.2　單相非定常模擬條件設(shè)置　214
10.2.3　空化兩相流動(dòng)模擬條件設(shè)置　215
10.3　流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果　215
10.3.1　各水頭下水輪機(jī)能量特性　215
10.3.2　定常流動(dòng)下水輪機(jī)全流道流線分布　218
10.3.3　蝸殼靜壓分析　220
10.3.4　活動(dòng)導(dǎo)葉速度分布　221
10.3.5　轉(zhuǎn)輪葉片工作面靜壓分布　223
10.3.6　轉(zhuǎn)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(dǎo)葉流線分布　228
10.3.9　尾水管渦帶　230
10.3.10　全流道空化計(jì)算結(jié)果分析　232
10.4　大變幅混流式水輪機(jī)異常高頻振動(dòng)工況下尾水管空化流動(dòng)分析　247
10.4.1　尾水管空化定常結(jié)果分析　248
10.4.2　尾水管空化非定常結(jié)果分析　253
10.5　高頻振動(dòng)區(qū)域工況下的轉(zhuǎn)輪流固耦合分析　256
10.5.1　流固耦合計(jì)算方法　256
10.5.2　模態(tài)分析基礎(chǔ)　256
10.5.3　預(yù)應(yīng)力下的轉(zhuǎn)子模態(tài)設(shè)置　257
10.5.4　轉(zhuǎn)輪高頻振動(dòng)工況下的流固耦合計(jì)算結(jié)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(jī)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及研究　261
11.1　電調(diào)基于水調(diào)及自動(dòng)發(fā)電控制運(yùn)行下的水庫運(yùn)行模式　261
11.2　多物理場(chǎng)耦合下的高水頭大變幅水輪機(jī)運(yùn)行區(qū)域優(yōu)化　262
11.3　高水頭大變幅水輪機(jī)特定高頻振動(dòng)區(qū)域的發(fā)現(xiàn)及其減振技術(shù)　262
11.3.1　導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)的因素　262
11.3.2　機(jī)組減振的方法　262
11.3.3　機(jī)組減振結(jié)構(gòu)的優(yōu)化　263
11.4　機(jī)組關(guān)鍵連接部位的螺栓在線智能監(jiān)測(cè)技術(shù)　263
11.4.1　點(diǎn)線面結(jié)合，溫度全面監(jiān)測(cè)　264
11.4.2　移動(dòng)應(yīng)用App隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)　264
11.5　一種混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪逆向工程建模方法　265
11.6　展望　265
主要參考文獻(xiàn)　266