混流式水轮机转轮叶片型线优化以最小化泥砂冲蚀

• 作者: B S Thapa(挪威) 吕胜海(译)
• 来源期刊: 国外大电机
• 学科: 工学
• 关键词: 水轮机转轮 混流式转轮 冲蚀磨损 叶片型线 泥砂 优化 最小化 高水头混流式水轮机
• 年，卷（期）: 2014,（1）
• 页码范围: 46-52
• 页数: 7页
• 分类号: TK730.323

摘要

在亚洲和安第斯山脉的流域中，存在着大量硬如石英的泥砂颗粒，这导致该流域的径流式水电鲜遭受到冲蚀磨损，在季风期这些泥砂将严重冲蚀水轮机部件。因为水轮机转轮相对转速较高，所以泥砂冲馑的影响将会更加严重。冲蚀的主要危害包括水轮机效率损耗和较高的修复及养护费用。为了减少混流式转轮的泥砂冲蚀磨损，曾尝试使用表面涂层等几种手段，结果仍不理想。一种新兴的解决方案是通过改进水力设计，降低转轮内部的相对速度，包括优化转轮叶片型线以降低泥砂冲蚀，同时可以防止空化并尽可能保持最高效率。本文通过研究，分析了高水头混流式水轮机转轮叶片的可选型线方案，并对每一种新型线方案的泥砂冲蚀效果进行了评估。为帮助本文研究，新开发了一种名为“Khoj”的设计程序，该程序可通过传统方程生成混流式转轮的型线，也可以输出设计方案以用于CFD（计算机流体动力学）和FEM（有限元建模）分析。通过对泥砂冲蚀的相对变化与转轮设计的变动进行对比以对冲蚀因子进行定义，已建立了一个基准水轮机旗型，并设计出替选的叶片型线。通过CFD分析，对与基准水轮机冲蚀状况相关的设计性能进行评估，通过卿察发现，转轮叶片造型对速度分布影响巨大，因此对转轮的泥砂冲蚀有重要影响，CFD分析结果证实了该设计程序的预测，即在出水边带有较高叶片载荷的叶片型线可以降低转轮的泥砂冲蚀，最高可达33％。通过卿察还发现，该情况可在不改变转轮任何主要尺寸的前提下提高转轮效率，本文结果对泥砂工况运行下的混流式水机设计有益。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	吕胜海(译)	哈尔滨电机厂有限责任公司制造工艺部	1	0	0.0	0.0