抽水蓄能电站既是电力用户又是电源点,它可将电网负荷低谷期的低价多余电能以水的势能的形式储存起来,在负荷高峰期时发电转变为高价值电能,同时还可以通过快速改变发电电压波形对电力系统进行调频、调相,稳定电力系统的周波和电压,常规电厂发生事故时还可作为事故备用电源。水泵水轮机是抽水蓄能电站中的主要动力设备,在水轮机或水泵启动、停机、甩负荷等过程中,水压、水流、转速等会产生复杂的变化,并且引起水力振动、机械振动或者各部件的应力变化,严重影响抽水蓄能电站的安全运行。因此研究水泵水轮机导水机构、转轮叶片的设计方法及其内部流动状况、水力特性规律具有十分重要的理论意义和实际应用价值。
将高水头水泵水轮机作为研究对象,主要针对水泵水轮机的蜗壳的设计、转轮叶片的设计及其全流道数值解析进行研究,分析了设计的水泵水轮机各部分水力性能的优劣。对于高水头水泵水轮机,由于其需要经常在非设计工况点运行,传统方法设计的蜗壳出流不对称,使得活动导叶和转轮叶片间的动态干涉放大,影响水泵水轮机的安全运行,根据蜗壳中的流动规律,完成了新型轴对称蜗壳的设计程序。根据蜗壳出流,佛山水泵厂设计了与之配合的转轮叶片,为了评价设计的水泵水轮机性能,利用STAR-CCM+对模型进行了网格划分,以CFD技术为基础,采用STAR-CD软件对水轮机工况进行了流体解析。从研究可得到以下结论:
1、通过蜗壳出流等环量的设计方法,设计出了轴对称出流的蜗壳,该蜗壳能够为转轮提供比较平稳的轴对称入流,有利于减轻水泵水轮机在偏工况点运行及水轮机与水泵工况转换时出现的振动加剧、效率降低的现象,提高水泵水轮机运行的安全性和稳定性。
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