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摘要
混流式水轮机涡带压力脉动是引起水电机组剧烈振动的主要水力因素之一,其关注重点是低负荷偏心涡带,对大负荷直涡则研究较少。但是,在部分水电站大负荷压力脉动很严重,有的甚至引起尾水管底板撕裂、转轮掉块等问题,严重影响电站运行安全。本文重点介绍了某混流式模型水轮机进行大负荷压力脉动试验的方法及结果。试验过程中,在测量压力脉动的同时观测记录了尾水管内流态,并选择部分大负荷工况进行了变空化系数试验。试验发现,在混流式水轮机大负荷工况,尾水管涡带均为直涡;单位流量越大,涡带空腔直径越大,压力脉动幅值越大;单位转速越高,涡带空腔直径越小,压力脉动幅值却越大;最大幅值多发生在内顶盖测点。随空化系数降低,涡带空腔直径增大,压力脉动幅值增加,低空化系数的峰值可达能量工况幅值的10多倍。本文还应用空化空腔危害水力机械稳定性理论及自由涡原理分析了尾水管涡带在大负荷工况均为直涡的原理,并结合观测结果论证分析了叶道涡对高单位转速、大流量工况压力脉动的影响,指出直涡和叶道涡是造成大负荷压力脉动幅值攀升的两个关键因素。
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