水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性
水泵水轮机内部压力脉动特性研究
１ 倍 叶倍 频 ， 且该 处 的监测 点 的压 力脉动 频率 主要 由 于转轮 与活动 导 叶之 间的动 静 干 涉产 生 ； 在 转
轮 内水轮 机 工况 时的压 力脉 动频 率呈 现 多样 性 ， 水 泵工 况时则都 以转频 的倍数 为主 ； 尾 水管 直锥段
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水泵水轮机过渡过程压力脉动与转轮受力突变机理研究
水泵水轮机过渡过程压力脉动与转轮受力突变机理研究
水泵水轮机是一种常见的水力发电设备，其过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。
本文旨在研究水泵水轮机过渡过程中压力脉动和转轮受力突变的机理，为提高水泵水轮机的运行稳定性提供理论支持。
首先，我们需要了解水泵水轮机的工作原理。
水泵水轮机是利用水流的动能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能的装置。
在过渡过程中，由于水流量和水头等工况参数的变化，会引起压力脉动和转轮受力突变。
其次，我们需要分析压力脉动和转轮受力突变的产生原因。
在水泵水轮机过渡过程中，由于水流量等工况参数的变化，导致进口流道和出口流道之间的压差发生变化，从而产生压力脉动。
同时，由于转子受力突变会导致转子振动，进而引起机组振动和噪声等问题。
接下来，我们需要探讨如何减少压力脉动和转轮受力突变。
一方面，可以通过改善水泵水轮机的设计和调整运行参数来减少压力脉动和转轮受力突变。
例如，在设计中采用流场优化技术、增加导叶数量等方式来改善水泵水轮机的流态特性；在运行中采用适当的调节措施来控制水流量等工况参数。
另一方面，可以通过安装振动和噪声监测系统等手段来实时监测水泵水轮机的运行状态，及时发现问题并采取措施加以解决。
综上所述，水泵水轮机过渡过程中的压力脉动和转轮受力突变是影响其运行稳定性的重要因素。
通过深入研究其机理，并采取相应的措施进行优化和监测，可以有效提高水泵水轮机的运行稳定性和安全性，为我国的水力发电事业做出贡献。
水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性
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２ 研 究对 象
研 究对 象 为某 抽水 蓄 能 电站 水 泵水 轮 机 模 型 ， 为立轴 单级 的混 流 式水 泵 水 轮 机 ．原 型 机额 定 水 头 为 １９５ ｍ，额 定转 速 为 ２５０ ｒ／ｍｉｎ，水轮 机工 况额定 功 率 为 ３０６ ＭＷ ，水轮 机工 况最 大毛水 头为 ２１７ ｍ．图 １ 为水泵 水轮 机三 维 模 型 ，计 算 区域 包 括 蜗 壳 、导 叶 、 转 轮 和尾水 管 ４个 部分 ．模 型水 轮 机 为 ９叶片 水 轮 机 ，有 ２０个 固定 导 叶 、２０个 活 动 导 叶．转 轮 进 出 口 直 径 为 ０．４４１ ９５ ｍ 和 ０．３００ Ｏ０ ｍ，导 叶 高 度 为 ６６．７２ ｍｍ，导 叶分 布 圆直 径为 ０．５２３ ７０ ｍ．
国内外 学 者 针 对 水 泵 水 轮 机 压 力 脉 动 开 展 了 一 系列研 究 ．李仁 年 等 对 水 泵水 轮 机 在 增 负 荷 过 程 中尾水 管 内部 流 场 进 行 了分 析 ；ＺＯＢＥＩＲＩ＿６ 分 析
了动静 干扰 对水 泵 水 轮 机无 叶 区压 力 脉 动 的影 响 ； ＳＵＮ等 分 析 了原 型水 泵水 轮机 在 泵 工 况 下 的 压 力 脉动 特征 ；杨建 东 等 对 水 泵水 轮 机 的飞 逸 特 性 进行 了研 究 ；ＨＡＳＭＡＴＵＣＨＩ等 通 过模 型 试验 分 析 了水 泵 水 轮 机 在 非 设 计 工 况 下 的压 力 脉 动 ；ＲＡＮ 等 ¨ 分析 了水 泵 水 轮 机 在 大 流 量 区 的压 力 脉 动 规 律 ；ＧＵＯ等 ¨ 预 测 了 水 泵 水 轮 机 在 泵 工 况 下 压 力 脉 动 的传播 ；ＸＩＡＯ 等 ¨ 对 不 同步 导 叶作 用 下 水 泵 水 轮机 的压 力 脉 动 进 行 了 预 测 ；ＫＩＲＳＣＨＮＥＲ等 采 用试 验 方 法 研 究 了尾 水 涡 带 引 起 压 力 脉 动 的 机 理 ．
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是以水为工质，利用水的能量转化为机械能的一种装置。
其内部流动和水力特性是评价其性能的重要指标。
本文将就此介绍水泵水轮机的内部流动及水力特性。
水泵水轮机内部流动主要分为进口、叶轮和出口三个区域。
其中，进口区主要包括进口管道和进口流道，其作用是将水引入水泵水轮机内部；叶轮区是整个水泵水轮机的核心部分，包括静叶和动叶两部分，其作用是将水的动能转化为机械能；出口区主要包括出口流道和出口管道，其作用是将经过叶轮转动后的水流出水泵水轮机。
在进口流道中，水流经过的是较长而细小的管道，形成弯曲和扩张等几何形状。
由于水的黏性和惯性，水在进口流道内部会产生旋涡和湍流，这些湍流会对叶轮的进水造成影响。
因此，水泵水轮机的进口流道应该尽可能保持直线，并避免出现锐角和附加阻力。
在叶轮区，当水进入静叶时，压力增加，速度减小；叶片会产生对水的弯曲和导向作用，水流的流向发生了改变，并随着叶片的某种方式排出。
在叶片的作用下，水分别与叶片表面相互作用，叶片表面相互间隔保持一定的距离，水流过叶片时会产生一定的涡流，叶轮内部也会形成一定的水流运动，此时整个叶轮内部流动状态是相对复杂的。
叶轮转动时，水的速度会随之不断增加，而叶片上的压力则会不断降低，形成一个从一侧到另一侧的流线。
随着叶轮原地转动，进水口偏心位置不断变化，导致渐进式蜗壳（即进水口不断变化的蜗壳）对水流产生强烈的扰动。
在出口流道中，由于叶轮产生了转动，水在流道中速度和压力随之变化，此时会出现类似进口流道中一样的旋涡和湍流现象。
水泵水轮机的水力特性是指在不同进口流量和叶轮转速条件下，其出口流量、扬程和效率等参数的变化关系。
水泵水轮机的水力特性对于其性能评估和优化设计具有重要意义。
水泵水轮机的水力特性主要受到进口流量、叶轮转速、叶轮的几何形状和材料性质等多种因素的影响。
其中，进口流量是最主要的影响因素之一，一般可以通过增加进口流量来提高水泵水轮机的出口流量和效率；叶轮转速也是水泵水轮机性能的关键参数之一，过高或过低的叶轮转速都会导致性能下降或损坏；叶轮几何形状和材料性质则直接影响叶轮的承载能力和耐久性，进而影响水泵水轮机的整体性能。
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是由水泵和涡轮机组成的机械装置，利用水流的动能进行转化。
在水泵水轮机的运行过程中，内部流动及水力特性对其性能有着重要的影响。
本文将简要介绍水泵水轮机内部流动及水力特性的相关内容。
水泵水轮机中的流体主要为水，其内部流动可分为两种情况：1. 水泵工作时的水流；2. 涡轮机工作时的水流。
1. 水泵工作时的水流水泵的主要作用是将低速、低压的水提升至高速、高压。
这一过程中，水的内部流动主要包括吸入、运输和排放。
吸入阶段：水泵通过叶轮将进口处的水吸入，并使之获得一定速度。
在这个阶段，水的流动主要是通过自由流体力学效应实现的。
运输阶段：水在叶轮中被加速，流经水泵的机壳时，因流线的减小，水的速度增大，同时水的静压头也增加，其内部流动遵循伯努利方程。
排放阶段：水在流经机壳后，通过出口处排放，其内部流动主要遵循自由流体力学效应。
同时，在这一过程中，需要保证出口压力等一系列参数的稳定，以确保水流的稳定性。
涡轮机主要是利用水的动能将其转换为机械能。
涡轮机中的水流主要经历三个阶段：导叶、转子叶轮和定向叶轮。
导叶阶段：水首先流经导叶，由导叶的作用，使水的流线转向与转子叶轮的叶片形状相符。
转子叶轮阶段：水与转子叶轮之间发生相对运动，水的内部流动主要是通过转子叶轮的叶片，完成动能转化的过程。
定向叶轮阶段：水流从转子叶轮出口流入定向叶轮，流动遵循减速和定向的原则，使水的流线恢复到入口处的状态。
水泵水轮机的水力特性主要包括流量、水头、效率和特性曲线等方面的内容。
1. 流量流量是指单位时间内通过水泵水轮机的水量，一般用单位时间内通过水泵或涡轮的水量来表示。
在同一泵头下，流量与转速的关系呈线性，即当转速变为原来的n倍时，流量也变为原来的n倍。
2. 水头水头是指水泵水轮机所提供的水压能力，也称为扬程或压力。
它代表着水泵或涡轮所提供的一定功率下，水的位能或水压头大小。
在同一流量下，水头与转速的关系呈平方反比，即当转速提高n倍时，水头减小为原来的1/n²。
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是水利工程中常用的一种流体机械设备，其主要作用是将水转化为机械能或者将机械能转化为水能。
在水泵水轮机的工作过程中，水的内部流动和水力特性是至关重要的，它们直接影响着设备的工作效率和性能。
本文将针对水泵水轮机内部流动和水力特性进行浅谈。
一、水泵水轮机内部流动1. 水泵内部流动水泵是将液体压送至管道或设备的机械设备，其内部主要分为进水段、叶轮、泵壳和出水段。
在水泵内部，液体从进水段进入叶轮，叶轮又称叶片轮，是将机械能转化为水能的关键部件。
液体在叶轮中受到离心力的作用，由低压区域流向高压区域，最终被压送至出水段。
在这个过程中，液体会产生旋转和脉动，形成不同的流动状态，该流动状态对于水泵的性能有着重要影响。
水轮机是将水能转化为机械能的设备，其内部结构主要包括导叶、转子和导水管道。
水流从导叶进入转子，由于导叶的作用，水流的流动方向和速度会发生变化，最终推动转子旋转，使机械能得以输出。
水轮机内部流动的复杂性主要表现在水流的扰动、涡流和湍流，这些流动状态对水轮机的工作效率和输出功率有着显著的影响。
二、水泵水轮机的水力特性水泵的水力特性主要包括扬程、流量和效率。
扬程是水泵能够提供的最大扬程高度，是衡量水泵性能的重要指标。
流量则是水泵单位时间内能够输送的水量，是另一个衡量水泵性能的重要指标。
效率则是衡量水泵能量转化效率的指标，它表征了水泵在输送水力能量过程中的损失情况。
不同类型的水泵在工作过程中，其水力特性也有所不同，需要根据具体应用场景来选择合适的水泵类型。
水泵水轮机的内部流动状态和水力特性是密切相关的，它们之间存在着相互影响和制约关系。
水泵水轮机内部的流动状态对其水力特性有着直接的影响。
在水泵内部，流动状态的稳定性和液体的脉动程度会影响水泵的扬程和效率，当流动状态不稳定或者有较大的脉动时，水泵的性能会受到影响。
在水轮机内部，流动状态的湍流程度和涡流的存在会影响水轮机的头和效率，当湍流程度较大或者存在较大的涡流时，水轮机的性能也会受到影响。
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是用于输送、提升和转换水能的机械设备，其内部流动和水力特性对于其工作效率和性能有着重要影响。
在水泵水轮机运行过程中，水在其内部经过复杂的流动过程，同时水力特性也直接影响着设备的运行效率和稳定性。
深入了解水泵水轮机内部流动和水力特性对于提高设备的性能和效率具有重要意义。
我们来谈谈水泵水轮机内部流动。
水泵水轮机的内部流动可以分为两个部分，即水泵内部和水轮机内部的流动。
在水泵内部，水首先通过进水口进入叶轮，然后在叶轮的作用下，水被加速并压缩，随后通过出水口被输送到目标地点。
这一过程中，水经过了加速、压缩和输送等多个阶段的流动，具有较大的动能和压力能，同时受到叶轮叶片的作用，流动方向和速度会发生明显变化。
水在水泵内部的流动是一个复杂的非定常流动过程，需要考虑液体流体力学和叶轮流体力学等多个因素的影响。
在水轮机内部，水则是通过叶片的作用转换为机械能，并驱动机械设备进行工作。
水在水轮机内部的流动过程相对简单一些，主要是受到水轮机叶片设计和流道形状的影响。
在水轮机内部，水的流动主要是由入口处的静压力驱动，通过导叶、转子和导流罩等部件的作用，水流经过叶片被转换为动能，最终驱动轴进行功率输出。
水在水轮机内部的流动过程主要受到叶片的作用，需要考虑叶片设计、叶片形状和叶片数量等因素对于水流动的影响。
水泵水轮机内部流动的特点是非常复杂的，流体力学原理对于了解和分析这一过程都有着非常重要的意义。
在水泵水轮机内部流动分析中，通常需要考虑以下几个方面的因素：首先是流体动力学特性，包括水的密度、粘度、流速和动压等参数，以及速度分布、压力分布和流线形态等方面的特征。
水在水泵水轮机内部的流动过程中，这些流体力学参数都会对流动状态和能量转换产生重要影响，因此需要对这些参数进行准确的计算和分析。
其次是叶片轮廓设计和叶片性能，包括叶片的形状、叶片的数量、叶片的材料和叶片的受力情况等方面。
叶片是水泵水轮机内部流动的关键部件，其设计和性能直接影响着流体的动态特性和能量转换效率，因此需要对叶片的设计和性能进行深入的研究和分析。
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性
浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性作者：张志涛来源：《农家科技》2020年第03期摘要：水泵是工业生产中最常用的供排水设备之一，其中，离心式水泵的应用范围尤为广泛，离心式水泵主要由泵壳、泵轴、轴承、叶轮、叶轮口环、轴密封及轴向心力平衡装置组成，离心泵在工作过程中通过叶轮旋转让水产生离心力，从而完成供排水活动。
本文对水泵水轮机具体的应用原理进行了介绍，深入分析了水泵水轮机的水力特性与内部流动特性。
关键词：水力特性;内部流动;水泵水轮机在生产活动中，应用最为广泛的水泵类型是离心式水泵，并且随着生产规模的进一步扩大，生产活动对水泵的性能和运行状态提出了更高的要求，因此，企业需要重视水泵的运行性能和运行可靠性，同时重视离心泵对整个生产系统的重要作用，确保水泵稳定运行，在对离心泵进行日常检修的过程中，必须重视离心泵在日常运行过程中出现的多种问题，进而采取有效措施排除故障。
该技术虽然能够应对水泵水轮机在应用初期阶段的不足，但是在水泵水轮机的生产设计方面尚未达到完全的国有化水平一、水泵水轮机概述水泵水輪机属于动力设备的一种，其作用是抽水蓄能，在具体应用过程中水泵水轮机主要会呈现出两种运行状态，将在发挥泵的功能时轮呈正向旋转，在发挥水轮机功能时转轮呈反向旋转。
根据当前水泵水轮机的设计思路可以发现，其内部关键性部件与结构往往具有比较大的相似性，增加水泵水轮机单机容量与提升转速比是未来一段时间内水泵水轮机设备主要的发展方向。
根据水流途径对水泵水轮机的类型进行划分，其具体类型主要包含贯流式、斜流式以及混流式。
其中设计结构最为简单的水泵水轮机为混流式，能够在与多种水头共同搭配的情况下进行运作，该类型的水泵水轮机的应用范围也最为广泛。
斜流式水泵水轮机生产成本偏高、设计相对复杂，但是工作效率比较高，由于机械内部结构比较特殊，其应用场景也比较局限。
贯流式水泵水轮机是当前我国最为先进的一种水泵水轮机，其功能强大并且单机容量高，主要应用于潮汐电站的抽水蓄能中。
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水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力
特性
摘要：可逆式水泵水轮机设计需要兼顾水轮机和水泵两种工况。
水泵工况属
于减速流动，相较于水轮机工况更容易发生流动分离，在水泵水轮机设计中，对
水泵工况的各项性能设计指标考核更为严格。
水泵水轮机泵工况的流量扬程特性
曲线在高扬程小流量下通常存在局部曲线斜率为正值的不稳定区域，称为驼峰区。
在抽水蓄能电站实际运行中，驼峰区难以避免，其不仅影响水泵水轮机泵工况高
扬程条件下的启动和运行，同时还会产生较强的振动、噪声、功率摆动、水压波
动等不稳定现象，直接影响机组安全稳定运行。
鉴于此，本文对水泵水轮机泵工
况压力脉动和转轮受力特性进行分析，以供参考。
关键词：水泵水轮机;水泵工况;压力脉动;旋转失速;转轮受力
引言
本文采用SAS－SST湍流模型对某模型水泵水轮机在非设计泵工况的流态进
行了三维非定常数值模拟，分析不同工况下流动特性对压力脉动和转轮受力的影响。
1数学模型
1.1计算体型和网格划分
计算区域包括蜗壳、导叶、水轮机和尾水管。
考虑到在非设计工况下，尾水
管内回流可能会对边界条件给定产生影响，对尾水管进口段适度延长。
1.2网格及时间步长
在网格划分时，蜗壳采用四面体网格;导叶区采用楔形网格;转轮和尾水管采
用六面体网格，并对活动导叶和转轮叶片设置边界层网格，使近壁面Y+小于10。
图1展示了额定工况下水泵扬程随网格数量的变化情况，当网格数量大于450万时，计算所得扬程变化小于1%。
考虑到计算时间和流场结构的解析精度，最终选取总网格单元数为882万的划分方式。
图1网格敏感性分析
2机组能量特性
图2为活动导叶相对开度随流量系数Cφ的变化规律。
其中，相对开度计算公式为
式中α———活动导叶开度，αmax———最大开度
图2活动导叶相对开度随流量系数的变化曲线
在上述导叶开度规律下，图2对比了数值模拟与试验测试的机组能量特性曲线，即不同流量系数Cφ下的扬程系数Cψ与效率η变化曲线。
图3扬程系数与效率随流量系数的变化曲线
从图3可以看出，CFD模拟得到的扬程系数与效率，相比于试验值，具有相同的变化趋势。
由于CFD计算未考虑圆盘摩擦损失，因此尤其在小流量下的扬程系数与效率相对较高，但属于正常范围。
因此可知，CFD模拟的结果较为准确，可以作为可靠的分析工具，分析水泵水轮机内部流动及力特性。
3尾水管内压力脉动和流态变化特性
对尾水管内的4个测点的压力脉动进行频谱分析，尾水管内压力脉动在各频段脉动幅值均小于无叶区压力脉动幅值。
在流量大于0.4Qb时，尾水管压力脉动存在与无叶区内压力脉动频率一致的低频成分，但幅值只有无叶区的10%左右，说明旋转失速引起的低频压力变化向尾水管传播，但幅值衰减较大。
旋转失速引起的低频脉动成分幅值在0.6Qb达到最大，是0.8Qb工况的2倍左右，而在
0.4Qb工况幅值出现下降，这与无叶区最大值发生在0.4Qb有所差别。
当流量降低到0.3Qb时，转轮进口附近DT1和DT2测点的压力脉动在低频和叶片通过频率9fn的幅值均显著上升，达到0.8Qb工况的5倍以上。
图4展示了典型工况下尾水管内的流态和涡结构，涡结构同样以Q判据等值面描述，Q值取5×104s－2。
当流量大于0.4Qb时，水流从尾水管整体平顺进入转轮，如图4(a)所示。
当流量减小到0.4Qb时，部分流入转轮的水流从转轮进口下环侧沿着尾水管边壁反向流回尾水管，如图4(b)所示。
随着流量的进一步减小，尾水管边壁的回流加剧，反向流速增大，回流区可延伸到尾水管弯肘段，如图4(c)所示。
图4不同工况下尾水管内部流态
5过流特性分析
5.1“倒Ｓ型”区域不稳定
水泵水轮机导叶关闭时间较常规机组慢，但也不能太慢。
对于常规水电站，较长的关闭时间理论上可改善蜗壳的水击压力和尾水管真空度，但对于抽水蓄能电站，导叶关闭时间过长会使甩负荷机组转速上升过大的同时，使得机组在高转速区停留时间加长。
在水轮机制动区和反水泵区之间，一个单位转速对应几个单位流量，其中还有负流量出现，机组运行在该区域时极其不稳定。
虚线表示的敦化机组运行轨迹线知，甩负荷后，机组越过飞逸曲线进入“倒Ｓ型”区域，在该区域内多次进出反水泵区，流量发生明显摆动，从而诱发水力振荡。
虽然振荡能逐渐消除，但导叶关闭时间过长对机组不利。
由此蓄能机组甩负荷后导叶关闭时间也不能太长。
5.2转速上升率低
转速上升率低是高水头蓄能机组甩负荷后的另一特点，在某些过渡工况下，机组甩负荷以后，即使导叶不动作，机组转速上升率也不会超过设计允许值。
敦化电站两台机同时甩负荷，导叶均拒动，机组转速上升率为额定转速的１４３．７％，未超过设计允许值１４５％。
对高水头蓄能电站来说，转速上升和蜗壳压力上升之间矛盾不是很尖锐，降低蜗壳进口压力和提高尾水管进口压力，才是导叶关闭规律优化的重点。
结束语
这一系列的不稳定现象与非设计工况下水轮机内部的复杂流动结构密切相关，由流态恶化诱发的压力脉动和转轮径向受力是引起不稳定现象的重要因素。
因此，研究水泵水轮机泵工况非设计工况下的压力脉动和转轮叶片受力特性，揭示内部
流动机理，对水泵水轮机优化设计和抽水蓄能电站安全运行控制具有十分重要的
意义。
参考文献
[1]王青华,冯波,李冬冬,顾希明,张书友,杨丽君,姜泽界.基于CFD的水泵水
轮机推力轴承润滑性能流固耦合研究[J].水力发电,2020,46(02):75-78+118.
[2]张金凤,瞿晔飞,贾静,蔡海坤.带分流叶片水泵水轮机特殊工况内部流场
特性[J].华中科技大学学报(自然科学版),2019,47(12):43-47+54.
[3]李萍,宁楠.水泵水轮机水轮机工况转轮流动特性分析[J].中国农村水利
水电,2019(05):179-183.
[4]杨静,韩文福,周喜军,丁景焕.水泵水轮机比转速与空化系数统计分析[J].水利水电技术,2019,50(03):117-123.
[5]李怡心,周大庆,于安.模型水泵水轮机的尾水管旋涡空化流动分析[J].可
再生能源,2019,37(02):303-309.
[6]肖琼,张春泽,夏林生,刁伟.水泵水轮机泵工况压力脉动和转轮受力特性[J].水利水电技术,2019,51(07):53-62.。