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时间:2019-01-09
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1、混流式水轮机尾水管内部流场的PIV测试 摘要:在水轮机的使用中,水流阻塞是一种常见的现象,水流阻塞导致水管的流速出现降低,造成机械性能的下降。本文从粒子成像技术来向大家展示混流式水轮机尾水管内部流场。为水轮机的设计改造提出相应的意见。 关键词:混流式水轮机;尾水管;流场;PIV测试 涡流机的尾水管的控制水流场的主要影响因素,做好为流管的设计能偶有效的提高混流管的流水速度。为了提高速度优化设计采用PIV(粒子成像技术)测试手法,做好相应的水流图像,合理控制涡轮。 1水轮机涡流5 水轮机的涡流技术与我们马桶的涡流技术有着非常相似的结构,都是通过水的高速旋转
2、形成涡流,但是不同的是马桶的涡流是用于使水更有冲击力,能够把污物冲走,对于水轮机的涡流则是为了让水有着更快的流速,让单位时间通过的水的体积更多。对于涡流的使用中,涡流的主要有两个作用,第一个作用就是提高流速,同时如果水流通过旋转的方式会很大程度的减少水流的相互冲击,减少水流能量的损失。第二个作用主要是保证在封闭的空间内,因为涡流是基于漩涡设计的,所以周围会留有空洞,这就提供了换气的流动。一个明显的例子就是我们到出一瓶矿泉水中的水,垂直的倾倒的方式会不断向上翻气泡,从而影响速度,而倾斜的时候让水高不高于瓶口,倾倒速度会更快。涡流也是同理,水轮机是一个相对封闭的环境
3、,所以在输送水的时候应该留出一个空气的通道,而涡流就是最好的输水模型。 2尾水管PIV测试 为了验证尾水管的设计的有效性采用粒子成像技术(PIV测试),这项技术特点就能能够捕捉一瞬间的平面内的速度矢量情况,在立体成像技术的优点是能够快速的收集到速度信息,但并用矢量表示,缺点在于不是实现三维立体的矢量描述。在粒子成像技术是用是需要超高动态摄像机的记录工作,一般是采用CCD和COMS这两种摄像机记录。在记录后需要专业的软件进行速度矢量的分布图计算。在数小时后就能得到矢量图纸。 3混流式水轮机尾水管内部流场的PIV测试矢量图分析 混流式水轮机尾水管内部流场的P
4、IV测试矢量图如图1所示、在坐标(150,130)左右是涡流的重心,涡流的重心成黑色,向量线密集,这就说明了在漩涡的重心水流量最快,同时水密集。但是按照我们之前所说的治疗要求,涡流是按照漩涡设计的,所以涡流的中心应该是空气的通道,所以重心应该呈白色,但是从图上看出,并没有相应的白色区域,同时在水流的加速的过程中,呈现了加速不均与的情况,涡流的整体偏下,用时靠近下方的水流流速快。而上方相比下方水加速很慢,在漩涡的整体来说呈现不规则的现象。第三在图像的右上方水流几乎没动,这就说明涡流的设计有着严重的缺陷,需要增加尾水管的直径,然后将涡流更加均匀。 4涡流的设计的基
5、本原则 4.1保护空气的通道5 保护空气的通道是非常重要的,因为不管水流多快都是没有大气压的力量大的,大气压的力量是在单位平方厘米上有着2000kg的压力,也就是是说在指甲盖那么大的距离上,空气的压力是一头大象那么大。所以强大的压力一定会影响水的流速,所以增加空气的通道就是非常中的方向,具体的方式可以在接近最窄处的时候增加扰流板,然后水的在会在中间形成一个空气的通道。 4.2扩大涡流的面积 根据混流式水轮机尾水管内部流场的PIV测试矢量图现实涡流的面积没有到达设备面积的一般,所以需要增加水流的面积提高涡流的水平。想要做到这一点就要在尾管的弧度面积上做出更
6、改,弧度更加自然产生涡流的面积更大。 5水轮机故障的预防 水轮机是由各种机械部件组合而成,是将水能转换成机械能的设备,是发电机组的原动力。水轮机在运行中由于高压水流的冲击而高速旋转,难免会产生机械磨损和振动,出现各种意想不到的故障在所难免。为了避免和减少水轮机故障,实现水力发电站的经济目的,提升水利发电站的社会效益,必然要认真细致地分析水轮机出现各种故障的成因,合理有效的加以预防,安全科学的予以处理。5 安全生产,预防为主,合理科学的预防,是减少事故发生最有效的措施。根据发电机组运行的实际情况和本人多年积累的经验,总结几条预防方针:(1)建设一座发电站,从
7、设计、设备选型、安装、调试各个环节严格把关,结合电站及电网的实际情况,选择合格稳定的设备,合理搭配各类报警信号、操作方式、保护装置及自动装置。(2)加强职工队伍的素质教育、安全教育和业务培训。(3)建立健全的安全管理制度、运行值班制度、设备缺陷记录制度及适合电站需要的各种制度。(4)编制适合电站生产需要的运行规程和操作典票,制定各类事故预想和事故处理预案,平时加强反事故演习。 6水轮机运行中出现故障的处理方法 6.1机组过速的处理方法 (1)当机组出现过速的时候,切莫心慌,应保持冷清,沉着应对。(2)在运行过程中,突然失去负荷,首先应监视过速保护装置能否正
8、常动作,若过速保护拒动或
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