混流式水轮机尾水管压力脉动特征信息探究

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1、分类号密级—ＩＷＨＵＤＣｆｆ＾编号一｜肀？水剩水电科嗲研究院学位论文混流式水轮机尾水管压力脉动特征信息探究学位类别工学硕士学科专业水利水电工程研究生于晓东指导教师潘罗平教高中国北京二零＿八年五月分类号密级＿ＵＤＣ编号？一肀逾水剩水电科孝而ｔ究院学位论文混流式水轮机尾水管压力脉动特征信息探究学位类别工学硕士学科专业水利水电工程研究生于晓东指导教师潘罗平教高中国北京二零一八年五月Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｓｕｒｅｕｌｓａｔ

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3、关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师指导下独立进行研宄工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国水利水电科学研究院或其它教育机构的学位或证书等而使用过的材料。若有不实之处。，本人愿意承担相关法律责任学位论文作者签名：年月曰中国水利水电科学研宄院学位论文混流式水轮机尾水管压力脉动特征信息探究摘要近年来，随着混流式水轮机装机尺寸与单机容量逐渐增大，水轮机的稳定性问题日一益突出。其中尾水

4、管压力脉动是造成机组运行不稳定的主要原因之，它会诱发机械振动，使转轮叶片产生裂纹，影响机组的稳定运行。为了研宄尾水管内压力脉动的特性情况，本文从水轮机尾水管压力脉动试验所得数据出发，研宄不同水头段混流式水轮机在不同相对流量区域内的尾水管压力脉动特性以及原型机尾水管压力脉动在不同出力下一的脉动特性，并对比分析原模型水轮机压力脉动变化情况，最后提出种提取尾水管涡一带特征的新方法，为水轮机安全稳定运行提供了定的参考。主要研宄内容如下：探究不同流量区域内混流式模型水轮机尾水管幅值特性和频域特性变化规律及形，，受转轮进口水流冲击成原因。在较小的相对流量区域附近由于

5、偏离最优工况区较远、次生水冲击等的影响，其压力脉动相对幅值变化范围较大，其最大幅值大体与涡带压力脉动最大幅值相当，并且其频率成分复杂，频带较宽，。在中间相对流量区域附近该流￣量区为涡带工况区，０．２０５，其频率成分基本上在．倍的转频附近同时发现在此流量区０－．７０８这个相对流量区间附近，域内频率幅值最大的流量区域大致在．其压力脉动相对０９？幅值的变化整体上先增大后减小。相对流量区域．１．１附近，整体上在此区间内相对压力脉动幅值达到最小值，此区间内，尾水管中的流动大致是轴向的，流动阻力及离心，压力脉动波动小，力都非常小，无涡带形成频谱类似于白噪声信号的频谱

6、。相对流量￣区域１．１１．３附近，此相对流量区间内频率成分也相对复杂，有点类似小开度区间，其相对频率ｆＶｆｎ既有涡带频率，也有多倍转频大小的频率成分，主要与直涡带的强度有关，一直涡带的频率幅值较大的话，会出现个显著的增幅，存在转。同时由于偏离最优工况轮进口水流负冲角的影响，由于其流量区域较窄且偏离最优流量较小，其受到的影响相，其相对压力脉动幅值相较小开度要小很多对要小。探究了混流式原型机尾水管压力脉动特性随出力的变化情况，并对比分析原模型压力脉动的相似性。最终发现原型机尾水管压力脉动特性随出力的变化规律与模型试验数一据所得结果基本致，主要差异还是在小

7、开度区间上，。对比分析原模型压力脉动其主一频随出力变化基本致，相对压力脉动幅值在小开度区间，、大开度区间存在差异其他出力下基本一致。一提出了种新的尾水管提取涡带特征的方法，利用变模态分解方法和样本熵算法，对不同出力下的原型水轮机尾水管压力脉动信号进行特征提取，并将所得限带模态函数的样本熵构分别计算其最大值和均值，作为尾水管压力脉动信号涡带识别的特征矢量Ｔ。中国水利水电科学研究院学位论文该特征矢量Ｔ具有较好的敏感性，能敏锐反映尾水管内涡带