运行在部分负荷下的混流式水轮机试验装置水力共振的试验识别和研究.pdf

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1、运行在部分负荷下的混流式水轮机试验装置水力共振的试验识别和研究2014．J~o_2运行在部分负荷下的混流式水轮机试验装置水力共振的试验识别和研究(瑞士)AFawel等[摘要]由高幅压力脉动描述的水力系统中的共振，将引起不良和危险的后果，例如噪声、振动和结构失效。对于在部分负荷下运行的混流式水轮机，转轮出口处形成的空化涡带将引起压力脉动，这会激起水力系统的共振，导致不良的大扭矩和出力波动。在共振运行点，预测压力脉动幅值的水．声模型失效，给出的结果不再可靠。对模态更详细的了解以及对共振时出现的现象更深刻的理解，能够改善

2、水．声模型的预测。对运行在部分负荷下的混流式水轮机缩尺模型，提出了闭环水力系统共振观察的试验识别。共振是将试验装置的固有频率之一与涡带旋进频率匹配上。基于这一点，试验装置的水．声响应的研究更加准确，并最后应用与本征激励振型的生成。[关键词]混流式水轮机；水力共振；试验识别尾水管中波速函数的形式获得了模态振型和频率。他1引言通过尾水管中空化体积特别强调了模态振型的体积和混流式水轮机运行范围的扩展迫使机组承受压力波速对固有频率的影响。Ruchonnettg]在由一个管子和脉动，这种压力脉动是由转轮出口空化回旋流引起的，

3、一个阻流体组成的简单系统产生空化尾迹的实验上也详见文献⋯。这些压力脉动能够在整个水力系统中传强调了这一点。播，并引起扭矩和出力波动，而它们在一定的运行工然而，更加准确的预测水电站的共振需要详细的况下是不可接受的。根据IEC60193规程，缩尺模型试模态振型和频率信息，并需要更好地理解共振条件下验期间，为了获得试验装置的水．声响应，便于确定压发生的现象。为此，本文描述一个实验识别在部分负力脉动源，需对压力脉动进行测量【2J。在与水力系统没荷下运行的混流式水轮机缩尺模型的闭环水力系统的有明显的相互作用的情形下，压力脉动

4、幅值从模型到共振。试验装置的模态之一受到涡带旋进的激励。更真机的转换会相当好【3J。然而，当激振频率与水力系统准确地说，对水力系统的固有频率通过增加空化系数的固有频率匹配时，就会出现以大而不良的压力和出进行了稍微的修正。然后，共振被认为是达到最大扭力波动为特征的共振，整个电站的稳定性就存在危险。矩和压力脉动的特征点。研究了尾水管和试验装置共对于这种情形，采用一维水．声模型预测压力脉动幅值振运行点附近的压力脉动特征。最后，假定具有最大就变得不再可靠。的水．声响应的点就是一个有效的共振点，利用此点处Zielke是首先尝

5、试预测和仿真部分负荷共振的学试验装置的水．声响应就可以确定模态振型。者之一。在文献【4】中，利用传递矩阵的方法计算了一2试验装置种易于受到涡带激励的压力管道系统的固有频率和振型。在文献[5】中，Brennen在引入一个关键参数后计实验研究是在安装在EPFL的PF3试验台上的比转算了空化泵的动态传递矩阵，这个参数称作空化顺度。速为v=0．27的混流式水轮机缩尺模型上进行。利用遍布它表示的是空化涡的可压缩性，它定义为空化体积与安装在水力试验装置第一部分的14个动态压力传感器压力的变化之比。在文献【6】中，D6rfler

6、实验上确定了对压力进行测量，如图l所示。尾水管配备了6个测压混流式水轮机的这个参数，它是空化系数的函数，并孔，其中的2个在相同的圆锥截面处，1个在肘管处，利用传递矩阵的方法预测了压力和扭矩在整个水力系另外3个在遍布在扩散管的右侧通道处。其余的压力传统中的波动。另外一种实验上确定水轮机的传递矩阵感器安置在混流式水轮机试验装置上游的前3段。利用的方法也是可行的，利用外部激励源的方法J。近来，PXI系统同步测量压力脉动和扭矩波动，采样频率为．Allign6L8】完成了混流式水力系统的稳定性分析，并以lO00Hz。表1给出

7、了本研究选定的水轮机工况点。42运行在部分负荷下的混流式水轮机试验装置水力共振的试验识别和研究2014No2有一个差不多常值的时间偏移。因而，在识别的共振外，相对和同步分量几乎相等。修改空化系数，由于点处，非零的时间相移不能指明试验装置中的纯驻波研究的D值范围内涡特性具有相同的体积，对流分量几的发展，这与理论上的期望是违背的。这个结果需要乎保持不变。这个结果确定了对流分量就是涡带旋进对两个信号之间的相移进行更加准确的研究来确认。运动的结果，不会与水力系统发生相互作用。传憋嚣Cl=015一15’恃感嚣C8^·，、、八

8、，、，n～一、^一．一，、√、，、。v，。一、／一-t一同步分量异步分量IjIllJL一，外锥c删n机w．、，／、≮，氓Ⅳ／’詈塑丛塑：箜心÷∞。《略}、0、内锥。I。．，．．。．．．，．，．【，．。．。．，J．，．。．．i．．．【。．，．。．，．1．．．．．．．J．．+．，．J．一一．=】5；～．I．．图4在lOt-~低通滤波情况下，位置c1和C8位置处不