水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋

1、水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋樊樊 世世 英英2012.04.15l第一部分第一部分 水電機(jī)組的水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性運(yùn)行穩(wěn)定性第一部分第一部分 水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性目目 錄錄1 1 引言引言2 2 電氣原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定電氣原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定 3 3 機(jī)械和熱力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定機(jī)械和熱力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定4 4 水力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定水力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定5 5 確保水電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行之策確保水電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行之策 6 6 機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)討論機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)討論l1 1 引

2、引 言言1 1 引引 言言隨著大中型水電機(jī)組尺寸、容量的不斷增加，以及隨著大中型水電機(jī)組尺寸、容量的不斷增加，以及運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜化，近年來陸續(xù)發(fā)生了一些帶普遍運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜化，近年來陸續(xù)發(fā)生了一些帶普遍性的質(zhì)量問題。如發(fā)電機(jī)電磁振動、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉性的質(zhì)量問題。如發(fā)電機(jī)電磁振動、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裂紋，以及其它因電氣、機(jī)械、水力原因引起的片裂紋，以及其它因電氣、機(jī)械、水力原因引起的運(yùn)行不穩(wěn)定所造成的事故。這些事故雖已得到較好運(yùn)行不穩(wěn)定所造成的事故。這些事故雖已得到較好地解決。但對事故原因的認(rèn)識還不夠深入，預(yù)測手地解決。但對事故原因的認(rèn)識還不夠深入，預(yù)測手段和預(yù)防措施也不夠有力。對此，還需在理論上和段

3、和預(yù)防措施也不夠有力。對此，還需在理論上和工程實(shí)踐中繼續(xù)努力、不斷探索創(chuàng)新。工程實(shí)踐中繼續(xù)努力、不斷探索創(chuàng)新。l2 2 電氣原因造成的電氣原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定2 2 電氣原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定電氣原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定的電氣原因多種多樣：氣隙不均勻機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定的電氣原因多種多樣：氣隙不均勻造成的極頻振動；分?jǐn)?shù)槽繞組產(chǎn)生的次諧波振動；造成的極頻振動；分?jǐn)?shù)槽繞組產(chǎn)生的次諧波振動；定子鐵芯松動引起的瓢曲和振動；不對稱三相負(fù)荷定子鐵芯松動引起的瓢曲和振動；不對稱三相負(fù)荷運(yùn)行引起的機(jī)座和轉(zhuǎn)子振動；電網(wǎng)突然短路引起的運(yùn)行引起的機(jī)座和轉(zhuǎn)子振動；電網(wǎng)突然短路引起的發(fā)電機(jī)扭

4、振等。發(fā)電機(jī)扭振等。2.12.1 氣隙不均勻氣隙不均勻2.1.1 2.1.1 靜態(tài)氣隙不均勻靜態(tài)氣隙不均勻 振動特征：振動特征： 振幅隨勵(lì)磁電流的增加而增大，隨發(fā)電機(jī)出力的增加振幅隨勵(lì)磁電流的增加而增大，隨發(fā)電機(jī)出力的增加而增大。而增大。振幅隨氣隙不均勻度的增大而增大。振幅隨氣隙不均勻度的增大而增大。造成發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承過負(fù)荷，引起導(dǎo)軸承振動，并造成造成發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承過負(fù)荷，引起導(dǎo)軸承振動，并造成上機(jī)架振動。上機(jī)架振動。 舉例：鹽鍋峽舉例：鹽鍋峽10# 10# 、水口、銅街子、水口、銅街子1#1# 。2.1.2 2.1.2 動態(tài)氣隙不均勻動態(tài)氣隙不均勻運(yùn)行中轉(zhuǎn)子磁極松動，可造成動態(tài)氣隙不均勻。運(yùn)行中

5、轉(zhuǎn)子磁極松動，可造成動態(tài)氣隙不均勻。此時(shí)，最小氣隙的空間位置是變化的。此時(shí)，最小氣隙的空間位置是變化的。 舉例：加拿大曼昆、紅巖子等。舉例：加拿大曼昆、紅巖子等。2.1.3 2.1.3 預(yù)防對策預(yù)防對策提高定、轉(zhuǎn)子圓度和同心度。提高定、轉(zhuǎn)子圓度和同心度。 修訂現(xiàn)行水輪發(fā)電機(jī)安裝標(biāo)準(zhǔn)。修訂現(xiàn)行水輪發(fā)電機(jī)安裝標(biāo)準(zhǔn)。 提高安裝質(zhì)量，避免磁極在運(yùn)行中松動。提高安裝質(zhì)量，避免磁極在運(yùn)行中松動。2.2 2.2 分?jǐn)?shù)槽產(chǎn)生的次諧波分?jǐn)?shù)槽產(chǎn)生的次諧波 發(fā)電機(jī)振動特征：發(fā)電機(jī)振動特征：振幅隨定子電流的增加而增大；振幅隨定子電流的增加而增大；上機(jī)架的振動比較明顯。上機(jī)架的振動比較明顯。 舉例：玉堂、三峽右岸舉例：

6、玉堂、三峽右岸18#18#。 預(yù)防對策：預(yù)防對策： 采用分?jǐn)?shù)槽繞組，要仔細(xì)進(jìn)行次諧波振動、噪聲分析采用分?jǐn)?shù)槽繞組，要仔細(xì)進(jìn)行次諧波振動、噪聲分析及核算。及核算。優(yōu)化分?jǐn)?shù)槽接線方式，盡量減小次諧波的量級。優(yōu)化分?jǐn)?shù)槽接線方式，盡量減小次諧波的量級。2.3 2.3 定子鐵芯沖片松動及定子鐵芯瓢曲定子鐵芯沖片松動及定子鐵芯瓢曲 振動特性振動特性: :振幅與勵(lì)磁電流大小有關(guān)。振幅與勵(lì)磁電流大小有關(guān)。伴隨產(chǎn)生明顯的電磁噪聲。伴隨產(chǎn)生明顯的電磁噪聲。上機(jī)架振動比較明顯。上機(jī)架振動比較明顯。 舉例舉例: : 漫灣。漫灣。 預(yù)防對策預(yù)防對策: :提高鐵芯的整體性和剛度，對鐵芯沖片、沖片漆、拉緊螺桿等提高鐵芯的整

7、體性和剛度，對鐵芯沖片、沖片漆、拉緊螺桿等選用高質(zhì)量材料。選用高質(zhì)量材料。鐵芯采用分段熱壓，確保加熱溫度、加熱時(shí)間和合理的壓緊力。鐵芯采用分段熱壓，確保加熱溫度、加熱時(shí)間和合理的壓緊力。鐵芯與機(jī)座采用徑向浮動結(jié)構(gòu)。鐵芯與機(jī)座采用徑向浮動結(jié)構(gòu)。2.4 2.4 不對稱三相負(fù)荷運(yùn)行不對稱三相負(fù)荷運(yùn)行 振動特性：振動特性：振幅與負(fù)序電流的大小成正比。振幅與負(fù)序電流的大小成正比。振幅隨負(fù)荷增加而增大。振幅隨負(fù)荷增加而增大。定子鐵芯的振動呈駐波式橢圓振動。定子鐵芯的振動呈駐波式橢圓振動。 預(yù)防對策：預(yù)防對策： 發(fā)電機(jī)設(shè)阻尼繞組減小負(fù)序電流。發(fā)電機(jī)設(shè)阻尼繞組減小負(fù)序電流。電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中采取措施，減小

8、負(fù)序電電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中采取措施，減小負(fù)序電流。流。2.5 2.5 發(fā)電機(jī)出口突然短路發(fā)電機(jī)出口突然短路 振動特性振動特性 突然發(fā)生，破壞性強(qiáng)。突然發(fā)生，破壞性強(qiáng)。 噪聲變化劇烈。噪聲變化劇烈。 振動形式為扭振。振動形式為扭振。 破壞機(jī)組、危及電力系統(tǒng)。破壞機(jī)組、危及電力系統(tǒng)。 舉例：江油火電、小浪底、伊泰普。舉例：江油火電、小浪底、伊泰普。 預(yù)防措施預(yù)防措施 進(jìn)行機(jī)網(wǎng)耦合仿真計(jì)算，采取必要措施。進(jìn)行機(jī)網(wǎng)耦合仿真計(jì)算，采取必要措施。 2.6 2.6 其其 它它 造成機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定的電氣原因還有：造成機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定的電氣原因還有： 定子分瓣合縫面松動、錯(cuò)位。定子分瓣合縫面松動、錯(cuò)位。 定子線

9、棒固定松動。定子線棒固定松動。 定子繞組并聯(lián)支路中存在環(huán)流。定子繞組并聯(lián)支路中存在環(huán)流。 轉(zhuǎn)子線圈交流阻抗不平衡。轉(zhuǎn)子線圈交流阻抗不平衡。l3 3 機(jī)械和熱力原因機(jī)械和熱力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定 3 3 機(jī)械和熱力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定機(jī)械和熱力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定 機(jī)組軸線不正或?qū)χ胁涣肌C(jī)組軸線不正或?qū)χ胁涣肌?轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量不平衡。轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量不平衡。 機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)或者軸系剛度不足。機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)或者軸系剛度不足。 推力軸承制造、調(diào)整不良。推力軸承制造、調(diào)整不良。 導(dǎo)軸承缺陷或間隙調(diào)整不當(dāng)。導(dǎo)軸承缺陷或間隙調(diào)整不當(dāng)。 軸密封調(diào)整不當(dāng)。軸密封調(diào)整不當(dāng)。 雙調(diào)機(jī)組協(xié)聯(lián)

10、關(guān)系破壞。雙調(diào)機(jī)組協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞。 水斗式水輪機(jī)尾水上漲或水斗缺口排流不良。水斗式水輪機(jī)尾水上漲或水斗缺口排流不良。 3.1 3.1 機(jī)組軸線不正或?qū)χ胁涣紮C(jī)組軸線不正或?qū)χ胁涣?發(fā)電機(jī)上端軸和轉(zhuǎn)子中心體不同心；發(fā)電機(jī)上端軸和轉(zhuǎn)子中心體不同心；轉(zhuǎn)子中心體和發(fā)電機(jī)軸不同心；轉(zhuǎn)子中心體和發(fā)電機(jī)軸不同心；水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)軸心不成一條直線。水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)軸心不成一條直線。轉(zhuǎn)軸彎曲、偏心、曲折。轉(zhuǎn)軸彎曲、偏心、曲折。發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子不同心。發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子不同心。水輪機(jī)上、下止漏環(huán)不同心。水輪機(jī)上、下止漏環(huán)不同心。沖擊式水輪機(jī)噴管與水斗不對中。沖擊式水輪機(jī)噴管與水斗不對中。 振動特性：振動特性： 振幅與機(jī)組出力

11、無關(guān)，空載工況也振動。振幅與機(jī)組出力無關(guān)，空載工況也振動。 對轉(zhuǎn)速不敏感，對轉(zhuǎn)速不敏感，6060100%100%額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)振幅較額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)振幅較大。大。 轉(zhuǎn)軸的徑向振動明顯。轉(zhuǎn)軸的徑向振動明顯。 振動主頻為轉(zhuǎn)頻。振動主頻為轉(zhuǎn)頻。 預(yù)防措施：預(yù)防措施： 確保制造、安裝質(zhì)量。確保制造、安裝質(zhì)量。3.2 3.2 轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量不平衡 振動特性：振動特性：振幅與機(jī)組出力無關(guān)，空載工況也振動。振幅與機(jī)組出力無關(guān)，空載工況也振動。振幅大致與轉(zhuǎn)速平方成正比。振幅大致與轉(zhuǎn)速平方成正比。徑向振幅大，軸向較小。徑向振幅大，軸向較小。主頻為轉(zhuǎn)頻。主頻為轉(zhuǎn)頻。 預(yù)防措施：預(yù)防措施：對可能引起質(zhì)

12、量不平衡的部件，設(shè)計(jì)上采取配重措施。對可能引起質(zhì)量不平衡的部件，設(shè)計(jì)上采取配重措施。采取可靠措施，防止磁軛運(yùn)行中不均勻徑向外移。采取可靠措施，防止磁軛運(yùn)行中不均勻徑向外移。提高磁軛堆積和磁極掛裝質(zhì)量。提高磁軛堆積和磁極掛裝質(zhì)量。采用先進(jìn)的檢測儀器和計(jì)算機(jī)軟件，優(yōu)化現(xiàn)場動平衡。采用先進(jìn)的檢測儀器和計(jì)算機(jī)軟件，優(yōu)化現(xiàn)場動平衡。對高速、長轉(zhuǎn)子，可在轉(zhuǎn)子上、下端不同方位配重。龍對高速、長轉(zhuǎn)子，可在轉(zhuǎn)子上、下端不同方位配重。龍灘采取該措施，消除了轉(zhuǎn)子的不平衡力偶。灘采取該措施，消除了轉(zhuǎn)子的不平衡力偶。3.3 3.3 機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)或軸系剛度不足機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)或軸系剛度不足（1 1）振動特性：）振動特性：振幅

13、隨轉(zhuǎn)速升高而增大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。振幅與剛度系數(shù)成反比。振幅與剛度系數(shù)成反比。發(fā)電機(jī)定子振動較為明顯。發(fā)電機(jī)定子振動較為明顯。振動主頻轉(zhuǎn)頻。振動主頻轉(zhuǎn)頻。（2 2）舉例：）舉例：青海尼娜、湖南凌津?yàn)?、四川青居等燈泡貫流式機(jī)青海尼娜、湖南凌津?yàn)?、四川青居等燈泡貫流式機(jī)組由于支撐結(jié)構(gòu)或者軸系剛度不足，均發(fā)生過發(fā)電組由于支撐結(jié)構(gòu)或者軸系剛度不足，均發(fā)生過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子掃膛。機(jī)轉(zhuǎn)子掃膛。（3 3）預(yù)防措施：）預(yù)防措施：支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的靜、動態(tài)剛度。支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的靜、動態(tài)剛度。3.4 3.4 推力軸承制造、調(diào)整不良推力軸承制造、調(diào)整不良 振動特性：振動特性： 空載、低速下即振動。空載、低速下即振

14、動。 振動隨軸瓦數(shù)的增多而減小。振動隨軸瓦數(shù)的增多而減小。 負(fù)荷機(jī)架處的振動較明顯。負(fù)荷機(jī)架處的振動較明顯。 振動頻率為軸瓦數(shù)與轉(zhuǎn)頻的乘積。振動頻率為軸瓦數(shù)與轉(zhuǎn)頻的乘積。 預(yù)防措施：預(yù)防措施： 提高推力軸承的設(shè)計(jì)制造安裝質(zhì)量。提高推力軸承的設(shè)計(jì)制造安裝質(zhì)量。3.5 3.5 導(dǎo)軸承缺陷或間隙調(diào)整不當(dāng)導(dǎo)軸承缺陷或間隙調(diào)整不當(dāng) 振動特性：振動特性： 運(yùn)行一段時(shí)間后，振動情況會發(fā)生變化。運(yùn)行一段時(shí)間后，振動情況會發(fā)生變化。 主頻為轉(zhuǎn)頻。主頻為轉(zhuǎn)頻。 振動在空載、低轉(zhuǎn)速下就發(fā)生。振動在空載、低轉(zhuǎn)速下就發(fā)生。 舉例：五強(qiáng)溪等。舉例：五強(qiáng)溪等。 預(yù)防措施：預(yù)防措施： 借鑒同類機(jī)組經(jīng)驗(yàn)，選取合適的冷態(tài)間隙。借

15、鑒同類機(jī)組經(jīng)驗(yàn)，選取合適的冷態(tài)間隙。 根據(jù)振擺和軸瓦溫度值，及時(shí)調(diào)整軸瓦間根據(jù)振擺和軸瓦溫度值，及時(shí)調(diào)整軸瓦間隙。隙。3.6 3.6 軸密封調(diào)整不當(dāng)軸密封調(diào)整不當(dāng) 振動特性：振動特性：主軸徑向盤根密封、軸承蓋板的防油霧密封、軸瓦托架處的壓主軸徑向盤根密封、軸承蓋板的防油霧密封、軸瓦托架處的壓力油腔密封，如果調(diào)整不當(dāng)，四周壓緊力不均、潤滑不良，都力油腔密封，如果調(diào)整不當(dāng)，四周壓緊力不均、潤滑不良，都會使轉(zhuǎn)軸橫斷面四周受熱不均勻，由熱力不平衡引起嚴(yán)重振動。會使轉(zhuǎn)軸橫斷面四周受熱不均勻，由熱力不平衡引起嚴(yán)重振動。 振幅隨轉(zhuǎn)速上升和運(yùn)行時(shí)間的增長而增大。振幅隨轉(zhuǎn)速上升和運(yùn)行時(shí)間的增長而增大。機(jī)組再次開

16、機(jī)初始，振動會恢復(fù)正常。機(jī)組再次開機(jī)初始，振動會恢復(fù)正常。主頻為轉(zhuǎn)頻。主頻為轉(zhuǎn)頻。 舉例舉例: : 瀑布溝瀑布溝3#3#機(jī)。機(jī)。 預(yù)防措施：預(yù)防措施： 采用無接觸密封結(jié)構(gòu)。采用無接觸密封結(jié)構(gòu)。 精心調(diào)整，使密封四周間隙、受力均勻，潤滑良好。精心調(diào)整，使密封四周間隙、受力均勻，潤滑良好。3.7 3.7 水輪機(jī)導(dǎo)葉和槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞水輪機(jī)導(dǎo)葉和槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞轉(zhuǎn)槳式或貫流式機(jī)組導(dǎo)葉和槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系不當(dāng)，也轉(zhuǎn)槳式或貫流式機(jī)組導(dǎo)葉和槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系不當(dāng)，也可能引起機(jī)組振動?？赡芤饳C(jī)組振動。湖南洪江湖南洪江5 5臺燈泡貫流式機(jī)組自臺燈泡貫流式機(jī)組自20032003年年3 3月首臺機(jī)投月首臺機(jī)投運(yùn)后一直運(yùn)行穩(wěn)

17、定，運(yùn)后一直運(yùn)行穩(wěn)定，20052005年投入年投入AGCAGC后，機(jī)組頻繁大后，機(jī)組頻繁大幅度調(diào)節(jié)，導(dǎo)葉和槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系跟不上調(diào)節(jié)速度，幅度調(diào)節(jié)，導(dǎo)葉和槳葉協(xié)聯(lián)關(guān)系跟不上調(diào)節(jié)速度，機(jī)組振動強(qiáng)烈，退出機(jī)組振動強(qiáng)烈，退出AGCAGC后運(yùn)行恢復(fù)正常。后運(yùn)行恢復(fù)正常。廣東飛來峽因?qū)~卡阻，協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞，造成機(jī)組廣東飛來峽因?qū)~卡阻，協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞，造成機(jī)組因強(qiáng)烈振動而事故停機(jī)。因強(qiáng)烈振動而事故停機(jī)。 3.8 3.8 水斗式尾水上漲或水斗缺口排流引起的振動水斗式尾水上漲或水斗缺口排流引起的振動（1 1）尾水上漲）尾水上漲水斗式轉(zhuǎn)輪附近的空氣被高速射流或離開水斗的水流帶走后，轉(zhuǎn)輪水斗式轉(zhuǎn)輪附近的空氣被高速射流

18、或離開水斗的水流帶走后，轉(zhuǎn)輪室會出現(xiàn)真空，引起尾水倒流，擾亂水斗正常工作，引起機(jī)組振動。室會出現(xiàn)真空，引起尾水倒流，擾亂水斗正常工作，引起機(jī)組振動。廣東潭嶺和云南以禮河三級水輪機(jī)都因此引發(fā)過機(jī)組的強(qiáng)烈振動。廣東潭嶺和云南以禮河三級水輪機(jī)都因此引發(fā)過機(jī)組的強(qiáng)烈振動。預(yù)防措施：在機(jī)殼內(nèi)側(cè)和噴管旁設(shè)足夠大的補(bǔ)氣孔，補(bǔ)入大氣，消預(yù)防措施：在機(jī)殼內(nèi)側(cè)和噴管旁設(shè)足夠大的補(bǔ)氣孔，補(bǔ)入大氣，消除真空。除真空。（2 2）水斗缺口排流）水斗缺口排流水斗數(shù)少、缺口形狀不良可造成缺口排流，引起振動。水斗數(shù)少、缺口形狀不良可造成缺口排流，引起振動。預(yù)防措施：選取合理的水斗數(shù)、改進(jìn)缺口形狀或減小射流直徑。預(yù)防措施：選取合

19、理的水斗數(shù)、改進(jìn)缺口形狀或減小射流直徑。3.9 3.9 其其 它它 p 機(jī)組轉(zhuǎn)動部件與固定部件相碰。機(jī)組轉(zhuǎn)動部件與固定部件相碰。p 重要緊固零部件松動。重要緊固零部件松動。p 主軸剛度不足等。主軸剛度不足等。 l4 4 水力原因造成的水力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定4 4 水力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定水力原因造成的機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定水輪機(jī)中存在著各種水力不穩(wěn)定現(xiàn)象：葉道渦、卡門水輪機(jī)中存在著各種水力不穩(wěn)定現(xiàn)象：葉道渦、卡門渦、尾水管渦帶、小開度壓力脈動、高部分負(fù)荷壓力渦、尾水管渦帶、小開度壓力脈動、高部分負(fù)荷壓力脈動、導(dǎo)葉與葉片之間的干涉、水力自激振動，以及脈動、導(dǎo)葉與葉片之間的干涉、水

20、力自激振動，以及過渡過程中的各種特殊的不穩(wěn)定現(xiàn)象等。過渡過程中的各種特殊的不穩(wěn)定現(xiàn)象等。4.1 4.1 葉道渦引起的水力不穩(wěn)定葉道渦引起的水力不穩(wěn)定 發(fā)生機(jī)理：葉道渦起源于混流式水輪機(jī)遠(yuǎn)離最優(yōu)發(fā)生機(jī)理：葉道渦起源于混流式水輪機(jī)遠(yuǎn)離最優(yōu)工況時(shí)葉片進(jìn)口和上冠處的脫流。工況時(shí)葉片進(jìn)口和上冠處的脫流。 危害：巴基斯坦塔貝拉危害：巴基斯坦塔貝拉 、巴西兩個(gè)、巴西兩個(gè)ALSTOMALSTOM提供機(jī)提供機(jī)組的電站、組的電站、GEGE為龔嘴改造的兩臺水輪機(jī)。為龔嘴改造的兩臺水輪機(jī)。 預(yù)防措施：預(yù)防措施：優(yōu)化上冠和葉片頭部型線。優(yōu)化上冠和葉片頭部型線。設(shè)計(jì)水頭取較高值，以避開高水頭葉道渦。設(shè)計(jì)水頭取較高值，以避

21、開高水頭葉道渦。頂蓋上預(yù)留壓縮空氣補(bǔ)氣孔，以備必要時(shí)補(bǔ)入壓縮頂蓋上預(yù)留壓縮空氣補(bǔ)氣孔，以備必要時(shí)補(bǔ)入壓縮空氣。空氣。避開在葉道渦發(fā)生區(qū)域運(yùn)行。避開在葉道渦發(fā)生區(qū)域運(yùn)行。4.2 4.2 卡門渦卡門渦 產(chǎn)生機(jī)理：流體繞過固體物體時(shí)，物體尾流兩側(cè)產(chǎn)生機(jī)理：流體繞過固體物體時(shí)，物體尾流兩側(cè)產(chǎn)生成對、交替排列、旋轉(zhuǎn)方向相反的對稱渦旋，產(chǎn)生成對、交替排列、旋轉(zhuǎn)方向相反的對稱渦旋，即卡門渦。水流繞過固定導(dǎo)葉、導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)即卡門渦。水流繞過固定導(dǎo)葉、導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)會產(chǎn)生卡門渦。會產(chǎn)生卡門渦。 危害：如渦的頻率與繞流部件自然頻率相近，則危害：如渦的頻率與繞流部件自然頻率相近，則發(fā)生共振，造成危害：發(fā)生共振

22、，造成危害： 使繞流部件因動力響應(yīng)而產(chǎn)生高頻動應(yīng)力，短時(shí)間使繞流部件因動力響應(yīng)而產(chǎn)生高頻動應(yīng)力，短時(shí)間內(nèi)即發(fā)生疲勞破壞（大朝山）。內(nèi)即發(fā)生疲勞破壞（大朝山）。 造成頻率相近的鄰近部件發(fā)生共振響應(yīng)（丹江口）。造成頻率相近的鄰近部件發(fā)生共振響應(yīng)（丹江口）。 產(chǎn)生很大噪聲（小浪底、大朝山）。產(chǎn)生很大噪聲（小浪底、大朝山）。 防治：防治： 削薄葉片或固定導(dǎo)葉出水邊的厚度，提高渦的頻率，削薄葉片或固定導(dǎo)葉出水邊的厚度，提高渦的頻率，避開共振。避開共振。預(yù)測卡門渦頻率，葉片、固定導(dǎo)葉的自然頻率，采取預(yù)測卡門渦頻率，葉片、固定導(dǎo)葉的自然頻率，采取錯(cuò)頻措施。錯(cuò)頻措施。脫流部件邊界層厚度和脫流點(diǎn)位置很難準(zhǔn)確計(jì)算

23、，葉脫流部件邊界層厚度和脫流點(diǎn)位置很難準(zhǔn)確計(jì)算，葉片出水邊各點(diǎn)的相對速度也不相同，難以準(zhǔn)確預(yù)測葉片出水邊各點(diǎn)的相對速度也不相同，難以準(zhǔn)確預(yù)測葉片卡門渦頻率，繞流部件的水下自然頻率的計(jì)算也存片卡門渦頻率，繞流部件的水下自然頻率的計(jì)算也存在誤差。最好根據(jù)情況具體處理。在誤差。最好根據(jù)情況具體處理。 小浪底和大朝山轉(zhuǎn)輪葉片出水邊修薄小浪底和大朝山轉(zhuǎn)輪葉片出水邊修薄方案比較方案比較左圖為小浪底轉(zhuǎn)輪葉片出水邊修薄方案左圖為小浪底轉(zhuǎn)輪葉片出水邊修薄方案右圖為大朝山葉片出水邊最終修薄方案右圖為大朝山葉片出水邊最終修薄方案4.3 4.3 尾水管典型渦帶尾水管典型渦帶 尾水管渦帶：水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況運(yùn)行就會有尾

24、水管渦帶發(fā)生。尾水管渦帶：水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況運(yùn)行就會有尾水管渦帶發(fā)生。 危害：危害： 伴隨發(fā)生同頻率的尾水管壓力脈動。引起機(jī)組振動、噪聲、出力擺動，伴隨發(fā)生同頻率的尾水管壓力脈動。引起機(jī)組振動、噪聲、出力擺動，甚至電站廠房的共振（巖灘）。甚至電站廠房的共振（巖灘）。運(yùn)行實(shí)踐表明，同樣的尾水管運(yùn)行實(shí)踐表明，同樣的尾水管H H/ /H H或或H H，運(yùn)行在最優(yōu)水頭以上的穩(wěn)，運(yùn)行在最優(yōu)水頭以上的穩(wěn)定性相對要差些。因此，高水頭的穩(wěn)定性問題更為人們所關(guān)注。定性相對要差些。因此，高水頭的穩(wěn)定性問題更為人們所關(guān)注。同一模型的水輪機(jī)，大機(jī)組的真機(jī)穩(wěn)定性一般比中小機(jī)組差。這可能同一模型的水輪機(jī)，大機(jī)組的真機(jī)穩(wěn)定

25、性一般比中小機(jī)組差。這可能是大機(jī)組的剛度相對較差，主要部件的固有頻率相對較低，容易激發(fā)是大機(jī)組的剛度相對較差，主要部件的固有頻率相對較低，容易激發(fā)振動的緣故。振動的緣故。 降低措施降低措施: :優(yōu)化水力設(shè)計(jì)：采取負(fù)傾角翼型，葉片出口環(huán)量合理分布，優(yōu)化上冠優(yōu)化水力設(shè)計(jì)：采取負(fù)傾角翼型，葉片出口環(huán)量合理分布，優(yōu)化上冠和泄水錐型線等。高水頭混流式水輪機(jī)還可選用帶副葉片的轉(zhuǎn)輪。和泄水錐型線等。高水頭混流式水輪機(jī)還可選用帶副葉片的轉(zhuǎn)輪。 采用軸中心自然補(bǔ)氣，必要時(shí)也可在頂蓋或其它部位進(jìn)行強(qiáng)迫補(bǔ)氣。采用軸中心自然補(bǔ)氣，必要時(shí)也可在頂蓋或其它部位進(jìn)行強(qiáng)迫補(bǔ)氣。國外曾研究過多種在尾水管設(shè)置阻尼，以減輕渦帶的辦

26、法。但實(shí)用效國外曾研究過多種在尾水管設(shè)置阻尼，以減輕渦帶的辦法。但實(shí)用效果都不甚理想，有時(shí)還可能有負(fù)作用。果都不甚理想，有時(shí)還可能有負(fù)作用。4.4 4.4 小開度壓力脈動小開度壓力脈動國內(nèi)石泉、龔嘴、劉家峽、李家峽等電站，水輪機(jī)小開度下的尾水國內(nèi)石泉、龔嘴、劉家峽、李家峽等電站，水輪機(jī)小開度下的尾水管壓力脈動幅值超過，甚至遠(yuǎn)超過典型渦帶區(qū)壓力脈動的最大值，管壓力脈動幅值超過，甚至遠(yuǎn)超過典型渦帶區(qū)壓力脈動的最大值，頻率通常為轉(zhuǎn)頻的數(shù)倍。石泉、龔嘴等電站的轉(zhuǎn)輪上腔和蝸殼中也頻率通常為轉(zhuǎn)頻的數(shù)倍。石泉、龔嘴等電站的轉(zhuǎn)輪上腔和蝸殼中也同步出現(xiàn)很大的壓力脈動值。同步出現(xiàn)很大的壓力脈動值。小開度區(qū)偏離最優(yōu)

27、工況最遠(yuǎn)，流道中發(fā)生漩渦、脫流與空化等各種小開度區(qū)偏離最優(yōu)工況最遠(yuǎn)，流道中發(fā)生漩渦、脫流與空化等各種水力不穩(wěn)定現(xiàn)象必然更為劇烈和復(fù)雜。由于各種不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)，水力不穩(wěn)定現(xiàn)象必然更為劇烈和復(fù)雜。由于各種不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)，不但可能產(chǎn)生較大的壓力脈動幅值，脈動頻譜的構(gòu)成也更加繁雜。不但可能產(chǎn)生較大的壓力脈動幅值，脈動頻譜的構(gòu)成也更加繁雜。這就可能在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和這就可能在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和/ /或其它部件上產(chǎn)生頻率較高的動應(yīng)力，促或其它部件上產(chǎn)生頻率較高的動應(yīng)力，促使部件疲勞而發(fā)生裂紋。大朝山真機(jī)試驗(yàn)證實(shí)，機(jī)組小開度運(yùn)行時(shí)，使部件疲勞而發(fā)生裂紋。大朝山真機(jī)試驗(yàn)證實(shí)，機(jī)組小開度運(yùn)行時(shí)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上存在較大的

28、動應(yīng)力。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上存在較大的動應(yīng)力。從脈動的幅值看，小開度壓力脈動基本上可以分成兩種情況，一種從脈動的幅值看，小開度壓力脈動基本上可以分成兩種情況，一種是壓力脈動幅值遠(yuǎn)大于尾水管渦帶區(qū)的壓力脈動最大值；另一種則是壓力脈動幅值遠(yuǎn)大于尾水管渦帶區(qū)的壓力脈動最大值；另一種則比尾水管渦帶區(qū)的壓力脈動最大值要小，或者相當(dāng)。對于第一種情比尾水管渦帶區(qū)的壓力脈動最大值要小，或者相當(dāng)。對于第一種情況宜避開運(yùn)行，對于第二種情況也以限制運(yùn)行為好。況宜避開運(yùn)行，對于第二種情況也以限制運(yùn)行為好。空載也是小開度工況，但流量小，水流的擾動能量較低，其運(yùn)行穩(wěn)空載也是小開度工況，但流量小，水流的擾動能量較低，其運(yùn)行穩(wěn)定性往

29、往比小開度部分負(fù)荷要好。定性往往比小開度部分負(fù)荷要好。小開度下轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的流態(tài)小開度下轉(zhuǎn)輪內(nèi)部的流態(tài)4.5 4.5 高部分負(fù)荷壓力脈動高部分負(fù)荷壓力脈動 高部分負(fù)荷壓力脈動高部分負(fù)荷壓力脈動三峽左岸水輪機(jī)模型試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)水輪機(jī)的開度從渦帶區(qū)向最優(yōu)工況逐三峽左岸水輪機(jī)模型試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)水輪機(jī)的開度從渦帶區(qū)向最優(yōu)工況逐漸增大時(shí)，尾水管渦帶壓力脈動開始明顯減小，然后突然出現(xiàn)一個(gè)新的壓漸增大時(shí)，尾水管渦帶壓力脈動開始明顯減小，然后突然出現(xiàn)一個(gè)新的壓力脈動峰值帶。此時(shí)，整個(gè)水輪機(jī)流道中都可以觀察到這種脈動，尤以轉(zhuǎn)力脈動峰值帶。此時(shí)，整個(gè)水輪機(jī)流道中都可以觀察到這種脈動，尤以轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)葉之間的無葉區(qū)最顯著，

30、其幅值和頻率都比尾水管壁上的測量值高。輪和導(dǎo)葉之間的無葉區(qū)最顯著，其幅值和頻率都比尾水管壁上的測量值高。大致發(fā)生在各不同水頭對應(yīng)最優(yōu)流量的大致發(fā)生在各不同水頭對應(yīng)最優(yōu)流量的0.750.750.800.80到到0.850.850.900.90倍的狹窄倍的狹窄范圍內(nèi)，頻率通常為范圍內(nèi)，頻率通常為1 15 5倍的轉(zhuǎn)頻，且比較穩(wěn)定，很少隨工況和尾水位的倍的轉(zhuǎn)頻，且比較穩(wěn)定，很少隨工況和尾水位的改變而急劇變化。隨著尾水位的大幅度提高，它又可能突然消失。改變而急劇變化。隨著尾水位的大幅度提高，它又可能突然消失。目前發(fā)生機(jī)理尚不完全清楚。從國內(nèi)外的實(shí)例看，模型有，真機(jī)并不一定目前發(fā)生機(jī)理尚不完全清楚。從國內(nèi)

31、外的實(shí)例看，模型有，真機(jī)并不一定有（如三峽左岸的兩種水輪機(jī)）；模型沒有，真機(jī)卻也偶有發(fā)生。有一種有（如三峽左岸的兩種水輪機(jī)）；模型沒有，真機(jī)卻也偶有發(fā)生。有一種看法是：看法是： 尾水管渦帶空腔與水體的共振可能是產(chǎn)生這種特殊壓力脈動的原尾水管渦帶空腔與水體的共振可能是產(chǎn)生這種特殊壓力脈動的原因。因。 消除措施：消除措施：優(yōu)化水力設(shè)計(jì)，在電站給定尾水位范圍內(nèi)，消除模型上可能出現(xiàn)的高部分優(yōu)化水力設(shè)計(jì)，在電站給定尾水位范圍內(nèi)，消除模型上可能出現(xiàn)的高部分負(fù)荷壓力脈動。負(fù)荷壓力脈動。如若真機(jī)發(fā)生，可補(bǔ)入壓縮空氣或避振運(yùn)行。如若真機(jī)發(fā)生，可補(bǔ)入壓縮空氣或避振運(yùn)行。4.6 4.6 導(dǎo)葉和葉片之間的干涉導(dǎo)葉和葉

32、片之間的干涉通過導(dǎo)葉葉柵的水流受到排擠，在圓周上形成周期性分布的不通過導(dǎo)葉葉柵的水流受到排擠，在圓周上形成周期性分布的不均勻流場，引發(fā)葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速乘積頻率的壓力脈動。江埡水輪均勻流場，引發(fā)葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速乘積頻率的壓力脈動。江埡水輪機(jī)的導(dǎo)葉區(qū)就曾測出過這類壓力脈動，由于幅值小沒有引起注機(jī)的導(dǎo)葉區(qū)就曾測出過這類壓力脈動，由于幅值小沒有引起注意。薩彥舒申斯克水輪機(jī)也測到過這種頻率的壓力脈動，曾懷意。薩彥舒申斯克水輪機(jī)也測到過這種頻率的壓力脈動，曾懷疑是造成水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋的原因之一。疑是造成水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋的原因之一。有研究指出，巖灘水電站轉(zhuǎn)輪進(jìn)口的脫流使二階葉片通過頻率有研究指出，巖灘水電站轉(zhuǎn)輪進(jìn)口的脫

33、流使二階葉片通過頻率的振動能量得以放大，造成發(fā)電機(jī)層樓板產(chǎn)生強(qiáng)振。改造后的的振動能量得以放大，造成發(fā)電機(jī)層樓板產(chǎn)生強(qiáng)振。改造后的新轉(zhuǎn)輪變更了葉片數(shù)，修改葉片頭部形狀，消除了樓板強(qiáng)振。新轉(zhuǎn)輪變更了葉片數(shù)，修改葉片頭部形狀，消除了樓板強(qiáng)振。四川磽磧和陰平帶副葉片的高水頭混流式轉(zhuǎn)輪。磽磧的短葉片、四川磽磧和陰平帶副葉片的高水頭混流式轉(zhuǎn)輪。磽磧的短葉片、陰平的長葉片在投運(yùn)不久即產(chǎn)生嚴(yán)重裂紋。廠家分析，導(dǎo)葉和陰平的長葉片在投運(yùn)不久即產(chǎn)生嚴(yán)重裂紋。廠家分析，導(dǎo)葉和葉片間的干涉使葉片產(chǎn)生較大的動應(yīng)力是裂紋發(fā)生的主要原因。葉片間的干涉使葉片產(chǎn)生較大的動應(yīng)力是裂紋發(fā)生的主要原因。水泵水輪機(jī)在水泵啟動過程中，轉(zhuǎn)輪

34、和導(dǎo)葉之間的水泵水輪機(jī)在水泵啟動過程中，轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)葉之間的壓力脈動盡管歷時(shí)短暫，但幅值往往很大，而且頻壓力脈動盡管歷時(shí)短暫，但幅值往往很大，而且頻繁出現(xiàn)，引起較大的導(dǎo)葉水力矩和機(jī)組徑向力的脈繁出現(xiàn)，引起較大的導(dǎo)葉水力矩和機(jī)組徑向力的脈動，需要采取特殊的控制策略加以限制。動，需要采取特殊的控制策略加以限制。 燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片之間的壓力脈動燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片之間的壓力脈動往往會造成轉(zhuǎn)輪室振動。轉(zhuǎn)輪室上游側(cè)固定在管型往往會造成轉(zhuǎn)輪室振動。轉(zhuǎn)輪室上游側(cè)固定在管型座上，下游側(cè)通過伸縮節(jié)與尾水管相連，是一種典座上，下游側(cè)通過伸縮節(jié)與尾水管相連，是一種典型的懸臂結(jié)構(gòu)，自振頻率很低，容

35、易為這種壓力脈型的懸臂結(jié)構(gòu)，自振頻率很低，容易為這種壓力脈動激發(fā)而發(fā)生振動。對大型貫流式水輪機(jī)宜設(shè)置轉(zhuǎn)動激發(fā)而發(fā)生振動。對大型貫流式水輪機(jī)宜設(shè)置轉(zhuǎn)輪室下游側(cè)支撐，提高其自然頻率。輪室下游側(cè)支撐，提高其自然頻率。陰平水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片裂紋陰平水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片裂紋陰平轉(zhuǎn)輪非定態(tài)陰平轉(zhuǎn)輪非定態(tài)CFDCFD模擬計(jì)算模型模擬計(jì)算模型陰平轉(zhuǎn)輪長葉片切割示意圖陰平轉(zhuǎn)輪長葉片切割示意圖4.7 4.7 水力自激振動水力自激振動當(dāng)混流式轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)間隙不均勻達(dá)到一定程度時(shí)，不大的機(jī)械不當(dāng)混流式轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)間隙不均勻達(dá)到一定程度時(shí)，不大的機(jī)械不平衡力與水壓脈動力共同作用，會引起水力自激振動。由于其能平衡力與水壓脈動力共同

36、作用，會引起水力自激振動。由于其能量來自轉(zhuǎn)輪本身，故一經(jīng)開始就持續(xù)不斷、愈演愈烈。例如：綠量來自轉(zhuǎn)輪本身，故一經(jīng)開始就持續(xù)不斷、愈演愈烈。例如：綠水河、豐滿、漁子溪。防止措施：水河、豐滿、漁子溪。防止措施： 均衡利害，適當(dāng)加大止漏環(huán)均衡利害，適當(dāng)加大止漏環(huán)間隙；提高制造、安裝質(zhì)量。間隙；提高制造、安裝質(zhì)量。 如轉(zhuǎn)輪采用減壓板結(jié)構(gòu)。當(dāng)減壓板與轉(zhuǎn)輪的間隙過小而又不均勻如轉(zhuǎn)輪采用減壓板結(jié)構(gòu)。當(dāng)減壓板與轉(zhuǎn)輪的間隙過小而又不均勻時(shí)，通過間隙沿圓周分布的補(bǔ)水量會明顯不同，使轉(zhuǎn)輪上腔水壓時(shí)，通過間隙沿圓周分布的補(bǔ)水量會明顯不同，使轉(zhuǎn)輪上腔水壓力不對稱，引起水力自激振動。力不對稱，引起水力自激振動。若軸承設(shè)計(jì)

37、不良，造成局部干摩擦，引起油膜振蕩；主軸密封和若軸承設(shè)計(jì)不良，造成局部干摩擦，引起油膜振蕩；主軸密封和/ /或軸承蓋密封的結(jié)構(gòu)不良，四周緊量調(diào)整不當(dāng)，引起軸頸四周或軸承蓋密封的結(jié)構(gòu)不良，四周緊量調(diào)整不當(dāng)，引起軸頸四周受熱不均而彎曲；機(jī)組軸線曲折等，都可能造成機(jī)組弓狀回旋型受熱不均而彎曲；機(jī)組軸線曲折等，都可能造成機(jī)組弓狀回旋型的自激振動。這些自激振動雖來自機(jī)械原因，但常由水力原因激的自激振動。這些自激振動雖來自機(jī)械原因，但常由水力原因激發(fā)。發(fā)。 江蘇宜興抽水蓄能電站江蘇宜興抽水蓄能電站1#1#機(jī)的一次水泵啟動、兩機(jī)的一次水泵啟動、兩次水泵停機(jī)，次水泵停機(jī)，3#3#機(jī)過速試驗(yàn)后停機(jī)過程中均發(fā)生機(jī)

38、過速試驗(yàn)后停機(jī)過程中均發(fā)生了導(dǎo)水機(jī)構(gòu)異常振動，造成部分部件損壞。經(jīng)試了導(dǎo)水機(jī)構(gòu)異常振動，造成部分部件損壞。經(jīng)試驗(yàn)分析，振動由導(dǎo)葉的雙穩(wěn)態(tài)不穩(wěn)定流激發(fā)，也驗(yàn)分析，振動由導(dǎo)葉的雙穩(wěn)態(tài)不穩(wěn)定流激發(fā)，也是一種水力自激振動。臨時(shí)解決措施：改變導(dǎo)葉是一種水力自激振動。臨時(shí)解決措施：改變導(dǎo)葉動作規(guī)律；永久性解決方法：改變導(dǎo)葉型線，消動作規(guī)律；永久性解決方法：改變導(dǎo)葉型線，消除雙穩(wěn)態(tài)不穩(wěn)定流；加強(qiáng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)剛度。除雙穩(wěn)態(tài)不穩(wěn)定流；加強(qiáng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)剛度。4.8 4.8 過渡過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象過渡過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象機(jī)組在啟動、停機(jī)、負(fù)荷突然變化和突甩負(fù)荷過機(jī)組在啟動、停機(jī)、負(fù)荷突然變化和突甩負(fù)荷過程中，流道中的水流狀態(tài)

39、必然更加紊亂、復(fù)雜，程中，流道中的水流狀態(tài)必然更加紊亂、復(fù)雜，不但會引發(fā)水力不穩(wěn)定現(xiàn)象，還可能在轉(zhuǎn)輪等部不但會引發(fā)水力不穩(wěn)定現(xiàn)象，還可能在轉(zhuǎn)輪等部件上產(chǎn)生多種高頻動應(yīng)力。文獻(xiàn)報(bào)道，俄羅斯薩件上產(chǎn)生多種高頻動應(yīng)力。文獻(xiàn)報(bào)道，俄羅斯薩彥舒申斯克機(jī)組啟動過程中，轉(zhuǎn)輪上的實(shí)測動應(yīng)彥舒申斯克機(jī)組啟動過程中，轉(zhuǎn)輪上的實(shí)測動應(yīng)力達(dá)力達(dá)50MPa, 50MPa, 停機(jī)中動應(yīng)力數(shù)值也不小。水泵水停機(jī)中動應(yīng)力數(shù)值也不小。水泵水輪機(jī)的輪機(jī)的“S S”型特性常造成發(fā)電工況并網(wǎng)困難型特性常造成發(fā)電工況并網(wǎng)困難, ,駝駝峰特性可能影響高揚(yáng)程下的水泵啟動過程，不良峰特性可能影響高揚(yáng)程下的水泵啟動過程，不良的導(dǎo)葉翼型會引發(fā)導(dǎo)

40、水機(jī)構(gòu)的異常振動。的導(dǎo)葉翼型會引發(fā)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的異常振動。 4.8.14.8.1啟動過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象啟動過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象小浪底水頭范圍為小浪底水頭范圍為6868141m141m。為適應(yīng)如此大的水頭變幅，轉(zhuǎn)輪。為適應(yīng)如此大的水頭變幅，轉(zhuǎn)輪葉片采用了特別厚大的頭部型線。首批機(jī)組試運(yùn)行啟動時(shí)，轉(zhuǎn)葉片采用了特別厚大的頭部型線。首批機(jī)組試運(yùn)行啟動時(shí)，轉(zhuǎn)輪上的水力彈性脈動與軸系一階扭振頻率耦合發(fā)生共振，引起輪上的水力彈性脈動與軸系一階扭振頻率耦合發(fā)生共振，引起軸系扭轉(zhuǎn)振動，使葉片產(chǎn)生巨大的高頻動應(yīng)力。僅經(jīng)數(shù)次啟動，軸系扭轉(zhuǎn)振動，使葉片產(chǎn)生巨大的高頻動應(yīng)力。僅經(jīng)數(shù)次啟動，葉片出水邊與上冠相交處即產(chǎn)生嚴(yán)重裂紋

41、。采取延長導(dǎo)葉開啟葉片出水邊與上冠相交處即產(chǎn)生嚴(yán)重裂紋。采取延長導(dǎo)葉開啟時(shí)間、向轉(zhuǎn)輪區(qū)補(bǔ)入壓縮空氣等措施得以解決。時(shí)間、向轉(zhuǎn)輪區(qū)補(bǔ)入壓縮空氣等措施得以解決。宜興宜興1#1#水泵水輪機(jī)水泵工況首次啟動時(shí)，在導(dǎo)葉極小開度下，水泵水輪機(jī)水泵工況首次啟動時(shí)，在導(dǎo)葉極小開度下，發(fā)生強(qiáng)烈振動造成導(dǎo)水機(jī)構(gòu)損壞。采取加固導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、改變導(dǎo)發(fā)生強(qiáng)烈振動造成導(dǎo)水機(jī)構(gòu)損壞。采取加固導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、改變導(dǎo)葉開啟規(guī)律等措施后，才使第一次啟動成功。經(jīng)認(rèn)真研究，最葉開啟規(guī)律等措施后，才使第一次啟動成功。經(jīng)認(rèn)真研究，最終設(shè)計(jì)了不同型線的新導(dǎo)葉，才徹底解決了問題。終設(shè)計(jì)了不同型線的新導(dǎo)葉，才徹底解決了問題。小浪底水輪機(jī)啟動過程中葉片動

42、應(yīng)力測量結(jié)果小浪底水輪機(jī)啟動過程中葉片動應(yīng)力測量結(jié)果小浪底水輪機(jī)啟動過程中的主軸應(yīng)變小浪底水輪機(jī)啟動過程中的主軸應(yīng)變宜興水泵水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的損壞情況宜興水泵水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的損壞情況4.8.2 4.8.2 停機(jī)過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象停機(jī)過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象小浪底電站多泥沙，為延長葉片使用壽命，葉片出水邊原設(shè)計(jì)小浪底電站多泥沙，為延長葉片使用壽命，葉片出水邊原設(shè)計(jì)厚度為厚度為37mm37mm。機(jī)組停機(jī)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的。機(jī)組停機(jī)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的60%60%20%20%區(qū)間時(shí)，葉片攪動水流形成的卡門渦與自身某階固有頻率耦區(qū)間時(shí)，葉片攪動水流形成的卡門渦與自身某階固有頻率耦合而發(fā)生

43、振動，使葉片產(chǎn)生高頻動應(yīng)力，且大軸每轉(zhuǎn)一圈，水合而發(fā)生振動，使葉片產(chǎn)生高頻動應(yīng)力，且大軸每轉(zhuǎn)一圈，水輪機(jī)就發(fā)出一聲刺耳的尖叫。葉片出水邊削薄到輪機(jī)就發(fā)出一聲刺耳的尖叫。葉片出水邊削薄到7mm7mm后，噪聲消后，噪聲消失。失。三峽左岸三峽左岸5#5#、6#6#機(jī)過速試驗(yàn)緊急停機(jī)過程中，當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)閉到約機(jī)過速試驗(yàn)緊急停機(jī)過程中，當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)閉到約4%4%開度時(shí)，機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈振動，引起開度時(shí)，機(jī)組出現(xiàn)強(qiáng)烈振動，引起8 8根拉斷銷破斷事故。采取：根拉斷銷破斷事故。采取：將接力器第三段關(guān)閉起始點(diǎn)從將接力器第三段關(guān)閉起始點(diǎn)從6.4%6.4%開度提高到開度提高到8%8%，以降低導(dǎo)，以降低導(dǎo)葉關(guān)到葉關(guān)到4%4%左右

44、開度時(shí)的機(jī)組轉(zhuǎn)速；延長接力器第三段關(guān)閉時(shí)左右開度時(shí)的機(jī)組轉(zhuǎn)速；延長接力器第三段關(guān)閉時(shí)間；消除控制環(huán)跳動現(xiàn)象等措施后，設(shè)備運(yùn)行正常。間；消除控制環(huán)跳動現(xiàn)象等措施后，設(shè)備運(yùn)行正常。三峽右岸三峽右岸26#26#機(jī)第一次過速試驗(yàn)時(shí)發(fā)生了類似左岸機(jī)第一次過速試驗(yàn)時(shí)發(fā)生了類似左岸5#5#、6#6#機(jī)的情況。采取機(jī)的情況。采取(2)(2)中的措施和消除了振動。中的措施和消除了振動。宜興宜興1#1#水泵水輪機(jī)兩次水泵停機(jī)，水泵水輪機(jī)兩次水泵停機(jī)，3#3#機(jī)水輪機(jī)工況機(jī)水輪機(jī)工況過速試驗(yàn)后停機(jī)過程中，均發(fā)生過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的異常過速試驗(yàn)后停機(jī)過程中，均發(fā)生過導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的異常振動，并造成部分部件損壞。其中振動，并造成部分

45、部件損壞。其中3#3#機(jī)的事故與上機(jī)的事故與上述三峽機(jī)組所發(fā)生的現(xiàn)象如出一轍。述三峽機(jī)組所發(fā)生的現(xiàn)象如出一轍。4.8.34.8.3機(jī)組快速增加負(fù)荷過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象機(jī)組快速增加負(fù)荷過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象20032003年年1 1月月4 4日，天荒坪抽水蓄能電站日，天荒坪抽水蓄能電站2#2#機(jī)帶機(jī)帶200MW200MW負(fù)荷發(fā)電運(yùn)行，當(dāng)負(fù)荷快速增加到負(fù)荷發(fā)電運(yùn)行，當(dāng)負(fù)荷快速增加到300MW300MW后不久，發(fā)生機(jī)組抬機(jī)，且維持運(yùn)行后不久，發(fā)生機(jī)組抬機(jī)，且維持運(yùn)行約約10min10min后才自動落下，造成轉(zhuǎn)輪和頂蓋迷后才自動落下，造成轉(zhuǎn)輪和頂蓋迷宮環(huán)損壞、推力軸承蓋板加強(qiáng)筋焊縫開裂、宮環(huán)損壞、推力軸承蓋

46、板加強(qiáng)筋焊縫開裂、推力頭表面出現(xiàn)劃痕。本次事故的確切原因推力頭表面出現(xiàn)劃痕。本次事故的確切原因尚未查明，但機(jī)組快速增加負(fù)荷使轉(zhuǎn)輪軸向尚未查明，但機(jī)組快速增加負(fù)荷使轉(zhuǎn)輪軸向水推力發(fā)生較大變化，可能是誘發(fā)原因之一。水推力發(fā)生較大變化，可能是誘發(fā)原因之一。4.8.4 4.8.4 機(jī)組甩負(fù)荷過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象機(jī)組甩負(fù)荷過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象眾所周知，甩負(fù)荷過程中由于水力不穩(wěn)定（也包括電氣因素）眾所周知，甩負(fù)荷過程中由于水力不穩(wěn)定（也包括電氣因素）的原因，使機(jī)組各部的振動、擺度急劇增大，徑向力、軸向力的原因，使機(jī)組各部的振動、擺度急劇增大，徑向力、軸向力也同步發(fā)生大幅度變化。人們大多關(guān)心甩負(fù)荷過程中輸水系統(tǒng)

47、也同步發(fā)生大幅度變化。人們大多關(guān)心甩負(fù)荷過程中輸水系統(tǒng)的壓力變化和機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化，對更為廣泛的下述問題關(guān)注較的壓力變化和機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化，對更為廣泛的下述問題關(guān)注較少。如：水力不穩(wěn)定在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等部件上引起的動力響應(yīng)和少。如：水力不穩(wěn)定在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等部件上引起的動力響應(yīng)和動應(yīng)力；一管多機(jī)輸水系統(tǒng)中，當(dāng)一臺機(jī)甩負(fù)荷后引起的管道動應(yīng)力；一管多機(jī)輸水系統(tǒng)中，當(dāng)一臺機(jī)甩負(fù)荷后引起的管道壓力上升，造成其它機(jī)組連續(xù)甩負(fù)荷情況下的過渡過程計(jì)算和壓力上升，造成其它機(jī)組連續(xù)甩負(fù)荷情況下的過渡過程計(jì)算和尾水管進(jìn)口真空度的控制；水泵水輪機(jī)甩負(fù)荷過程中如何考慮尾水管進(jìn)口真空度的控制；水泵水輪機(jī)甩負(fù)荷過程中如何考慮輸水系

48、統(tǒng)壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速脈動值的影響；燈泡貫流式水輪機(jī)甩輸水系統(tǒng)壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速脈動值的影響；燈泡貫流式水輪機(jī)甩負(fù)荷造成的上游涌浪和下游水位波動；導(dǎo)葉和進(jìn)水閥的聯(lián)動調(diào)負(fù)荷造成的上游涌浪和下游水位波動；導(dǎo)葉和進(jìn)水閥的聯(lián)動調(diào)節(jié)，噴針、導(dǎo)葉和槳葉關(guān)閉規(guī)律的優(yōu)化等。只有重視并深入研節(jié)，噴針、導(dǎo)葉和槳葉關(guān)閉規(guī)律的優(yōu)化等。只有重視并深入研究這些問題，才能確保大型水電機(jī)組在過渡過程中的安全。究這些問題，才能確保大型水電機(jī)組在過渡過程中的安全。l5 5 確保水電機(jī)組確保水電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行之策安全穩(wěn)定運(yùn)行之策 5 5 確保水電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行之策確保水電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行之策 鑒于水電機(jī)組不穩(wěn)定運(yùn)行原因的多樣性和復(fù)雜性，

49、鑒于水電機(jī)組不穩(wěn)定運(yùn)行原因的多樣性和復(fù)雜性，為確保機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定，必須在電站工程設(shè)計(jì)、為確保機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定，必須在電站工程設(shè)計(jì)、機(jī)組研發(fā)設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝運(yùn)行維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)組研發(fā)設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝運(yùn)行維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)采取綜合性措施。采取綜合性措施。5.1 5.1 電站工程設(shè)計(jì)電站工程設(shè)計(jì) 5.1.1 5.1.1 機(jī)組選型機(jī)組選型隨著運(yùn)行水頭的增加，大中型水電站依次選擇燈泡貫流式、隨著運(yùn)行水頭的增加，大中型水電站依次選擇燈泡貫流式、轉(zhuǎn)槳式、混流式、水斗式水電機(jī)組。就水力穩(wěn)定性而言，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)槳式、混流式、水斗式水電機(jī)組。就水力穩(wěn)定性而言，轉(zhuǎn)槳式和水斗式最好，燈泡貫流式和高水頭混流式次之，中低槳

50、式和水斗式最好，燈泡貫流式和高水頭混流式次之，中低水頭混流式較差。燈泡貫流式水電機(jī)組由于轉(zhuǎn)動慣量小、使水頭混流式較差。燈泡貫流式水電機(jī)組由于轉(zhuǎn)動慣量小、使用水頭低，不宜投入用水頭低，不宜投入AGCAGC運(yùn)行。抽水蓄能機(jī)組有很好的負(fù)荷適運(yùn)行。抽水蓄能機(jī)組有很好的負(fù)荷適應(yīng)性，應(yīng)大力發(fā)展。應(yīng)性，應(yīng)大力發(fā)展。5.1.2 5.1.2 單機(jī)容量單機(jī)容量機(jī)組單機(jī)容量增加、尺寸增大，部件相對剛度降低，對安全機(jī)組單機(jī)容量增加、尺寸增大，部件相對剛度降低，對安全穩(wěn)定運(yùn)行不利。建議選擇單機(jī)容量穩(wěn)定運(yùn)行不利。建議選擇單機(jī)容量800MW800MW以上、轉(zhuǎn)輪直徑超過以上、轉(zhuǎn)輪直徑超過10m10m的混流式水電機(jī)組時(shí)，應(yīng)特別

51、慎重。的混流式水電機(jī)組時(shí)，應(yīng)特別慎重。 5.1.3 5.1.3 電站水頭變幅電站水頭變幅水電站的運(yùn)行水頭范圍由工程綜合利用的要求確定。大型水電站通常水電站的運(yùn)行水頭范圍由工程綜合利用的要求確定。大型水電站通常由于防洪排沙的需要，汛期大多要降低庫水位運(yùn)行，水頭變幅都比較由于防洪排沙的需要，汛期大多要降低庫水位運(yùn)行，水頭變幅都比較大。通過對設(shè)計(jì)水頭大。通過對設(shè)計(jì)水頭H0H0的選擇，可調(diào)整機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。一的選擇，可調(diào)整機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。一般要求般要求（Hmax-HminHmax-Hmin）/H0/H0不超過不超過30-40%30-40%，Hmax/H0Hmax/H0不大于不大于1.2

52、51.25，H/min/H0H/min/H0不小于不小于0.65.0.65.此外，對混流式水電機(jī)組，當(dāng)水頭變幅較大時(shí)，此外，對混流式水電機(jī)組，當(dāng)水頭變幅較大時(shí)，應(yīng)允許供應(yīng)商根據(jù)其研發(fā)的轉(zhuǎn)輪特性，自主選擇應(yīng)允許供應(yīng)商根據(jù)其研發(fā)的轉(zhuǎn)輪特性，自主選擇H0H0，以保證高水頭區(qū)，以保證高水頭區(qū)的穩(wěn)定運(yùn)行。的穩(wěn)定運(yùn)行。5.1.4 5.1.4 水輪機(jī)額定水頭水輪機(jī)額定水頭適當(dāng)提高額定水頭能擴(kuò)大水輪機(jī)高水頭下的穩(wěn)定運(yùn)行范圍，增加機(jī)組適當(dāng)提高額定水頭能擴(kuò)大水輪機(jī)高水頭下的穩(wěn)定運(yùn)行范圍，增加機(jī)組運(yùn)行的靈活性，獲得動態(tài)效益。運(yùn)行的靈活性，獲得動態(tài)效益。 5.1.5 5.1.5 比速系數(shù)比速系數(shù)比速系數(shù)提高，機(jī)組尺寸

53、減小，可以降低工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)比速系數(shù)提高，機(jī)組尺寸減小，可以降低工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。但過高的比速系數(shù)不但會使水輪機(jī)的最高效率和平均效效益。但過高的比速系數(shù)不但會使水輪機(jī)的最高效率和平均效率下降，而且可能使不穩(wěn)定運(yùn)行范圍擴(kuò)大。率下降，而且可能使不穩(wěn)定運(yùn)行范圍擴(kuò)大。5.1.6 5.1.6 吸出高度吸出高度在工程設(shè)計(jì)階段，電站吸出高度可按照參考的初生空化系數(shù)，在工程設(shè)計(jì)階段，電站吸出高度可按照參考的初生空化系數(shù)，保證水輪機(jī)無空化運(yùn)行的條件選定，對多泥沙電站應(yīng)留有較大保證水輪機(jī)無空化運(yùn)行的條件選定，對多泥沙電站應(yīng)留有較大裕度，但洪水期過大的吸出高度會增加混流式水輪機(jī)自然補(bǔ)氣裕度，但洪水期過大的

54、吸出高度會增加混流式水輪機(jī)自然補(bǔ)氣的困難，不利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。至于吸出高度對水輪機(jī)渦帶壓的困難，不利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。至于吸出高度對水輪機(jī)渦帶壓力脈動和高部分負(fù)荷壓力脈動的影響，可留給潛在的水輪機(jī)投力脈動和高部分負(fù)荷壓力脈動的影響，可留給潛在的水輪機(jī)投標(biāo)商考慮。標(biāo)商考慮。5.1.7 5.1.7 機(jī)組段控制尺寸機(jī)組段控制尺寸機(jī)組段的控制尺寸可適當(dāng)大一些，給投標(biāo)商和供貨商機(jī)組段的控制尺寸可適當(dāng)大一些，給投標(biāo)商和供貨商以較大的發(fā)揮空間，為工程研發(fā)出水力穩(wěn)定性更好的以較大的發(fā)揮空間，為工程研發(fā)出水力穩(wěn)定性更好的模型轉(zhuǎn)輪。模型轉(zhuǎn)輪。5.1.8 5.1.8 主接線和并入系統(tǒng)設(shè)計(jì)主接線和并入系統(tǒng)設(shè)計(jì)對大型水電

55、機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性和靈活性的期望值不宜對大型水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性和靈活性的期望值不宜過高。電站主接線和并入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，宜優(yōu)先考慮有過高。電站主接線和并入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，宜優(yōu)先考慮有利于機(jī)組調(diào)度靈活的方案。利于機(jī)組調(diào)度靈活的方案。5.2 5.2 機(jī)組研發(fā)機(jī)組研發(fā)5.2.1 5.2.1 水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)( (略略) )5.2.2 5.2.2 混流式水輪機(jī)混流式水輪機(jī)5.2.3 5.2.3 沖擊式水輪機(jī)沖擊式水輪機(jī) 5.2.4 5.2.4 貫流式水電機(jī)組貫流式水電機(jī)組 5.2.5 5.2.5 抽水蓄能機(jī)組抽水蓄能機(jī)組 5.2.2 5.2.2 混流式水輪機(jī)混流式水輪機(jī)（1 1） 水力研發(fā)：水力研發(fā)：選擇

56、適當(dāng)寬敞的蝸殼尺寸、較高的尾水管高度；選擇適當(dāng)寬敞的蝸殼尺寸、較高的尾水管高度；優(yōu)化水輪機(jī)流道和轉(zhuǎn)輪葉片頭部型線，改善葉道渦和空化性能；優(yōu)化水輪機(jī)流道和轉(zhuǎn)輪葉片頭部型線，改善葉道渦和空化性能；對水頭變幅大的高水頭水輪機(jī)可采用長短葉片轉(zhuǎn)輪；對水頭變幅大的高水頭水輪機(jī)可采用長短葉片轉(zhuǎn)輪；對一定的比轉(zhuǎn)速，優(yōu)化單位轉(zhuǎn)速和單位流量的匹配，加大額定流量與對一定的比轉(zhuǎn)速，優(yōu)化單位轉(zhuǎn)速和單位流量的匹配，加大額定流量與最優(yōu)流量的比值，擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍；最優(yōu)流量的比值，擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍；若水輪機(jī)最大水頭與額定水頭之比較大，宜選用負(fù)傾角轉(zhuǎn)輪葉片、優(yōu)若水輪機(jī)最大水頭與額定水頭之比較大，宜選用負(fù)傾角轉(zhuǎn)輪葉片、優(yōu)化葉片出

57、口環(huán)量分布，以及泄水錐的長度和型線；化葉片出口環(huán)量分布，以及泄水錐的長度和型線；利用現(xiàn)有的利用現(xiàn)有的CFDCFD技術(shù)，使水輪機(jī)在不同工況下的流速分布盡可能均勻；技術(shù)，使水輪機(jī)在不同工況下的流速分布盡可能均勻；加強(qiáng)水輪機(jī)不穩(wěn)定流分析技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)對水輪機(jī)非設(shè)計(jì)工況下的加強(qiáng)水輪機(jī)不穩(wěn)定流分析技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)對水輪機(jī)非設(shè)計(jì)工況下的流態(tài)和壓力脈動的精確預(yù)測；流態(tài)和壓力脈動的精確預(yù)測；與時(shí)俱進(jìn)，不斷改善水輪機(jī)的模型試驗(yàn)和水流流態(tài)觀測（與時(shí)俱進(jìn)，不斷改善水輪機(jī)的模型試驗(yàn)和水流流態(tài)觀測（PIVPIV）技術(shù)。）技術(shù)。根據(jù)用戶要求進(jìn)行全面的補(bǔ)氣試驗(yàn)，并將最佳的補(bǔ)氣方式推薦給用戶。根據(jù)用戶要求進(jìn)行全面的補(bǔ)氣試驗(yàn)

58、，并將最佳的補(bǔ)氣方式推薦給用戶。使用最先進(jìn)的模型流態(tài)成像設(shè)備，為用戶提供各種工況下清晰、完整使用最先進(jìn)的模型流態(tài)成像設(shè)備，為用戶提供各種工況下清晰、完整的模型水輪機(jī)流態(tài)錄像資料。的模型水輪機(jī)流態(tài)錄像資料。（2 2） 初步設(shè)計(jì)：初步設(shè)計(jì)：合理選擇水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭；合理選擇水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭；優(yōu)化過渡過程計(jì)算，在滿足輸水系統(tǒng)壓力上升和機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的優(yōu)化過渡過程計(jì)算，在滿足輸水系統(tǒng)壓力上升和機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的前提下，提供多種導(dǎo)葉運(yùn)動規(guī)律，供安裝調(diào)試時(shí)兼顧過渡過程中前提下，提供多種導(dǎo)葉運(yùn)動規(guī)律，供安裝調(diào)試時(shí)兼顧過渡過程中的穩(wěn)定性選定；的穩(wěn)定性選定；計(jì)算各種水力不穩(wěn)定現(xiàn)象的脈動頻率，為主要結(jié)構(gòu)部件的錯(cuò)頻避計(jì)算

59、各種水力不穩(wěn)定現(xiàn)象的脈動頻率，為主要結(jié)構(gòu)部件的錯(cuò)頻避振提供參考依據(jù)。振提供參考依據(jù)。（3 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)座環(huán)、頂蓋、底環(huán)等重要分瓣部件的組合要牢靠，確保整體剛度；座環(huán)、頂蓋、底環(huán)等重要分瓣部件的組合要牢靠，確保整體剛度；重視頂蓋、底環(huán)與座環(huán)，水導(dǎo)軸承體與頂蓋之間的聯(lián)接設(shè)計(jì)，螺重視頂蓋、底環(huán)與座環(huán)，水導(dǎo)軸承體與頂蓋之間的聯(lián)接設(shè)計(jì)，螺栓布置要密、尺寸足夠大，并采用抗疲勞性能較好的細(xì)牙螺紋。栓布置要密、尺寸足夠大，并采用抗疲勞性能較好的細(xì)牙螺紋。連接銷釘要有足夠的抗剪能力；連接銷釘要有足夠的抗剪能力；合理選定止漏環(huán)間隙，防止間隙不均引發(fā)的自激振動；合理選定止漏環(huán)間隙，防止間隙不均引發(fā)的自激振

60、動；固定導(dǎo)葉、導(dǎo)葉、葉片的出水邊適當(dāng)薄一些，避免卡門渦引起的共振；固定導(dǎo)葉、導(dǎo)葉、葉片的出水邊適當(dāng)薄一些，避免卡門渦引起的共振；計(jì)算主要過水部件的水下固有頻率，避免水力激振引起共振；計(jì)算主要過水部件的水下固有頻率，避免水力激振引起共振；轉(zhuǎn)輪應(yīng)使用轉(zhuǎn)輪應(yīng)使用Cr13Ni5Cr13Ni5低碳馬氏體材料，對高水頭電站還可采用綜合性能低碳馬氏體材料，對高水頭電站還可采用綜合性能更好的更好的16-516-5不銹鋼。鑄件毛坯應(yīng)精煉，并嚴(yán)控不銹鋼。鑄件毛坯應(yīng)精煉，并嚴(yán)控C C、S S、P P等元素的含量和等元素的含量和鑄造質(zhì)量。轉(zhuǎn)輪最大靜應(yīng)力宜控制在鑄造質(zhì)量。轉(zhuǎn)輪最大靜應(yīng)力宜控制在100MPa100MPa以