陈宏川,施 彬,陈云良,鞠小明

(1.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院,四川 成都 610072;2.四川大学,四川 成都 610065)

1 前 言

轴流转桨式机组在水力过渡过程中出现的抬机现象将直接危及电站的安全稳定运行,国内外都曾出现过因抬机而影响电站运行的事件。如正在运行的叙利亚迪什林水电站,装机 6×10.5万 kW,抬机严重,转轮叶片多处出现裂纹;国内的回龙寨、富春江、西津等水电站也发生过因抬机现象影响安全运行的事件。

2 轴流转桨机组轴向水推力计算模型

水流作用在转轮叶片上的作用力随水轮机工况的变化而变化。当水流绕流转轮叶片时,作用在一个叶片上的力为 P1(如图1所示),P1可分解为轴向力 Pz1和圆周力 Pu1,圆周力形成使转轮旋转的力矩M。轴向水推力一般应通过水轮机模型试验测定,并换算为单位轴向力。

若认为转桨式水轮机总水力作用于平均圆柱断面,该圆柱圆平分叶片外缘直径 D1与轮毂直径 dB之间的圆环面积。因瞬态力矩 M在过渡过程的每一时步是计算出的已知量,所以瞬态圆周力可由下式计算:

由于上式中的瞬态力矩 M是指全部叶片所受的力矩,因此圆周力也是指全部叶片上的圆周力。同样轴向水推力也是指整个转轮上受到的轴向水推力。

由于角度 θ是桨叶与水平面的瞬态夹角,故有:

由于缺乏轴向水推力的试验资料,计算时认为当瞬态桨叶转角 φ较大时,取 θ等于 φ,因此只要已知瞬态力矩、桨叶角度以及根据图纸推算出的 r,由式(2)即可计算出每一时步的瞬态轴向水推力 Pz1。……