张慧珍

【摘 要】为了达到提升中小型混流式水轮机组出力和效率的目的。本文在对比了目前3种主要改造方法的特点之后，选择翼型重新设计的方法对某电站的混流式水轮机组进行优化改造。最后，通过CFD分析验证了改造后的机组水力性能。结果显示，重新设计翼型后的转轮，提升了机组的水力特性，水轮机内部流场比较顺畅，压力分布也比较良好，且负压区域较好，具有良好的抗汽蚀性。为后续相关机组的优化改造提供了参考依据。

【关键词】混流式水轮机；转轮；优化改造；CFD分析

中图分类号： F426.63 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）23-0036-002

【Abstract】In order to achieve the purpose of improving the output and efficiency of small and medium-sized Francis turbine. In this paper， after comparing the characteristics of the three main transformation methods， the airfoil redesign method is selected to optimize the mixed flow turbine of a power station. Finally， the hydraulic performance of the unit is verified by CFD analysis. The results show that the re-design of the rotor after the airfoil to enhance the hydraulic characteristics of the unit， the turbine flow field is relatively smooth， the pressure distribution is also relatively good， and the negative pressure area is better， with good anti-cavitation. Which provides a reference for the optimization of the related units.

【Key words】Francis turbine；Runner；Optimization；CFD analysis

0 引言

對于中小型混流式水轮发电机组而言，往往在投入使用一段时间之后，会出现出力不足等问题，直接影响电站的经济效益。因此，对电站的机组进行增容改造是非常必要的工作。近年来，我国在上世纪70、80年代投入使用的中小型混流式水轮机，由于年久老化、转轮选型不当等原因，陆续出现出力不足、效率低下等问题。因此，对机组进行增容改造的工作势在必行。所以，研究合理的水轮机优化改造方法，具有举足轻重的意义。

就混流式水轮机的增容改造方法而言，人们做了大量的研究。其中，包括优化尾水管设计、改进活动导叶型线、对蜗壳舌板进行修型等。但是众所周知，转轮是水轮发电机组的最关键部件[1]。而对转轮进行优化改造，也是达到提升机组容量和效率的非常有效的方式。因此，探讨中小型混流式水轮机转轮的优化改造方法，对于提升机组的容量，增大转轮叶片的过流流量，提高机组的发电效率等方面均有重要的意义。……