冲击式水轮机效率下降原因分析及其改进方案

陈 柱，刘 育，余 波，雷 恒

(1.重庆水轮机厂有限责任公司，重庆400054；2.国电大渡河流域水电开发有限公司，四川成都610016；3.西华大学能源与动力工程学院，四川成都610039；4.黄河水利职业技术学院水利系，河南开封475004)



冲击式水轮机效率下降原因分析及其改进方案

陈 柱1，刘 育2，3，余 波3，雷 恒4

(1.重庆水轮机厂有限责任公司，重庆400054；2.国电大渡河流域水电开发有限公司，四川成都610016；3.西华大学能源与动力工程学院，四川成都610039；4.黄河水利职业技术学院水利系，河南开封475004)

意大利某水电站更换转轮后，发现当其在高水头、大开度且以双喷嘴方式运行时，水轮机效率随着喷针开度的增加(尚未开到额定开度值)却意外下降了5%。针对该问题，运用了CFD软件对包括转轮、喷嘴、机壳、机盖等在内的水轮机内部流场进行了非定常气水两相流数值模拟，分析确定了水轮机效率下降的原因。随后提出了对该水轮机增设挡水板的改进方案。计算结果表明，该改进方案阻止了水流再次返回至转动区域，水轮机效率下降问题得到了解决。

水力机械；冲击式水轮机；喷嘴；性能试验；数值模拟

1 研究背景

意大利某水电站位于瓦莱达奥斯塔大区,其装机为3台冲击卧式水轮发电机组。该电站1号机组由意大利米兰Breda公司生产制造并于1926年投入使用，水轮机转轮采取了卧轴双喷嘴结构，其转轮型号为CJXXX-W- 185/2×15.7，毛水头为555.45 m，额定转速为500 r/min，额定流量为3.6 m3/s，发电机额定出力为15 000 kW。由于受当时施工条件限制、设计技术落后以及已运行快1个世纪，该水轮机转轮效率不高，急需对其进行优化改造。……