原型水輪機運行研究

黃源芳， 廣西容縣人，1962年畢業(yè)于華中工學院(現(xiàn)華中科技大學)動力系水力機械制造專業(yè)。1981—1983年以教育部訪問學者身份在美國賓州ALLISCHALMERS公司(現(xiàn)VOITH HYDRO INN)進修水輪機設計、制造、安裝技術?！氖滤娬舅C械設計、機電設計、機電技術與管理工作40多年來，先后負責葛洲壩、隔河巖、三峽等多項重大水電工程的機電設計和三峽工程機電技術和管理以及國家科技攻關項目。共獲省、部級科技進步一、二等獎兩項，在國內(nèi)外刊物發(fā)表論文50余篇。

序言1

序言2

前言

第一篇 原型水輪機專題分析研究

第一章 原型水輪機的研究方法

第一節(jié) 水輪機研究方法概述

第二節(jié) 水力機械研究中“基于存在的事實”

第三節(jié) 基于“存在的事實”的研究方法

第四節(jié) 總結

第二章 低比速(長短葉片)轉輪的運行穩(wěn)定性研究

第一節(jié) 魯布革水輪機

第二節(jié) 石板水輪機

第三節(jié) 波羅水輪機

第四節(jié) 結語

第三章 高比速混流式水輪機的水力穩(wěn)定性問題

第一節(jié) 水頭變幅與水力穩(wěn)定性

第二節(jié) 額定水頭的選擇

第三節(jié) 運行工況和尾水管壓力脈動

第四節(jié) 高部分負荷壓力脈動

第五節(jié) 水力穩(wěn)定的綜合措施

第四章 大型混流式水輪發(fā)電機組運行穩(wěn)定性分析

第一節(jié) 電氣原因造成的機組運行不穩(wěn)定

第二節(jié) 機械原因造成的機組運行不穩(wěn)定

第三節(jié) 水力原因造成的機組運行不穩(wěn)定

第四節(jié) 水輪機水力穩(wěn)定性的改善途徑

第五節(jié) 保障大型混流式水輪機結構可靠性的綜合措施

第六節(jié) 機組運行穩(wěn)定性的評價標準討論

第五章 混流式水輪機啟動過程中水力彈性振動引起的轉輪裂紋

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 調(diào)查和分析

第三節(jié) 原因分析及處理

第四節(jié) 停機過程中卡門渦引起的振動

第五節(jié) 大流量區(qū)正常運行時卡門渦引起的振動

第六節(jié) 結論

第六章 混流式水輪機轉輪裂紋的原因及預防措施

第一節(jié) 轉輪裂紋的產(chǎn)生原因

第二節(jié) 裂紋處理與預防措施

第三節(jié) 關于轉輪殘余應力問題的討論

第四節(jié) 可靠性工程在混流式水輪機轉輪設計上的應用

第五節(jié) 結論

第七章 原型水輪機泥沙磨損的對策

第一節(jié) 河流泥沙與水輪機磨損

第二節(jié) 影響原型水輪機泥沙磨損的諸多因素

第三節(jié) 工程設計需考慮有利于減少泥沙磨損

第四節(jié) 水輪機設計需充分考慮泥沙磨損

第五節(jié) 電站運行方式要有利于研究、減少水輪機磨損

第六節(jié) 重視對過機泥沙和水輪機磨損狀況的研究

第七節(jié) 提高水輪機泥沙磨損研究和實踐的集成化水平

第二篇 原型水輪機運行調(diào)查研究

第八章 大型混流式水輪機運行調(diào)查禾口穩(wěn)定性評論

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 水輪機的運行狀況

第三節(jié) 水輪機在運行中出現(xiàn)的主要問題

第四節(jié) 混流式水輪機運行穩(wěn)定性的討論

第五節(jié) 對三峽左岸電站機組穩(wěn)定性運行的認識和建議

第六節(jié) 對三峽右岸水輪發(fā)電機組招標采購文件編制的建議

第九章 美國大古力三座發(fā)電廠房水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 第一、二廠房水輪機調(diào)查

第三節(jié) 第三廠房611．5MW和713MW水輪機狀況調(diào)查

第四節(jié) 討論

第十章 巴基斯坦塔貝拉水電站440MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 塔貝拉工程

第三節(jié) 塔貝拉11~14號水輪機設計情況

第四節(jié) 塔貝拉11~14號水輪機運行情況

第五節(jié) 對三峽工程的啟示

第十一章 湖南五強溪水電站248MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 水輪機運行情況

第三節(jié) 結淪及對三峽工程的啟示

第十二章 湖南江埡水電站102MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 機組運行簡況

第三節(jié) 水輪機的運行穩(wěn)定性

第四節(jié) 關于轉輪裂紋

第五節(jié) 水輪機的其他問題

第六節(jié) 對三峽工程的啟示

第十三章 云南大朝山229MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 轉輪葉片裂紋及處理

第三節(jié) 結論及討論

第十四章 貴州天生橋一級水電站310MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 水輪發(fā)電機組

第三節(jié) 水輪機模型驗收試驗

第四節(jié) 運行情況及存在的主要問題

第五節(jié) 天生橋一級水電站振動原因分析

第六節(jié) 對三峽工程的啟示

第十五章 廣西巖灘水電站308．7MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 機組主要參數(shù)

第三節(jié) 水輪機設計特點

第四節(jié) 模型驗收試驗

第五節(jié) 運行情況及存在的問題

第六節(jié) 小結和討論

第七節(jié) 對三峽工程的啟示

第十六章 四川二灘水電站561MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 電站及機組主要參數(shù)

第三節(jié) 水輪機性能

第四節(jié) 水輪機結構特點

第五節(jié) 機組設計制造安裝運行中出現(xiàn)的主要問題

第六節(jié) 機組運行穩(wěn)定性

第七節(jié) 小結與討論

第八節(jié) 對三峽工程的啟示

第十七章 青海李家峽水電站408．2MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 電站及機組主要參數(shù)

第三節(jié) 水輪機性能及機組結構特點

第四節(jié) 機組設計、制造、安裝、運行中出現(xiàn)的主要問題

第五節(jié) 機組運行穩(wěn)定性

第六節(jié) 小結；勺討論

第七節(jié) 對三峽工程機組的啟示

第十八章 山西萬家寨水電站183．7MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 機組主要參數(shù)

第三節(jié) 機組制造情況

第四節(jié) 模型試驗結果簡介

第五節(jié) 抗磨損措施

第六節(jié) 運行情況和主要問題

第七節(jié) 存在問題的原因初步分析

第八節(jié) 對三峽的啟示

第十九章 河南小浪底電站306MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 水輪發(fā)電機組主要參數(shù)

第三節(jié) 水輪機設計特點

第四節(jié) 模型驗收試驗結果

第五節(jié) 轉輪結構及制造

第六節(jié) 機組初期運行中的異?，F(xiàn)象及轉輪裂紋

第七節(jié) 原因查找及現(xiàn)場測試

第八節(jié) 原因分析及處理

第九節(jié) 機組運行情況考察

第十節(jié) 對三峽工程的啟示

第二十章 湖北隔河巖水電站310MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 水輪發(fā)電機組主要參數(shù)

第三節(jié) 合同中對水輪機性能的規(guī)定

第四節(jié) 水輪機模型試驗

第五節(jié) 水輪機結構

第六節(jié) 水輪機運行情況

第七節(jié) 水輪機的檢修情況

第八節(jié) 水輪機的穩(wěn)定性能

第九節(jié) 對隔河巖水電站水輪機的討論

第十節(jié) 對三峽左岸電站水輪機的啟示

第二十一章 俄羅斯薩彥一舒申斯克水電站650MW水輪機運行調(diào)查

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 運行情況及存在問題

第二節(jié) 8．17事故的發(fā)生及其過程

第四節(jié) 事故對人們的啟示

第五節(jié) 調(diào)查后記

第三篇 三峽水電站原型水輪機研究綜述

第二十二章 三峽水電站及三峽機組論證簡況

第二十三章 三峽電站5組不同設計的水輪機

第一節(jié) 綜述

第二節(jié) 水輪發(fā)電機組主要參數(shù)

第二十四章 三峽電站26臺水輪發(fā)電機組投入運行

第一節(jié) 26臺水輪發(fā)電機組投入運行時間

第二節(jié) 三峽機組5年運行的運行小時數(shù)和發(fā)電量

第三節(jié) 三峽水庫運行和過機泥沙狀況

第二十五章 三峽電站原型水輪機研究的重要性

第一節(jié) 需要回答是否有必要從國外進口機組

第二節(jié) 需要回答左岸原型水輪機能否安全運行

第三節(jié) 三峽左岸水輪機能否安全投產(chǎn)和穩(wěn)定運行

第四節(jié) 不同設計的5組水輪機臺旨否都安全運行

第二十六章 三峽電站原型水輪機研究范圍

第二十七章 三峽電站模型水輪機試驗研究

第一節(jié)左岸電站2組不同設汁水輪機的模型試驗

第二節(jié) 三峽電站右岸3組不同設計的水輪機模型試驗

第三節(jié) 三峽電站5組不同設計的水輪機的效率特性

第二十八章 三峽電站原型水輪機設計要點

第一節(jié) 三峽電站5組水輪機設計的主要相同和不同之處

第二節(jié) 水輪機與土建有關的幾何參數(shù)

第三節(jié) 三峽電站水輪機結構設計

第二十九章 三峽電站5組不同設計的水輪機現(xiàn)場缺陷修復

第三十章 三峽電站原型水輪機運行研究的初步結論

第一節(jié) 能量特性

第二節(jié) 空化特性

第三節(jié) 運行穩(wěn)定性

第三十一章 三峽電站原型水輪機運行研究的初步認識

第三十二章 水電機組行業(yè)關注的幾個問題

第一節(jié) 關于高部分負荷區(qū)的異常壓力脈動

第二節(jié) 關于比轉速和比速系數(shù)

第三節(jié) 關于負傾角葉片和“X”型葉片水輪機的選擇

第四節(jié) 關于汛期電量和出力裕度

第五節(jié) 關于不同設計技術的水輪機總體性能比較

第六節(jié) 關于提高額定水頭改善運行穩(wěn)定性的討論

參考文獻

原型水輪機研究是水輪機研究的三大方法之一．現(xiàn)代水輪機理論分析和模型試驗這兩種研究方法還不足以準確預測或由模型推斷原型的各種運行表象。原型水輪機運行條件真實，水的各種特性包括水中泥沙特性，不同運行工況的各種異?，F(xiàn)象如空化，磨損．以及電網(wǎng)對水電機組的運行要求等，與電力生產(chǎn)關系更加密切，原型水輪機運行研究十分必要，研究成果可直接應用于生產(chǎn)實踐。

本書內(nèi)容分為三篇。第一篇為原型水輪機專題分析研究．專題淪述了原型水輪機的研究方法，水輪機運行穩(wěn)定性，水輪機泥沙磨損對策，水輪機振動、裂紋成因和防護措施等。第二篇為原型水輪機運行調(diào)查研究，是作者在國內(nèi)外水電站原型水輪機運行狀況調(diào)查中獲取的真實資料，從中可了解不同水電站水輪機的運行狀況，也可了解同一水電站不同水輪機的運行狀況，為采用不同方法研究水輪機提供了真實、可靠的依據(jù)。第三篇為三峽水電站原型水輪機研究綜述，這是迄今研究原型水輪機規(guī)模最大、同比研究最深入、跟蹤研究時間最長，也是備受行業(yè)關注、對行業(yè)影響最大的原型水輪機運行研究。

《原型水輪機運行研究》可供從事水輪機研究、試驗和設計，水電站水力機械設計，水電廠水輪機運行，維護，電網(wǎng)運行調(diào)度的工程師，以及高等院校葉輪機械專業(yè)的師生使用。《原型水輪機運行研究》淪述的主要是混流式水輪機，亦可供其他型式水輪機原型研究參考，對從事水輪機材料包括涂層材料研究也有參考價值。

該書為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。全面介紹水輪機（包括沖擊式水輪機、貫流式水輪機、水泵水輪機）的工作原理，水輪機的主要過流部件及其水力設計，不同類型水輪機工作特性和選型設計，對水輪機空蝕和泥沙磨損、水力機組水力過渡過程、水輪機運行穩(wěn)定性等作了專題闡述。

《水輪機組運行與維護/國家骨干高職院校建設項目教材》根據(jù)國務院、教育部對高職高專人才培養(yǎng)規(guī)格的要求，以實現(xiàn)“工學結合”、現(xiàn)場“教-學-做”一體化教學為手段，以培養(yǎng)發(fā)展型技術技能人才為目標而編寫。本書所涉及的課程是高職高專水利機電類專業(yè)必修的一門專業(yè)核心課程。本書內(nèi)容包括水電站動力設備認知、水輪機組結構、水輪機組的運行、水輪機組的檢修和維護、水輪機組選型五個項目，21個典型工作任務。

本教材可作為高職高專水利機電類專業(yè)、水電站動力設備與管理、水電廠機電設備等專業(yè)的教材，也可供水電站、水泵站及其他相關單位從事水輪機組/水泵機組安裝、運行維護、檢修和調(diào)試方面工作的有關人員的培訓教材或參考書。

前言

1　緒論

1.1　水力發(fā)電與水輪機

1.2　水輪機的工作參數(shù)

1.3　水輪機的主要類型及結構

1.4　水輪機產(chǎn)品型號

1.5　現(xiàn)代水輪機的發(fā)展

習題與思考題

2　反擊式水輪機工作原理及特性

2.1　水流在轉輪中的運動

2.2　水輪機基本方程式

2.3　水輪機的最優(yōu)工況與非最優(yōu)工況

2.4　水輪機能量損失與效率

習題與思考題

3　水輪機的空化和空蝕

3.1　水輪機的空化和空蝕

3.2　水輪機的空化、空蝕類型及空蝕評定

3.3　反擊式水輪機的空化系數(shù)

3.4　水輪機的吸出高度與安裝高程

3.5　空腔空化對水輪機運行穩(wěn)定性的影響

3.6　水輪機的超空化

習題與思考題

4　水輪機的相似理論

4.1　水輪機的相似條件

4.2　水輪機的相似律及單位參數(shù)

4.3　水輪機比轉速

4.4　效率換算與單位參數(shù)修正

4.5　水輪機型譜

習題與思考題

5　水輪機的模型試驗與原型試驗

5.1　水輪機的模型試驗

5.2　水輪機模型能量試驗

5.3　水輪機模型空化試驗

5.4　高水頭水力試驗臺簡介

5.5　水輪機的原型試驗

5.6　水輪機裝置過渡過程現(xiàn)場試驗

習題與思考題

6　水輪機蝸殼

6.1　蝸殼中的水流運動規(guī)律

6.2　蝸殼的形式及主要參數(shù)的選擇

6.3　金屬蝸殼的水力計算

6.4　混凝土蝸殼的水力計算

6.5　座環(huán)的結構及水力計算

習題與思考題

7　水輪機導水機構

7.1　導水機構的工作原理

7.2　徑向式導水機構的結構

7.3　導水機構的傳動系統(tǒng)

7.4　導葉裝配

7.5　徑向式導水機構的幾何參數(shù)

7.6　導葉機構中的水力損失

7.7　導水機構受力分析和傳動計算

習題與思考題

8　水輪機轉輪

8.1　反擊式水輪機轉輪的工作原理

8.2　混流式水輪機轉輪的水力設計概述

8.3　混流式水輪機轉輪幾何參數(shù)

8.4　混流式水輪機的軸向力

8.5　軸流式水輪機轉輪的水力設計概述

8.6　軸流式轉輪的幾何參數(shù)

8.7　軸流式水輪機的軸向力特性

8.8　新型轉輪的設計研究

習題與思考題

9　水輪機尾水管

9.1　尾水管的工作原理及作用

9.2　尾水管的基本類型

9.3　尾水管中的水流運動及水力損失

9.4　尾水管的設計

9.5　窄高型尾水管設計

習題與思考題

10　沖擊式水輪機

10.1　沖擊式水輪機概述

10.2　切擊式水輪機工作原理及參數(shù)

10.3　切擊式水輪機的特性

10.4　切擊式水輪機的主要參數(shù)選擇

習題與思考題

11　貫流式水輪機

12　水泵水輪機

13　水輪機的特性曲線

14　水輪機的選型設計

15　水輪機運行

16　水輪機內(nèi)部流動的數(shù)值模擬

參考文獻 2100433B