灯泡式水轮机增容改造计算结果分析

根据模型机组所选计算参数，在原流道中代入新设计的导叶、转轮叶片，结果水轮机出力达不到电站要求增容20%的要求。

为此将流道直径由φ5500mm增至φ6000mm。修改后的流道三维模型如图3-39所示，重新计算结果如表3-13所示。

图3-39　修改后灯泡贯流式水轮机流道三维图（单位：mm）

表3-13　灯泡贯流式水轮机流道改造后12个典型工况的能量特性

续表

在流道改造后和代入新设计的导叶、转轮叶片的灯泡式水轮机，通过计算结果表明，在额定水头H r=4.9m（工况8）时，水轮机出力可到2.48MW，超过电站增容要求2.258MW；最小水头H min=3.0m（工况3）出力可到1.23MW；最大水头H max=5.5m（工况12），出力可达到2.92MW，超过电站增容要求值2.58MW。

对灯泡贯流式水轮机改造流道后进行数值模拟分析，显示整体流道的流动状态。分别选取最小水头、额定水头和最大水头下的较优工况，对应表3-13中的工况2（最小水头）、工况6（额定水头）和工况10（最大水头），通过导叶和桨叶进出口的流动状态显示，分析导叶和桨叶的能量性能。流动显示如图3-40～图3-48所示。

图3-40　水轮机改造流道最小水头工况流线分布

图3-41　水轮机改造流道活动导叶不同柱面展开面流线分布（最小水头工况）

图3-42　水轮机改造流道转轮叶片不同柱面展开面流线分布（最小水头工况）(www.xing528.com)

图3-43　水轮机改造流道额定水头工况流线分布

图3-44　水轮机改造流道活动导叶不同柱面展开面流线分布（额定水头工况）

图3-45　水轮机改造流道转轮叶片不同柱面展开面流线分布（额定水头工况）

图3-46　水轮机改造流道最大水头工况流线分布

图3-47　水轮机改造流道活动导叶不同柱面展开面流线分布（最大水头工况）

图3-48　水轮机改造流道转轮叶片不同柱面展开面流线分布（最大水头工况）

（1）最小水头工况流动显示。最小水头工况的流动显示，整体流道的相对流线分布如图3-40所示，整体流动状态良好，尾水管的流线分布不光顺，靠近出口段流线旋转前行。图3-41和图3 42分别显示了活动导叶和转轮叶片在不同柱面展开面上的流线分布，可以看出流动均匀，叶片进口冲角不大，流线分布合理。

（2）额定水头工况流动显示。额定水头工况的流动显示图3-43～图3-45，整体流道的流线分布于图3-43中，尾水管内部的流动相对不均匀，活动导叶和转轮叶片在不同柱面展开面上的流线，显示整体流态合理，导叶区和桨叶区的能量特性较好。

（3）最大水头工况流动显示。最大水头工况的流动显示图3-46、图3-47、图3-49，尾水管内部流线旋转前行，出口段附近存在回流，导叶区和桨叶区流动状态良好，叶片进口冲角不大，能量特性较好。

流动显示总体说明，改造流道后的流动状态较好，能量特性得以保证，且达到了电站要求的增容值。