原型水轮机运行研究

黄源芳， 广西容县人，1962年毕业于华中工学院(现华中科技大学)动力系水力机械制造专业。1981—1983年以教育部访问学者身份在美国宾州ALLISCHALMERS公司(现VOITH HYDRO INN)进修水轮机设计、制造、安装技术。　从事水电站水力机械设计、机电设计、机电技术与管理工作40多年来，先后负责葛洲坝、隔河岩、三峡等多项重大水电工程的机电设计和三峡工程机电技术和管理以及国家科技攻关项目。共获省、部级科技进步一、二等奖两项，在国内外刊物发表论文50余篇。

序言1

序言2

前言

第一篇 原型水轮机专题分析研究

第一章 原型水轮机的研究方法

第一节 水轮机研究方法概述

第二节 水力机械研究中“基于存在的事实”

第三节 基于“存在的事实”的研究方法

第四节 总结

第二章 低比速(长短叶片)转轮的运行稳定性研究

第一节 鲁布革水轮机

第二节 石板水轮机

第三节 波罗水轮机

第四节 结语

第三章 高比速混流式水轮机的水力稳定性问题

第一节 水头变幅与水力稳定性

第二节 额定水头的选择

第三节 运行工况和尾水管压力脉动

第四节 高部分负荷压力脉动

第五节 水力稳定的综合措施

第四章 大型混流式水轮发电机组运行稳定性分析

第一节 电气原因造成的机组运行不稳定

第二节 机械原因造成的机组运行不稳定

第三节 水力原因造成的机组运行不稳定

第四节 水轮机水力稳定性的改善途径

第五节 保障大型混流式水轮机结构可靠性的综合措施

第六节 机组运行稳定性的评价标准讨论

第五章 混流式水轮机启动过程中水力弹性振动引起的转轮裂纹

第一节 综述

第二节 调查和分析

第三节 原因分析及处理

第四节 停机过程中卡门涡引起的振动

第五节 大流量区正常运行时卡门涡引起的振动

第六节 结论

第六章 混流式水轮机转轮裂纹的原因及预防措施

第一节 转轮裂纹的产生原因

第二节 裂纹处理与预防措施

第三节 关于转轮残余应力问题的讨论

第四节 可靠性工程在混流式水轮机转轮设计上的应用

第五节 结论

第七章 原型水轮机泥沙磨损的对策

第一节 河流泥沙与水轮机磨损

第二节 影响原型水轮机泥沙磨损的诸多因素

第三节 工程设计需考虑有利于减少泥沙磨损

第四节 水轮机设计需充分考虑泥沙磨损

第五节 电站运行方式要有利于研究、减少水轮机磨损

第六节 重视对过机泥沙和水轮机磨损状况的研究

第七节 提高水轮机泥沙磨损研究和实践的集成化水平

第二篇 原型水轮机运行调查研究

第八章 大型混流式水轮机运行调查禾口稳定性评论

第一节 综述

第二节 水轮机的运行状况

第三节 水轮机在运行中出现的主要问题

第四节 混流式水轮机运行稳定性的讨论

第五节 对三峡左岸电站机组稳定性运行的认识和建议

第六节 对三峡右岸水轮发电机组招标采购文件编制的建议

第九章 美国大古力三座发电厂房水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 第一、二厂房水轮机调查

第三节 第三厂房611．5MW和713MW水轮机状况调查

第四节 讨论

第十章 巴基斯坦塔贝拉水电站440MW水轮机运行调查

第一节 塔贝拉工程

第三节 塔贝拉11~14号水轮机设计情况

第四节 塔贝拉11~14号水轮机运行情况

第五节 对三峡工程的启示

第十一章 湖南五强溪水电站248MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 水轮机运行情况

第三节 结沦及对三峡工程的启示

第十二章 湖南江垭水电站102MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 机组运行简况

第三节 水轮机的运行稳定性

第四节 关于转轮裂纹

第五节 水轮机的其他问题

第六节 对三峡工程的启示

第十三章 云南大朝山229MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 转轮叶片裂纹及处理

第三节 结论及讨论

第十四章 贵州天生桥一级水电站310MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 水轮发电机组

第三节 水轮机模型验收试验

第四节 运行情况及存在的主要问题

第五节 天生桥一级水电站振动原因分析

第六节 对三峡工程的启示

第十五章 广西岩滩水电站308．7MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 机组主要参数

第三节 水轮机设计特点

第四节 模型验收试验

第五节 运行情况及存在的问题

第六节 小结和讨论

第七节 对三峡工程的启示

第十六章 四川二滩水电站561MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 电站及机组主要参数

第三节 水轮机性能

第四节 水轮机结构特点

第五节 机组设计制造安装运行中出现的主要问题

第六节 机组运行稳定性

第七节 小结与讨论

第八节 对三峡工程的启示

第十七章 青海李家峡水电站408．2MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 电站及机组主要参数

第三节 水轮机性能及机组结构特点

第四节 机组设计、制造、安装、运行中出现的主要问题

第五节 机组运行稳定性

第六节 小结；勺讨论

第七节 对三峡工程机组的启示

第十八章 山西万家寨水电站183．7MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 机组主要参数

第三节 机组制造情况

第四节 模型试验结果简介

第五节 抗磨损措施

第六节 运行情况和主要问题

第七节 存在问题的原因初步分析

第八节 对三峡的启示

第十九章 河南小浪底电站306MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 水轮发电机组主要参数

第三节 水轮机设计特点

第四节 模型验收试验结果

第五节 转轮结构及制造

第六节 机组初期运行中的异常现象及转轮裂纹

第七节 原因查找及现场测试

第八节 原因分析及处理

第九节 机组运行情况考察

第十节 对三峡工程的启示

第二十章 湖北隔河岩水电站310MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 水轮发电机组主要参数

第三节 合同中对水轮机性能的规定

第四节 水轮机模型试验

第五节 水轮机结构

第六节 水轮机运行情况

第七节 水轮机的检修情况

第八节 水轮机的稳定性能

第九节 对隔河岩水电站水轮机的讨论

第十节 对三峡左岸电站水轮机的启示

第二十一章 俄罗斯萨彦一舒申斯克水电站650MW水轮机运行调查

第一节 综述

第二节 运行情况及存在问题

第二节 8．17事故的发生及其过程

第四节 事故对人们的启示

第五节 调查后记

第三篇 三峡水电站原型水轮机研究综述

第二十二章 三峡水电站及三峡机组论证简况

第二十三章 三峡电站5组不同设计的水轮机

第一节 综述

第二节 水轮发电机组主要参数

第二十四章 三峡电站26台水轮发电机组投入运行

第一节 26台水轮发电机组投入运行时间

第二节 三峡机组5年运行的运行小时数和发电量

第三节 三峡水库运行和过机泥沙状况

第二十五章 三峡电站原型水轮机研究的重要性

第一节 需要回答是否有必要从国外进口机组

第二节 需要回答左岸原型水轮机能否安全运行

第三节 三峡左岸水轮机能否安全投产和稳定运行

第四节 不同设计的5组水轮机台旨否都安全运行

第二十六章 三峡电站原型水轮机研究范围

第二十七章 三峡电站模型水轮机试验研究

第一节左岸电站2组不同设汁水轮机的模型试验

第二节 三峡电站右岸3组不同设计的水轮机模型试验

第三节 三峡电站5组不同设计的水轮机的效率特性

第二十八章 三峡电站原型水轮机设计要点

第一节 三峡电站5组水轮机设计的主要相同和不同之处

第二节 水轮机与土建有关的几何参数

第三节 三峡电站水轮机结构设计

第二十九章 三峡电站5组不同设计的水轮机现场缺陷修复

第三十章 三峡电站原型水轮机运行研究的初步结论

第一节 能量特性

第二节 空化特性

第三节 运行稳定性

第三十一章 三峡电站原型水轮机运行研究的初步认识

第三十二章 水电机组行业关注的几个问题

第一节 关于高部分负荷区的异常压力脉动

第二节 关于比转速和比速系数

第三节 关于负倾角叶片和“X”型叶片水轮机的选择

第四节 关于汛期电量和出力裕度

第五节 关于不同设计技术的水轮机总体性能比较

第六节 关于提高额定水头改善运行稳定性的讨论

参考文献

原型水轮机研究是水轮机研究的三大方法之一．现代水轮机理论分析和模型试验这两种研究方法还不足以准确预测或由模型推断原型的各种运行表象。原型水轮机运行条件真实，水的各种特性包括水中泥沙特性，不同运行工况的各种异常现象如空化，磨损．以及电网对水电机组的运行要求等，与电力生产关系更加密切，原型水轮机运行研究十分必要，研究成果可直接应用于生产实践。

本书内容分为三篇。第一篇为原型水轮机专题分析研究．专题沦述了原型水轮机的研究方法，水轮机运行稳定性，水轮机泥沙磨损对策，水轮机振动、裂纹成因和防护措施等。第二篇为原型水轮机运行调查研究，是作者在国内外水电站原型水轮机运行状况调查中获取的真实资料，从中可了解不同水电站水轮机的运行状况，也可了解同一水电站不同水轮机的运行状况，为采用不同方法研究水轮机提供了真实、可靠的依据。第三篇为三峡水电站原型水轮机研究综述，这是迄今研究原型水轮机规模最大、同比研究最深入、跟踪研究时间最长，也是备受行业关注、对行业影响最大的原型水轮机运行研究。

《原型水轮机运行研究》可供从事水轮机研究、试验和设计，水电站水力机械设计，水电厂水轮机运行，维护，电网运行调度的工程师，以及高等院校叶轮机械专业的师生使用。《原型水轮机运行研究》沦述的主要是混流式水轮机，亦可供其他型式水轮机原型研究参考，对从事水轮机材料包括涂层材料研究也有参考价值。

该书为普通高等教育“十一五”规划教材。全面介绍水轮机（包括冲击式水轮机、贯流式水轮机、水泵水轮机）的工作原理，水轮机的主要过流部件及其水力设计，不同类型水轮机工作特性和选型设计，对水轮机空蚀和泥沙磨损、水力机组水力过渡过程、水轮机运行稳定性等作了专题阐述。

《水轮机组运行与维护/国家骨干高职院校建设项目教材》根据国务院、教育部对高职高专人才培养规格的要求，以实现“工学结合”、现场“教-学-做”一体化教学为手段，以培养发展型技术技能人才为目标而编写。本书所涉及的课程是高职高专水利机电类专业必修的一门专业核心课程。本书内容包括水电站动力设备认知、水轮机组结构、水轮机组的运行、水轮机组的检修和维护、水轮机组选型五个项目，21个典型工作任务。

本教材可作为高职高专水利机电类专业、水电站动力设备与管理、水电厂机电设备等专业的教材，也可供水电站、水泵站及其他相关单位从事水轮机组/水泵机组安装、运行维护、检修和调试方面工作的有关人员的培训教材或参考书。

前言

1　绪论

1.1　水力发电与水轮机

1.2　水轮机的工作参数

1.3　水轮机的主要类型及结构

1.4　水轮机产品型号

1.5　现代水轮机的发展

习题与思考题

2　反击式水轮机工作原理及特性

2.1　水流在转轮中的运动

2.2　水轮机基本方程式

2.3　水轮机的最优工况与非最优工况

2.4　水轮机能量损失与效率

习题与思考题

3　水轮机的空化和空蚀

3.1　水轮机的空化和空蚀

3.2　水轮机的空化、空蚀类型及空蚀评定

3.3　反击式水轮机的空化系数

3.4　水轮机的吸出高度与安装高程

3.5　空腔空化对水轮机运行稳定性的影响

3.6　水轮机的超空化

习题与思考题

4　水轮机的相似理论

4.1　水轮机的相似条件

4.2　水轮机的相似律及单位参数

4.3　水轮机比转速

4.4　效率换算与单位参数修正

4.5　水轮机型谱

习题与思考题

5　水轮机的模型试验与原型试验

5.1　水轮机的模型试验

5.2　水轮机模型能量试验

5.3　水轮机模型空化试验

5.4　高水头水力试验台简介

5.5　水轮机的原型试验

5.6　水轮机装置过渡过程现场试验

习题与思考题

6　水轮机蜗壳

6.1　蜗壳中的水流运动规律

6.2　蜗壳的形式及主要参数的选择

6.3　金属蜗壳的水力计算

6.4　混凝土蜗壳的水力计算

6.5　座环的结构及水力计算

习题与思考题

7　水轮机导水机构

7.1　导水机构的工作原理

7.2　径向式导水机构的结构

7.3　导水机构的传动系统

7.4　导叶装配

7.5　径向式导水机构的几何参数

7.6　导叶机构中的水力损失

7.7　导水机构受力分析和传动计算

习题与思考题

8　水轮机转轮

8.1　反击式水轮机转轮的工作原理

8.2　混流式水轮机转轮的水力设计概述

8.3　混流式水轮机转轮几何参数

8.4　混流式水轮机的轴向力

8.5　轴流式水轮机转轮的水力设计概述

8.6　轴流式转轮的几何参数

8.7　轴流式水轮机的轴向力特性

8.8　新型转轮的设计研究

习题与思考题

9　水轮机尾水管

9.1　尾水管的工作原理及作用

9.2　尾水管的基本类型

9.3　尾水管中的水流运动及水力损失

9.4　尾水管的设计

9.5　窄高型尾水管设计

习题与思考题

10　冲击式水轮机

10.1　冲击式水轮机概述

10.2　切击式水轮机工作原理及参数

10.3　切击式水轮机的特性

10.4　切击式水轮机的主要参数选择

习题与思考题

11　贯流式水轮机

12　水泵水轮机

13　水轮机的特性曲线

14　水轮机的选型设计

15　水轮机运行

16　水轮机内部流动的数值模拟

参考文献 2100433B