混流式水轮机尾水管内部流场的piv测试

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1、混流式水轮机尾水管内部流场的PIV测试　　摘要：在水轮机的使用中，水流阻塞是一种常见的现象，水流阻塞导致水管的流速出现降低，造成机械性能的下降。本文从粒子成像技术来向大家展示混流式水轮机尾水管内部流场。为水轮机的设计改造提出相应的意见。　　关键词：混流式水轮机；尾水管；流场；PIV测试　　涡流机的尾水管的控制水流场的主要影响因素，做好为流管的设计能偶有效的提高混流管的流水速度。为了提高速度优化设计采用PIV（粒子成像技术）测试手法，做好相应的水流图像，合理控制涡轮。　　1水轮机涡流5　　水轮机的涡流技术与我们马桶的涡流技术有着非常相似的结构，都是通过水的高速旋转

2、形成涡流，但是不同的是马桶的涡流是用于使水更有冲击力，能够把污物冲走，对于水轮机的涡流则是为了让水有着更快的流速，让单位时间通过的水的体积更多。对于涡流的使用中，涡流的主要有两个作用，第一个作用就是提高流速，同时如果水流通过旋转的方式会很大程度的减少水流的相互冲击，减少水流能量的损失。第二个作用主要是保证在封闭的空间内，因为涡流是基于漩涡设计的，所以周围会留有空洞，这就提供了换气的流动。一个明显的例子就是我们到出一瓶矿泉水中的水，垂直的倾倒的方式会不断向上翻气泡，从而影响速度，而倾斜的时候让水高不高于瓶口，倾倒速度会更快。涡流也是同理，水轮机是一个相对封闭的环境

3、，所以在输送水的时候应该留出一个空气的通道，而涡流就是最好的输水模型。　　2尾水管PIV测试　　为了验证尾水管的设计的有效性采用粒子成像技术（PIV测试），这项技术特点就能能够捕捉一瞬间的平面内的速度矢量情况，在立体成像技术的优点是能够快速的收集到速度信息，但并用矢量表示，缺点在于不是实现三维立体的矢量描述。在粒子成像技术是用是需要超高动态摄像机的记录工作，一般是采用CCD和COMS这两种摄像机记录。在记录后需要专业的软件进行速度矢量的分布图计算。在数小时后就能得到矢量图纸。　　3混流式水轮机尾水管内部流场的PIV测试矢量图分析　　混流式水轮机尾水管内部流场的P

4、IV测试矢量图如图1所示、在坐标（150，130）左右是涡流的重心，涡流的重心成黑色，向量线密集，这就说明了在漩涡的重心水流量最快，同时水密集。但是按照我们之前所说的治疗要求，涡流是按照漩涡设计的，所以涡流的中心应该是空气的通道，所以重心应该呈白色，但是从图上看出，并没有相应的白色区域，同时在水流的加速的过程中，呈现了加速不均与的情况，涡流的整体偏下，用时靠近下方的水流流速快。而上方相比下方水加速很慢，在漩涡的整体来说呈现不规则的现象。第三在图像的右上方水流几乎没动，这就说明涡流的设计有着严重的缺陷，需要增加尾水管的直径，然后将涡流更加均匀。　　4涡流的设计的基

5、本原则　　4.1保护空气的通道5　　保护空气的通道是非常重要的，因为不管水流多快都是没有大气压的力量大的，大气压的力量是在单位平方厘米上有着2000kg的压力，也就是是说在指甲盖那么大的距离上，空气的压力是一头大象那么大。所以强大的压力一定会影响水的流速，所以增加空气的通道就是非常中的方向，具体的方式可以在接近最窄处的时候增加扰流板，然后水的在会在中间形成一个空气的通道。　　4.2扩大涡流的面积　　根据混流式水轮机尾水管内部流场的PIV测试矢量图现实涡流的面积没有到达设备面积的一般，所以需要增加水流的面积提高涡流的水平。想要做到这一点就要在尾管的弧度面积上做出更

6、改，弧度更加自然产生涡流的面积更大。　　5水轮机故障的预防　　水轮机是由各种机械部件组合而成，是将水能转换成机械能的设备，是发电机组的原动力。水轮机在运行中由于高压水流的冲击而高速旋转，难免会产生机械磨损和振动，出现各种意想不到的故障在所难免。为了避免和减少水轮机故障，实现水力发电站的经济目的，提升水利发电站的社会效益，必然要认真细致地分析水轮机出现各种故障的成因，合理有效的加以预防，安全科学的予以处理。5　　安全生产，预防为主，合理科学的预防，是减少事故发生最有效的措施。根据发电机组运行的实际情况和本人多年积累的经验，总结几条预防方针：（1）建设一座发电站，从

7、设计、设备选型、安装、调试各个环节严格把关，结合电站及电网的实际情况，选择合格稳定的设备，合理搭配各类报警信号、操作方式、保护装置及自动装置。（2）加强职工队伍的素质教育、安全教育和业务培训。（3）建立健全的安全管理制度、运行值班制度、设备缺陷记录制度及适合电站需要的各种制度。（4）编制适合电站生产需要的运行规程和操作典票，制定各类事故预想和事故处理预案，平时加强反事故演习。　　6水轮机运行中出现故障的处理方法　　6.1机组过速的处理方法　　（1）当机组出现过速的时候，切莫心慌，应保持冷清，沉着应对。（2）在运行过程中，突然失去负荷，首先应监视过速保护装置能否正

8、常动作，若过速保护拒动或