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新型潮汐双向竖井贯流式水轮机能量特性研究

文档名称:新型潮汐双向竖井贯流式水轮机能量特性研究
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上传者:plm123456
添加时间:2019/05/21
内容摘要:
2013年2月
South-to-north Water Transfers and Water Science &
doi:10.3724/SP.J.1201.2013.01066
新型潮汐双向竖井贯流式水轮机能量特性研究
郑源,吴春旺,牟敏,杨春霞
(河海大学a.能源与电气学院;b.水利水电学院,南京210098)
摘要:为了研究某潮汐电站开发的新型高效低水头大流量双向竖井贯流式水轮机的能量特性,进行了模型试验与数
值模拟计算。在模型试验中测试了水轮机正反两向、不同叶片安放角、不同导叶开度下的水头、流量和扭矩等参数
绘制了水轮机模型综合特性曲线,并与数值模拟结果进行了对比。试验结果表明,水轮机额定工況下,正向效率可
达89.68%,反向效率可达84.08%,满足该潮汐电站运行要求;数值模拟结果与试验结果吻合,验证了数值模拟的
可靠性,同时通过将换算后的原型试验结果与CFD数值模拟结果进行对比发现,在偏离设计工况点但是保持额定
水头不变时,改变导叶开度引起的流量变化比改变叶片安放角引起的流量变化对数偵模拟结果的偏差影响略大。
关键词:贯流式水轮机;能量特性;双向;低水头;潮シ;竖井
中图分类号:TK733.8文献标识码:A文章编号:1672-1683(2013)01-0605
Research on Energy Characteristics of New-type Bidirectional Shaft Tubular Turbine
ZHENG Yuan*, WU Chun-wang, MUJ Min", YANG Chun-xiab
(a College of Energy and Electrical Engineering
b, College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai Universily, Nanjing 210098, China)
Abstract: In order to research the energy characteristics of the new type, high efficiency, low head, large discharge, bidirectional
haft tubular turbine for a tidal power station, the mode test and numerical simulation were employed. The parameters such as
the head, discharge, and torque under different conditions of positive and negative directions, turbine blade angles, and guide vane
openings of the shaft tubular turbine were determined and used to draw the synthetic characteristic curve of the turbine model
which was compared with the numerical simulation results. The test results indicated that the positive and reverse efficiency of
the turbine can reach 89. 68% and 84.08%, respectively under the standard running conditions, which can satisfy the operation
requirements of tidal power station. The test results were similar to the numerical simulation results, which validated the relia
bility of numerical simulation. In addition, comparing the prototype test results and CFD)numerical simulation results, we found
that when the designed point is deviated but the rated head is the same, the discharge variation caused by the changing of the
guide vane opening has more effects on the numerical simulation results than that caused by the changing of the blade angle
Key words: tubular turbine; energy characteristic; bidirectional; low head; tidal; shaft
潮汐能作为蕴藏在海洋中的一种可再生资源,蕴彍量非
近几年来,灯泡贯流式机组及轴伸贯流式机组在我国低
常巨大,世界海洋能蕴疲量约为20亿kW.可开发利用的容量水头资源的开发中获得了广泛应用。然而,同属于贯流式机
达8亿k,开发潜力巨大。潮汐能是可再生、无污染的洁净组之一的竖井贯流式机组在我国只有数量极少的小容量机
能源,与常规水电能源发电站相比,开发优势明显。目前,世界组在运行。竖井贯流式水轮发电机组,因竖井顶部是敞开
上潮汐能资源较丰富的国家几乎都在进行开发利用研究。
的,所以发电机、齿轮增速器等大部件可以直接从竖井坑吊
据对全国可开发装机容量200kW以上的424处港湾坝进吊出,结构简单、安装、维护方便,水力性能优良,造价便
址的调查资料表明,我国的潮汐能蕴含量为1.1亿kW,可开发宜。其得不到开发、推广使用的主要原因是对竖井贯流式机
总装机容量为2179万kW,年发电量624亿kW?h,容量在500组的流道设计、机组总体的结构型式、采用增速器的连接方
kW以上的站点共191处,可开发总装机容量为2158kW
式及双调结构的受油器布置如何解决等关键技术缺乏深入
收稿日期:2012-11-19修回日期:2013-01-04网络出版时间:2013-01-2
网络出版地址http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1334.TV.20130124.1128.008.html
基金项目:海洋可再生能源专项资金项目( GAME2011CX02)
作者简介:郑源(1964-),男,山东日照人,教授,博士,从事流体机械及工程研究。F-mail: zhengyuan@hhu.cdu,cn
66·试研究
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