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混流可逆式转轮轴向水推力研究 戴勇峰1 ,王 海1 ,张克危1 ,郑莉媛1 ,游光华2 ,孔令华2 ,朱兴兵2 ,楼 勇2 (11 华中科技大学能源与动力学院 ,武汉 430074 ; 21 天荒坪抽水蓄能电厂 ,浙江天荒坪 313300) 摘 要 : 可逆式转轮 (低比速混流式转轮) 在运行中受到的轴向水推力影响到机组的轴向位置稳定性 、直接影响机组的 安全运行 ,这是可逆式机组在运行中至今未被引起重视的问题 。本文结合天荒坪可逆式转轮运用理论分析与计算以及 现场测量的方法研究了影响轴向水推力的一些因素 。 关键词 : 可逆式转轮 ; 轴向水推力 ;现场试验 中图分类号 : TV73411 文献标识码 : A Research on axial hydra ulic thrust of francis pump2turbine′s runner DAI Yongfeng1 ,WANG Hai1 ,ZHANG Kewei1 ,ZHENG Liyuan1 YOU Guanghua2 , KONG Linghua2 ,ZHU Xingbing2 ,LOU Yong2 (11 Energy and power engineering school , Huazhong University of Science Technology , Wuhan 430074 ; 21 Tianhuangping pumped2storage hydro plant , Tianhuangping 313300) Abstract : Pump2turbine runner ( low specifie speed Francis turbine) in operation is subjected to axial hydraulic thrust ,this force has an impact on the stabilization of the generator set′s axial position ,and has a direct effect ,which have not been paid enough attention ,on the safe operation of the set . Using theortical analysis calculation and field measurement ,also considering Tianhuangping pump2turbine runner ,this paper has examined several factors that have effects on axial hydraulic thrust . Key words : pump2turbine runner ;axial hydraulic thrust ; field test 问题的提出 水轮机组运行中作用于转子部件上的轴向力包括转子的重力 、电磁力和水推力 。其中 ,重力的方向是向下 的 ;电磁力只在转子与定子轴向不对中时产生 ,且转子偏低时电磁力方向向上 ,转子偏高时其方向向下 ;而作用在 低比速混流可逆式水轮机转轮上的水推力较为复杂 。一般情况下 ,作用于转轮上水推力为正值 ( 水推力向下为 正 、向上为负) ,即 ,水推力增加了推力轴承的载荷 、也增加了推力轴承所消耗的摩擦功率 。转轮设计中通常采取 适当措施 ,例如设置平衡孔 (或平衡管) 和减压板等降低轴向水推力的大小 。但是 ,如果无法得到轴向力的精确数 值 ,则这些措施的效果就难以得到合理的评价 。而且 ,如果采取的减小轴向水推力的措施不当 ,轴向水推力有可 能为负值 (方向向上) 、若超过转子重量 ,则有可能造成运行中出现机组抬起现象 ,直接影响机组安全运行 。 目前通常采用公式 1 π K 4 D1 Hmax FW = 估算轴向水推力的大小 ,其中的系数 K 由模型试验获得 。但是 ,由于难以保证模型与真机的完全力学相似 ,所以 该公式所得的结果并不总是可靠的 。 由于作用于可逆式 (低比速混流式) 转轮上的轴向水推力的数值对于水轮机的设计和运行都是一个不能忽视 的重要数据 ,无论是在转轮的设计阶段还是运行阶段 ,获得轴向水推力的确切数值以及影响轴向水推力的因素都 是非常重要的 。华中科技大学与天荒坪抽水蓄能电厂对天荒坪机组的轴向水推力进行了真机试验研究及理论计 算方法的研究 。研究结果证明 ,用实测水压数据进行的轴向水推力分析计算的结果与水推力实测数据十分接近 。 本文是这项研究的小结 。本文研究的结果 ,对可逆式 (及低比速混