贯流式水轮机调速器的机械结构和液压系统设计具有一定的特殊性。为提高贯流式水轮机调速器的控制性能,以重庆潼南水电站的贯流式水轮机调速器为研究对象,对其机械结构和液压系统进行设计。首先,介绍了新设计的调速器液压系统的主要机械元件及其主要调节功能和特点。然后,重点分析了具有自复中功能的主配压阀和满足贯流式水轮机组关闭要求的事故配压阀的结构与功能;同时,提出了一种基于流量与压降关系的主配压阀选型设计方法,并对其衬套控制窗口的形状进行了分析。最后,通过调速器现场性能试验验证了其机械结构和液压系统设计的合理性。研究结果可为水轮机调速器及液压系统的设计提供参考。

贯流式水轮发电机组在低水头水力资源开发利用中使用广泛,贯流式机组分为全贯流式、灯泡贯流式、竖井贯流式和轴伸贯流式。竖井贯流式机组具有水头低,单位流量大、结构简单、造价低廉,水工结构紧凑、土建投资较少等优点,贯流式机组主轴密封漏水一直是运行故障中的突出问题,对机组安全运行存在较大隐患。在原有结构的基础上,尝试使用骨架油封替代原密封装置。使用NOK系列骨架油封有效解决贯流式机组工作密封漏水问题、延长检修周期,取得良好效果。

研究灯泡贯流式水轮机在低水头工况下的内流特性,以南平电站贯流式水轮机为研究对象,利用RNG k-ε湍流模型对全流道进行了数值计算,分析在低水头工况下机组全流道流动情况,并定量分析了转轮的径向力分布情况。结果表明:南平贯流式水轮机在低水头的工况下,机组内部流动紊乱,在尾水管中存在大量的涡,导致机组在运行不稳定;在低水头小开度工况会导致机组出力不足,在大开度工况下造成机组效率较低,对电站水资源造成浪费。贯流式水轮机偏离协联工况时会造成转轮区域径向力的不平衡,将会引起机组运行运行过程中的振动和噪声,甚至引起转轮叶片的裂纹,将会降低电站的安全性和经济性。则水电站运行中要做好水情预测,及时调节水轮机导叶和桨叶开度,提高电站水能利用率。