[发明专利]用于测试水泵水轮机活动导叶压力及压力脉动的布线方法

说明书

本发明涉及一种用于测试水泵水轮机活动导叶压力及压力脉动的布线方法，包括以下步骤：1)选择一个或多个流道作为测量目标，并确定构成各测量目标流道的两相邻活动导叶；2)在其中一活动导叶正面和另一活动导叶背面布置传感器芯片槽和芯片引线槽；3)在两活动导叶内部布置凹形槽以及活动导叶引线斜孔和引线孔；4)在两活动导叶中心轴心处设置导叶轴引线孔；5)分别在两活动导叶的凹形槽底部布置一凹形槽盖板；6)将各压力传感器放置在各传感器芯片槽内，传感器引线引出至外部设备；7)对各槽及缝隙进行密封，并将凹形槽盖板与活动导叶底部螺栓连接，完成布线。本发明可以广泛应用于水泵水轮机活动导叶压力测试中。

技术领域

本发明属于水轮机活动导叶压力测试领域，特别是涉及一种用于测试水泵水轮机活动导叶压力及压力脉动的布线方法。

背景技术

对于水泵水轮机，活动导叶是重要的过流部件，起到了承上启下的作用。当水泵水轮机处于水轮机工况时，活动导叶引导水流沿圆周方向均匀地流入转轮，同时通过活动导叶开度的变化调节流量，实现对水轮机工况负荷的调节；当水泵水轮机处于水泵工况时，活动导叶起到引导水流均匀进入固定导叶流入压出室的作用，同时在变速调节的水泵水轮机中通过活动导叶开度的变化，实现对水泵工况负荷的调节，起到快速响应电网负荷变化的需求。

目前水泵水轮机组普遍采用的设计思路为以水泵工况进行水力设计，水轮机工况进行校核、验证。实践证明通过该设计方法可保证水泵水轮机组在大部分运行区域效率较高，运行稳定，但是水轮机、泵工况外特性曲线和水泵水轮机组的全特性曲线均显示在某些区域存在不稳定运行区，即水轮机工况低水头启动“S”特性区和泵工况非稳态驼峰区。在水轮机工况低水头启动过程中存在“S”特性区，水轮机工况的空载启动不稳定发生在S特性区，会导致机组启动并网困难，目前许多抽水蓄能电站因S特性而出现无法并网的现象，如宝泉、天荒坪等抽水蓄能电站；从水泵水轮机全特性曲线可知，水泵水轮机在泵工况运行时，当系统特性曲线穿过泵工况外特性曲线的驼峰区，与泵工况特性曲线的交点处于负斜率区时，泵工况运行安全性降低，不稳定性提高，可能导致泵工况启动过程中机组输入功率剧烈摆动，输水系统剧烈震动，严重时可能引发发电机组或输水系统的损坏。

研究表明，水泵水轮机组“S”特性的产生与转轮叶片间以及转轮与活动导叶之间无叶区内的回流涡有关，无叶区的压力脉动是整个水泵水轮机组中压力脉动振幅最高的区域。而水泵水轮机泵工况特性曲线驼峰区的形成与转轮进口处的复杂漩涡流动及活动导叶区的复杂分离流动有关。然而，活动导叶区、无叶区流态复杂，虽然随着数值分析方法的进展和计算机技术的提高，水力机械三维湍流的数值模拟越来越精确，但是数值模拟的计算结果仍需要实验研究来验证。目前试验研究主要集中在活动导叶与转轮间的无叶区域，对活动导叶的表面压力及压力脉动特性的关注较少。

对无叶区域的实验研究，通常采用在模型机或真机上布置压力传感器，随着水泵水轮机组向高水头、大容量方向的发展，对机组的稳定运行提出更高要求，仅对无叶区域进行压力测量，对分析压力脉动产生的原因造成了困难，需要掌握更大范围特别是与之相邻的活动导叶区域压力分布及脉动情况，才能进一步在水力设计中抑制压力脉动产生根源。这样对于模型试验提出了更高要求，为探究“S”特性区及“驼峰区”的导叶区域内部流动机理，应开展活动导叶区域压力及压力脉动研究，与无叶区的压力测量相互结合，在掌握更多基础数据的基础上，对水泵水轮机压力脉动的全貌特性进行分析，对于提高水泵水轮机组的稳定性至关重要。这样需要在可转动的活动导叶上布置高精度压力传感器，通过高精度压力传感器将采集的测点处数据传输至数据采集系统。如何实现布置测点时尽量不干涉流道内水流真实流态，保证采集数据的真实性和准确性，使测量结果能真实反应活动导叶区域压力脉动特性，是目前实验研究的难点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于测试水泵水轮机活动导叶压力及压力脉动的布线方法，该方法能够尽量不干涉活动导叶区域水流流态，同时真实反应该活动导叶区域的绝对压力及压力脉动特性。