水轮机固定导叶钝边出水边卡门涡频率预估方法
【专利摘要】本发明涉及一种水轮机固定导叶钝边出水边卡门涡频率预估方法。测量水轮机固定导叶的出水边夹角、出水边钝边厚度、出水边分布直径、出口角和高度等基本参数。利用流速计算公式，计算水轮机固定导叶出水边流速范围。利用水轮机固定导叶钝边出水边的斯特鲁哈尔数计算公式，计算针对特定固定导叶翼型的斯特鲁哈尔数。基于上述参数，利用经典公式计算固定导叶出水边卡门涡频率。该方法的优点是：水轮机固定导叶钝边出水边斯特鲁哈尔数计算公式可以有针对性的预估特定固定导叶翼型的斯特鲁哈尔数，能够显著提高水轮机固定导叶钝边出水边卡门涡频率预估的准确性，满足在设计阶段消除卡门涡共振危险的设计要求，对保证水轮机安全稳定运行具有重要意义。
【专利说明】
水轮机固定导叶钟边出水边卡口满频率预估方法
技术领域：
[0001] 本发明设及水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估方法。
【背景技术】：
[0002] 固定导叶是水轮机主要过流部件之一，在水轮机运行过程中，存在固定导叶出水 边设计不合理而引起卡口满共振的可能。卡口满共振会引起水轮机振动、噪声增大，甚至使 固定导叶发生破坏、严重危害水轮机安全运行，因此必须对水轮机固定导叶出水边卡口满 频率进行预估，并与固定导叶水中固有频率进行对比，确保两者相互避开，避免共振发生。
[0003] 目前，在水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估时，通常利用卡口满频率理 论公式进行计算，公式中的斯特鲁哈尔数通常采用圆形截面的斯特鲁哈尔数取值。
[0004] 运种水轮机固定导叶出水边卡口满频率预估方法的缺点是：圆形截面的斯特鲁哈 尔数并不适合于水轮机固定导叶出水边的卡口满频率计算，导致计算结果与实际值存在非 常大的偏差，只能在发生卡口满共振W后，再采取措施进行补救，运种方法已经不能满足在 设计阶段消除卡口满共振危险的设计要求。
【发明内容】
：
[0005] 本发明提供了一种水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估方法。测量水轮机 固定导叶的出水边夹角、出水边纯边厚度、出水边分布直径、出口角和高度等基本参数。利 用流速计算公式，计算水轮机固定导叶出水边流速范围。利用水轮机固定导叶纯边出水边 的斯特鲁哈尔数计算公式，计算针对特定固定导叶翼型的斯特鲁哈尔数。基于上述参数，利 用经典公式计算固定导叶出水边卡口满频率。该方法的优点是:水轮机固定导叶纯边出水 边斯特鲁哈尔数计算公式可W有针对性的预估特定固定导叶翼型的斯特鲁哈尔数，能够显 著提高水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估的准确性，满足在设计阶段消除卡口满 共振危险的设计要求，对保证水轮机安全稳定运行具有重要意义。本发明的技术方案为：
[0006] 1)测量水轮机固定导叶出水边夹角，测量固定导叶出水边纯边厚度，测量固定导 叶出流角，测量固定导叶出水边分布直径，测量固定导叶高度；
[0007] 2)计算水轮机固定导叶出水边流速范围，计算公式如下：
[000引
[0009]
[001 0] 式中Vmin，Vmax分别为固定导叶出水边最小流速和最大流速，
[0011] ^in ,Gkax分别为水轮机最小流量和最大流量，
[0012] JT为圆周率，
[0013] d为固定导叶出水边分布直径，
[0014] B为固定导叶高度，
[0015] a为固定导叶出流角；
[0016] 3)利用水轮机固定导叶纯边出水边的斯特鲁哈尔数计算公式，计算针对特定固定 导叶翼型的斯特鲁哈尔数，公式如下：
[0017] S = O. 186-0.00处
[0018] 式中S为斯特鲁哈尔数，
[0019] 峽/出水边夹角。
[0020] 4)基于上述参数，利用经典公式计算固定导叶出水边卡口满频率，计算公式如下：
[0021]
[0022]
[0023] 式中fmin，fmax为卡口满频率，
[0024] t为脱流厚度，取值为出水边纯边厚度。
[002引技术效果：
[00%]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027] 现有的水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估方法中，圆形截面的斯特鲁哈 尔数并不适合于水轮机固定导叶出水边的卡口满频率计算，导致计算结果与实际值存在非 常大的偏差，只能在发生卡口满共振W后，再采取措施进行补救，运种方法已经不能满足在 设计阶段消除卡口满共振危险的设计要求。
[0028] 本发明提供了一种水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估方法。测量水轮机 固定导叶的出水边夹角、出水边纯边厚度、出水边分布直径、出口角和高度等基本参数。利 用流速计算公式，计算水轮机固定导叶出水边流速范围。利用水轮机固定导叶纯边出水边 的斯特鲁哈尔数计算公式，计算针对特定固定导叶翼型的斯特鲁哈尔数。基于上述参数，利 用经典公式计算固定导叶出水边卡口满频率。该方法的优点是:水轮机固定导叶纯边出水 边斯特鲁哈尔数计算公式可W有针对性的预估特定固定导叶翼型的斯特鲁哈尔数，能够显 著提高水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估的准确性，满足在设计阶段消除卡口满 共振危险的设计要求，对保证水轮机安全稳定运行具有重要意义。
【附图说明】：
[0029] 图1为水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估方法流程图；
[0030] 图2为水轮机固定导叶俯视图；
[0031 ]图3为水轮机局部主视图；
[0032] 图4为水轮机固定导叶翼型图。
【具体实施方式】：
[0033] 如图1所示，水轮机固定导叶纯边出水边卡口满频率预估方法流程图，方法步骤如 下：
[0034] 1)测量水轮机固定导叶出水边夹角，测量固定导叶出水边纯边厚度，测量固定导 叶出流角，测量固定导叶出水边分布直径，测量固定导叶高度；
[0035] 2)计算水轮机固定导叶出水边流速范围，计算公式如下：
[0036]
[0037]
[003引式中Vmin，Vmax分别为固定导叶出水边最小流速和最大流速，
[0039] ^in 分别为水轮机最小流量和最大流量，
[0040] JT为圆周率，
[0041] d为固定导叶出水边分布直径，
[0042] B为固定导叶高度，
[0043] a为固定导叶出流角；
[0044] 3)利用水轮机固定导叶纯边出水边的斯特鲁哈尔数计算公式，计算针对特定固定 导叶翼型的斯特鲁哈尔数，公式如下：
[0045] S = O. 186-0.00处
[0046] 式中S为斯特鲁哈尔数，
[0047] 0为出水边夹角。
[0048] 4)基于上述参数，利用经典公式计算固定导叶出水边卡口满频率，计算公式如下：
[0049]
[(K)加]
[0051 ] 式中fmin，fmax为卡口满频率，
[0052] t为脱流厚度，取值为出水边纯边厚度。
[0053] 如图2所示，水轮机固定导叶俯视图，固定导叶沿着水轮机周向均匀布置，图中可 见固定导叶、固定导叶出水边、固定导叶出流角、固定导叶出水边分布直径的指示。
[0054] 如图3所示，水轮机局部主视图，图中可见固定导叶、固定导叶出水边、固定导叶高 度的指示。
[0055] 如图4所示，水轮机固定导叶翼型图，图中可见固定导叶、固定导叶出水边、固定导 叶出水边夹角、固定导叶出水边纯边厚度的指示。
【主权项】
1. 一种水轮机固定导叶钝边出水边卡门涡频率预估方法，其特征是:包括如下步骤： 1) 测量水轮机固定导叶（1)出水边(2)夹角（3)，测量固定导叶（1)出水边(2)钝边厚度 (4)，测量固定导叶（1)出流角(5)，测量固定导叶（1)出水边(2)分布直径(6)，测量固定导叶 (1)高度(7); 2) 计算水轮机固定导叶（1)出水边(2)流速范围，计算公式如下：式中Vmin，Vmax分别为固定导叶（1 )出水边(2 )最小流速和最大流速， Qmin，Qmax分别为水轮机最小流量和最大流量， JT为圆周率， d为固定导叶（1)出水边(2)分布直径(6)， B为固定导叶（1)高度(7)， α为固定导叶（1)出流角(5); 3) 利用水轮机固定导叶（1)钝边出水边(2)的斯特鲁哈尔数计算公式，计算针对特定固 定导叶（1)翼型的斯特鲁哈尔数，公式如下： S = O. 186-0.004β 式中S为斯特鲁哈尔数， β为出水边(2)夹角(3); 4) 基于上述参数，利用经典公式计算固定导叶（1)出水边(2)卡门涡频率，计算公式如 下：式中f min，f maxS卡门涡频率， t为脱流厚度，取值为出水边(2 )钝边厚度(4 )。
【文档编号】F03B3/18GK106021678SQ201610318289
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】刘晶石, 姜铁良, 李永恒, 王珏, 贾伟, 吕桂萍, 钟苏
【申请人】哈尔滨电机厂有限责任公司