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尾水管是全國科學技術名詞審定委員會公布的一個科技名詞。
漢字作為一種形、音、義三位一體的符號系統[1],源於日月鳥獸之形,作為中華文明之標誌[2],連接中華民族的歷史、現在和未來,方正之間充滿美感。
名詞解釋
尾水管位於轉輪下方,是主要的通流部件,作用是引導進出轉輪的水流。尾水管的主要作用之一是回收轉輪出口的一部分水流能量,來觀察尾水管是如何回收能量的。在折線關閉規律下,先快後慢關閉時,尾水管真空度發生在折點處,先慢後快關閉時,尾水管真空度發生在導葉完全關閉時刻左右。但當有效時間變化到一定範圍,使前後兩段斜率變化極小時,則類似直線規律關閉。
水輪機的尾水管的作用
1、將轉輪出口的水流平順地引向下游。
2、利用下游水平面至轉輪出口處的高程差,形成轉輪出口處的靜力真空,從而利用轉輪的吸出高度。
3、回收轉輪出口的水流動能,將其轉換為轉輪出口處的動力真空,減少了轉輪出口的動能損失,從而提高水輪機效率。
水輪機尾水管的工作原理
尾水管的主要作用之一是回收轉輪出口的一部分水流能量,來觀察尾水管是如何回收能量的。
在折線關閉規律下,先快後慢關閉時,尾水管真空度發生在折點處,先慢後快關閉時,尾水管真空度發生在導葉完全關閉時刻左右。但當有效時間變化到一定範圍,使前後兩段斜率變化極小時,則類似直線規律關閉。
折線關閉規律的選擇決定於電站的工作水頭以及水輪機的特性曲線,適當的折線關閉規律對尾水管真空度值是有利的。
一般來講,尾水管壓力脈動主要是由部分負荷時尾水管渦帶引起的壓力脈動。當導葉開度為0.4至0.7時或者最優流量在在0.3至0.8的範圍內, 此時渦帶會經常出現。 而當導葉開度為0.5至0.6時,處在低負荷載載區,此時產生的壓力脈動最為嚴重。
在直線關閉規律下,無論一相還是末相水擊,尾水管真空度均隨有效關閉時間增大而減小;時間的變化導致下游調壓室水位變化較大時,真空度值將發生突變。
尾水管中的壓力脈動
尾水管內產生壓力脈動的原因,是由於在尾水管內產生螺旋狀空腔渦帶,此渦帶在尾水管內處在偏心位置,由於尾水管內壓力分布不均勻,所以渦帶旋轉時,在尾水管壁的固定點上就形成了周期性的壓力脈動。
尾水管壓力脈動的研究,主要有4種方法:理論分析;模型實驗;數值模擬(全流道進行非定常三維湍流數值模擬);真機試驗。
消除和減輕振動的措施
1、尾水管加導流隔板:
因產生偏心渦帶的根本原因是轉輪出口水流有環量存在。因此用加隔導流板的辦法來消除環流,其目的在於消除或減弱偏心渦帶。導流隔板大概有以下幾種:一是在尾水管直錐段進口部位加置十字形隔板;二是在直錐段進口管壁加置導流隔板;三是在彎肘段前後加置導流隔板。
2.尾水管補氣的目的在於破壞尾水管的真空,方法有兩種:一是自然補氣;二是強迫補氣。補氣的位置通常是在直錐段。
應該指出,補氣也會引起某些不良現象。例如,在正常運行工況下,水輪機出力會降低,有時轉輪後面的壓力脈動反會增大,此外,已發現補氣可以引起飛逸轉速增大。
3、改進結構:
改進止漏裝置、轉輪葉片出水邊的形狀和厚度等等的結構。
4、合理安排機組的運行範圍。
5、對尾水管改型優化設計。
參考文獻
- ↑ 漢字——中華文化的獨特符號,搜狐,2017-12-14
- ↑ 漢字——中華文明的基因,搜狐,2020-12-12