混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)力特性分析與研究

趙銓

（甘肅省疏勒河流域水資源管理局水庫(kù)電站管理處，甘肅玉門 735211）

混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)力特性分析與研究

趙銓

（甘肅省疏勒河流域水資源管理局水庫(kù)電站管理處，甘肅玉門 735211）

混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)現(xiàn)象會(huì)對(duì)大型水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，因此對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在實(shí)際運(yùn)行中的振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究就顯得十分重要而有意義。本文通過對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)引起的危害即葉片裂紋的產(chǎn)生進(jìn)行深入的分析，包括葉片裂紋的產(chǎn)生部位，葉片裂紋的產(chǎn)生機(jī)理是葉片疲勞等，闡述了轉(zhuǎn)輪振動(dòng)對(duì)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的危害；對(duì)轉(zhuǎn)輪的動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，探討了流固耦合問題，流體與結(jié)構(gòu)的相互作用產(chǎn)生各種各樣的流固耦合現(xiàn)象；討論了流體附加質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)頻率的影響，應(yīng)用了振動(dòng)相似理論分析了物體在空氣中和液體中的相似性，給出了物體在空氣中和液體中固有頻率的關(guān)系；研究了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)的外激振力，包括轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)葉之間葉柵的干擾，渦列引起的水輪振動(dòng)，尾水窩帶等，并提出避免上述激振力而引發(fā)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)的具有建設(shè)性的措施。

葉片裂紋 流固耦合 流體附加質(zhì)量 葉柵干擾卡門渦列 尾水渦帶

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，水力發(fā)電對(duì)水輪機(jī)的要求不斷提高，水輪發(fā)電機(jī)組的容量、尺寸及比轉(zhuǎn)速不斷提高，材料強(qiáng)度提高，而剛度相對(duì)降低。尤其是高強(qiáng)度的不銹鋼轉(zhuǎn)輪的增多，轉(zhuǎn)輪相對(duì)減薄，且水頭變幅大，轉(zhuǎn)輪的水力振動(dòng)問題日益突出。水輪機(jī)工作過程中受到多種復(fù)雜應(yīng)力作用，包括離心力、水壓力和焊接轉(zhuǎn)輪的應(yīng)力、加工應(yīng)力等，不但要滿足啟動(dòng)、停機(jī)的要求，而且經(jīng)常需要在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行。這就造成水輪機(jī)的運(yùn)行必須要承受各種穩(wěn)定和非穩(wěn)定的水流激振力以及變化的離心力，正是由于這些激振力的作用，使得水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生振動(dòng)，而長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)組振動(dòng)可能引起結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，并且激勵(lì)源頻率與水輪機(jī)結(jié)構(gòu)在水中的固有頻率接近或相同時(shí)可引發(fā)共振，在共振條件下極易引起結(jié)構(gòu)的破壞，引發(fā)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片產(chǎn)生裂紋，因此對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)力特性進(jìn)行深入研究就顯得尤為重要。本文研究了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片裂紋的產(chǎn)生機(jī)理以及產(chǎn)生位置，深入探討了引起水輪機(jī)振動(dòng)的激振力，并提出了避免水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)的具有建設(shè)性意義的措施。

1 葉片裂紋問題綜述

轉(zhuǎn)輪裂紋而引起水輪機(jī)不能正常運(yùn)行的現(xiàn)象比較常見。隨著我國(guó)水電能源的不斷開發(fā)，開展轉(zhuǎn)輪葉片裂紋問題的研究工作對(duì)這些新建電站的穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。以下將對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋產(chǎn)生的部位、形態(tài)、原因進(jìn)行分析：

裂紋的產(chǎn)生部位：（1）葉片裂紋主要出現(xiàn)在出水邊與上冠和下環(huán)的連接焊縫處或焊接熱影響區(qū)等位置；（2）對(duì)于分瓣加工的轉(zhuǎn)輪，葉片裂紋出現(xiàn)在分瓣面處的幾率更大；（3）有個(gè)別機(jī)組的低應(yīng)力部位也可能出現(xiàn)葉片裂紋。大量理論計(jì)算和實(shí)踐結(jié)果表明，葉片的出水邊與上冠和下環(huán)的連接處是應(yīng)力最大的部位，而且剛度比較低，因而也容易發(fā)生疲勞破壞，出現(xiàn)葉片裂紋。葉片疲勞來源于作用其上的交變載荷，而交變載荷又由轉(zhuǎn)輪的水力自激振動(dòng)引發(fā)，這可能是由卡門渦列、水力彈性振動(dòng)或水壓脈動(dòng)所誘發(fā)。幾乎所有的葉片裂紋都出現(xiàn)了疲勞破壞的典型特征，葉片裂紋出現(xiàn)的根本原因是疲勞強(qiáng)度不足。疲勞強(qiáng)度又包括兩方面：材料的許用疲勞強(qiáng)度和葉片的動(dòng)載荷，后者又對(duì)前者有重要的影響。轉(zhuǎn)輪葉片裂紋的產(chǎn)生包括很多方面的原因：葉片翼型設(shè)計(jì)不合理，使會(huì)使轉(zhuǎn)輪工作中通流不暢，容易在流道內(nèi)形成脫流、漩渦等不利的水流現(xiàn)象，引起葉片上靜應(yīng)力的增大從而導(dǎo)致葉片產(chǎn)生裂紋。在水力因素方面：葉道渦、卡門渦和尾水管渦帶以及通過葉柵頻率的壓力脈動(dòng)等造成在葉片裂紋處產(chǎn)生過高的應(yīng)力集中（包括靜應(yīng)力和動(dòng)應(yīng)力）。葉片材質(zhì)的疲勞強(qiáng)度不足：從所有開裂葉片的裂紋位置來看，都具有顯著的部位特征。第一是上冠根部附近，第二是下環(huán)根部附近。起裂部位既有在焊接熱影響區(qū)的，也有在焊縫部位的。轉(zhuǎn)輪受到的動(dòng)載荷超出額定載荷，轉(zhuǎn)輪動(dòng)載荷方面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很難得到，一般認(rèn)為動(dòng)應(yīng)力大概為靜應(yīng)力的5%～10%，這是在額定工況下的數(shù)據(jù)，但是水輪機(jī)的工況不只是額定功率運(yùn)行狀態(tài)，所以把它推廣到所有工況就顯得有點(diǎn)牽強(qiáng)了。

2 轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析

2.1 流固耦合問題研究以及流體附加質(zhì)量對(duì)動(dòng)力學(xué)特性的影響

從求解方法流來區(qū)分固耦合問題基本經(jīng)歷了兩個(gè)歷程，即弱耦合求解方法和強(qiáng)耦合求解方法：弱耦合方法又稱為交替求解法，以不同介質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)分將求解域按分割為固體結(jié)構(gòu)域和流體域，流體與結(jié)構(gòu)控制方程在時(shí)間、空間上交替迭代。這種求解方法求解的流體域與結(jié)構(gòu)域的解互相獨(dú)立，再通過耦合界面互相作用以得到耦合解。通過假定初始的耦合邊界，求解出流體控制方程，然后將計(jì)算得到的耦合邊界上的壓力導(dǎo)入固體耦合表面，以作為其邊界壓力載荷，求解固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)控制方程，得到固體結(jié)構(gòu)及流固耦合界面的位移分布及變形情況，以此作為在下一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)新的流體邊界條件，重新求解流體控制方程，通過反復(fù)交替迭代，直至收斂。由于這類方法可以靈活的求解流體和結(jié)構(gòu)，而且可以很容易的實(shí)現(xiàn)，可以通過采用成熟的商業(yè)分析軟件及流體和結(jié)構(gòu)分析程序進(jìn)行求解，所以早期流-固耦合問題的研究主要以弱耦合方法為主。

在水輪機(jī)的流固耦合系統(tǒng)中，流體動(dòng)載荷作用在固體上，從而固體產(chǎn)生變形和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，結(jié)構(gòu)的變形和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)有會(huì)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生反作用力，這樣就會(huì)使流體載荷分布和大小發(fā)生改變，正是這種相互作用將產(chǎn)生各種各樣的流固耦合現(xiàn)象。在進(jìn)行流固耦合計(jì)算前，保持流固交界處流體及固體彈性體具有相同的速度和壓力，是進(jìn)行流固耦合計(jì)算的必要條件。

假設(shè)在空氣中物體的最大動(dòng)能為M，同一物體在液體中振動(dòng)時(shí)，由于物體作微幅振動(dòng)可認(rèn)為其振幅保持不變。振動(dòng)系統(tǒng)由于增加了液體的質(zhì)量，使振動(dòng)系統(tǒng)的總質(zhì)量增加。為保持系統(tǒng)的動(dòng)能不變，振動(dòng)速度必定減小。但是附加質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)輪各階的振動(dòng)影響是不同的，一方面是因?yàn)楦郊芋w積比引起的附加質(zhì)量而導(dǎo)致的。另一方面，附加質(zhì)量對(duì)振動(dòng)的影響不僅和頻率有關(guān)，還和振動(dòng)模態(tài)有關(guān)，因?yàn)楦郊淤|(zhì)量對(duì)固有頻率影響主要是通過水在其振動(dòng)方向上作負(fù)功引起，振動(dòng)形式不同，水所作的功的大小也不一樣，因此附加質(zhì)量的影響也各不一樣。

水流在混流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中的流動(dòng)基本是沿垂直于水輪機(jī)主軸的半徑方向流經(jīng)導(dǎo)葉。在水流流出導(dǎo)葉且還未進(jìn)入轉(zhuǎn)輪之前，水流環(huán)量為常數(shù)。在轉(zhuǎn)輪葉片流道中完成是水流流動(dòng)方向的改變。當(dāng)流體通過轉(zhuǎn)輪葉片區(qū)時(shí)，其軸面速度的方向是改變的，其流面是一空間曲面，大體上呈喇叭形（或花籃面）；而且流層的厚度也是不斷變化的，它與來流情況、軸面流道形狀、葉片形狀以及流面上的運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)。除此之外還要考慮到葉片的影響，包括葉片的進(jìn)出口安放角的變化規(guī)律、葉片厚度、包角等因素的不同，對(duì)軸面速度的影響也必然是不同的"。所以轉(zhuǎn)輪中流體的流動(dòng)屬于三維流動(dòng)，實(shí)際的流動(dòng)狀況更為復(fù)雜多樣，而且流體的流動(dòng)不完全是軸對(duì)稱餓，再加上流體的粘性作用例如邊界層、二次流、脫流、水力損失等，使流動(dòng)更為復(fù)雜。

水流對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的作用力矩包括兩部分：水流相對(duì)轉(zhuǎn)輪作加速度運(yùn)動(dòng)而形成的相對(duì)慣性力所引起的水流對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的作用力矩；另一部分是由于水流既作相對(duì)運(yùn)動(dòng)又作牽連運(yùn)動(dòng)，這兩種運(yùn)動(dòng)相互影響而產(chǎn)生哥氏慣性力所引起的水流對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的作用力矩"，所以水輪機(jī)的功率損失主要包括水力損失、容積損失和機(jī)械損失。水流流經(jīng)各部件是會(huì)產(chǎn)生水頭損失和流量的漏損，因而引起水力損失和容積損失，因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)的摩擦等產(chǎn)生機(jī)械損失。

2.2 引起水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)的激振力分析

水輪機(jī)在實(shí)際工程運(yùn)用中普遍存在振動(dòng)的問題，振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力對(duì)水輪機(jī)本身有很大的危害，可導(dǎo)致水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪發(fā)生疲勞破壞實(shí)際考察和大量實(shí)驗(yàn)證明，影響轉(zhuǎn)輪振動(dòng)的主要因素包括：轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)葉之間葉柵的干擾、渦列引起的振動(dòng)、尾水管內(nèi)的空腔渦帶產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)、水力不平衡引起的壓力脈動(dòng)等。

2.2.1 轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)葉之間葉柵的干擾

流體對(duì)物體的繞流，會(huì)影響流場(chǎng)中的壓力和流速的分布，并且在物體后面會(huì)出現(xiàn)一道尾跡，雖然葉片和導(dǎo)葉的形狀都很良好，但是因?yàn)檫吔鐚优c出水邊有限厚度的緣故，也一樣會(huì)產(chǎn)生尾跡，并且尾跡內(nèi)的壓力和流速明顯不同于其外流場(chǎng)中的壓力和流速。在水輪機(jī)運(yùn)行中，導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪葉片形成兩組相對(duì)運(yùn)動(dòng)的環(huán)列葉柵，葉片在穿過導(dǎo)葉后部的尾流時(shí)會(huì)在附近產(chǎn)生壓力擾動(dòng)，當(dāng)葉片相繼穿過時(shí)，就形成了周期性的壓力波動(dòng)。通常我們會(huì)將導(dǎo)葉環(huán)向布置以使壓力波動(dòng)大體相互抵消或者形成幅值較小、頻率成分豐富的壓力脈動(dòng)，減少對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響。但是由于時(shí)間和空間上的耦合，有時(shí)這種葉片和導(dǎo)葉誘發(fā)的壓力脈動(dòng)會(huì)演變成幅值較大且主頻明顯的壓力脈動(dòng)，這種壓力脈動(dòng)就會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)輪事假有規(guī)律的周期性激振力，從而致使轉(zhuǎn)輪發(fā)生振動(dòng)。轉(zhuǎn)輪葉片和導(dǎo)葉之間的干擾沿轉(zhuǎn)輪外緣有一定的相位移和時(shí)間滯后，不同的導(dǎo)葉數(shù)和轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)的組合會(huì)產(chǎn)生不同的相位滯后。如果作用在兩相鄰葉片上的力滯后1800，那么兩葉片之間上冠和下環(huán)由于較大位移而變形。轉(zhuǎn)輪的變形量取決于兩相鄰葉片上力的差異的大小。導(dǎo)葉尾流中的速度降低引起相對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的入流速度矢量的脈動(dòng)，并對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片施加水力激振力。在導(dǎo)葉比較靠近轉(zhuǎn)輪葉片的情況下，不能充分回收導(dǎo)葉尾流產(chǎn)生的速度下降，并且相對(duì)入流速度的脈動(dòng)較大。導(dǎo)葉越靠近轉(zhuǎn)輪，相對(duì)速度矢量的脈動(dòng)越大；較厚的導(dǎo)葉出水邊會(huì)產(chǎn)生較大的相對(duì)速度的脈動(dòng)。

2.2.2 渦列引起的水輪振動(dòng)

決定葉片應(yīng)力值最重要的因素是卡門渦列脫落頻率。渦列頻率和葉片固有頻率的比值對(duì)葉片的振動(dòng)程度有巨大的影響。水流繞流葉片再由出口邊流出時(shí)，就會(huì)在出口處形成渦列，并且渦列在葉片的正面和背面交替出現(xiàn)，對(duì)葉片造成交替沖擊。如果沖擊的頻率和葉片本身的振動(dòng)頻率一致，就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。窩列引起的水輪振動(dòng)會(huì)促使根部或者輪緣產(chǎn)生裂紋，還可能引起水輪劇烈聲響，但是這種振動(dòng)一般只發(fā)生在一定水頭或者開度。固定導(dǎo)葉后的卡門渦，轉(zhuǎn)輪中的葉道渦、葉片脫流渦以及葉道渦在葉片尾緣繞流生成的卡門渦都可能引發(fā)水輪振動(dòng)。轉(zhuǎn)輪葉片和導(dǎo)葉之間會(huì)有流動(dòng)干涉，這會(huì)在轉(zhuǎn)輪前產(chǎn)生高頻壓力脈動(dòng)，而且這種振動(dòng)隨著導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪的變化而變化，距離越短振強(qiáng)越大。這種振動(dòng)也會(huì)引起機(jī)組的振動(dòng)。

2.2.3 尾水渦帶

從混流式水輪機(jī)葉片進(jìn)、出口速度三角形看，在設(shè)計(jì)工況時(shí)，進(jìn)口為無撞擊進(jìn)口，出口為法向出口，即出口水流的絕對(duì)速度與牽連速度（切向速度）垂直，不形成環(huán)量，尾水管出口水流基本上是均勻且左右對(duì)稱的。當(dāng)偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，破壞了無撞擊進(jìn)口與法向出口。機(jī)組在部分負(fù)荷工況下時(shí)，出口絕對(duì)速度與牽連速度夾角為銳角，絕對(duì)速度的切向分量形成與轉(zhuǎn)向相同的正向環(huán)量；當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)工況時(shí)，出口絕對(duì)速度與牽連速度夾角變?yōu)殁g角，絕對(duì)速度的切向分量形成與轉(zhuǎn)向相反的反向環(huán)量。當(dāng)轉(zhuǎn)輪出口的絕對(duì)速度切向分量達(dá)到一定值時(shí)，便在轉(zhuǎn)輪下方的尾水管內(nèi)產(chǎn)生渦帶，并使尾水管內(nèi)壓力脈動(dòng)加大。

2.3 提高水輪機(jī)穩(wěn)定性的方法

合理選擇水輪機(jī)月壓的變化范圍：混流式水輪機(jī)屬于固定葉片式的水力機(jī)械，水頭處擁有較寬的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)是設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)輪的一項(xiàng)重要指標(biāo)，為了達(dá)到使振動(dòng)最小，將裂紋出現(xiàn)概率降到最低的目的，就要求大型混流式水輪機(jī)水頭變幅不宜過大，有文獻(xiàn)建議水輪機(jī)最大水頭和設(shè)計(jì)水頭的比值應(yīng)控制在以下，最大水頭與最小水頭的比值應(yīng)控制在以內(nèi)。

合理選擇水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速：在高比轉(zhuǎn)速的混流式水輪機(jī)模型試驗(yàn)中曾發(fā)現(xiàn)了一種具有中頻特性的壓力脈動(dòng)現(xiàn)象，稱為“高部分負(fù)荷壓力脈動(dòng)帶”，其特點(diǎn)是脈動(dòng)頻率正比于轉(zhuǎn)頻，大約在轉(zhuǎn)頻的至倍頻之間發(fā)生在流量為最優(yōu)工況時(shí)的一或一工況，有的情況下壓力脈動(dòng)幅值會(huì)高達(dá)靜水頭的這種壓力脈動(dòng)對(duì)于裝置空化系數(shù)和下游尾水的變化十分敏感在模型試驗(yàn)中，從渦殼進(jìn)口側(cè)至尾水管肘管處均出現(xiàn)壓力脈動(dòng)幅值陡然升高的現(xiàn)象。而在低轉(zhuǎn)速的混流式水輪機(jī)模型試驗(yàn)中則沒有出現(xiàn)高部分負(fù)荷壓力脈動(dòng)的現(xiàn)象，可見單純?yōu)榱藴p小機(jī)組尺寸降低轉(zhuǎn)輪造價(jià)而大幅提高水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速是不可取的，水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況、水頭變幅和負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍、機(jī)組臺(tái)數(shù)等條件綜合選擇。

補(bǔ)氣消振：對(duì)尾水管低頻脈動(dòng)渦帶進(jìn)行補(bǔ)氣消振，要減輕尾水管低頻禍帶引起的振動(dòng)，最有效的方法就是將大量的空氣對(duì)補(bǔ)入尾水管渦帶區(qū)，空氣使渦帶擴(kuò)張從而變得比較穩(wěn)定，又由于在水中滲進(jìn)了空氣可使水的彈性增加，從而減輕或消除了振動(dòng)。至于補(bǔ)氣量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式一般最佳補(bǔ)氣比補(bǔ)氣量和水輪機(jī)額定流量之比為一。大量事實(shí)經(jīng)驗(yàn)證明，大軸軸心補(bǔ)氣的方式可以使消振效果得到最明顯的提升。二灘水電廠原軸心補(bǔ)氣管管徑為中，補(bǔ)氣量嚴(yán)重不足，通過計(jì)算管徑增加，增大補(bǔ)氣量，擴(kuò)大了穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域范圍，減振效果大大提高。隔河巖水電廠也增加了補(bǔ)氣管徑，同樣取得了良好的減振效果。在導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪之間通壓縮空氣進(jìn)行消振，在活動(dòng)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪進(jìn)水邊之間通壓縮空氣可有效降低葉道渦產(chǎn)生的高頻壓力脈動(dòng)，而且增大活動(dòng)導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪進(jìn)水邊間的距離，可優(yōu)化補(bǔ)氣效果。

3 結(jié)論與展望

本文深入探討了混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋產(chǎn)生的部位、形態(tài)以及原因，得到葉片產(chǎn)生裂紋影響因素是多方面的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)從不同的角度分析會(huì)得出不同的、甚至有一定傾向性的結(jié)論。而且不同電站的水輪機(jī)組具有不同功率，工作工況等，產(chǎn)生裂紋的原因各不相同。有些是單方面的，有些是多方面的；水輪機(jī)的流固耦合系統(tǒng)中，流體動(dòng)載荷作用在固體上，從而固體產(chǎn)生變形和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，結(jié)構(gòu)的變形和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)有會(huì)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生反作用力，這樣就會(huì)使流體載荷分布和大小發(fā)生改變，正是這種相互作用將產(chǎn)生各種各樣的流固耦合現(xiàn)象；在振動(dòng)相似理論的基礎(chǔ)上分析了物體在空氣和液體中的相似性，指出了物體在空氣中和液體中固有頻率的關(guān)系。得到的結(jié)論是

············附加質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)輪的振動(dòng)頻率有著較大的影響，但這種影響對(duì)于不同階次的固有頻率又是不一樣的；影響水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)的幾種主要的外激振力包括轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)葉之間葉柵的干擾、葉片出水邊的卡門渦列以及尾水管的壓力脈動(dòng)。本文分析了轉(zhuǎn)輪在運(yùn)行工況下所受的外激振力，提出了避免由于上述激振力而引發(fā)的水輪振動(dòng)的措施，并為完整模擬轉(zhuǎn)輪運(yùn)行狀態(tài)下動(dòng)應(yīng)力提供一定的參考。

水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的綜合優(yōu)化是一項(xiàng)具有巨大技術(shù)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的課題，而且有相當(dāng)大的技術(shù)難度，綜合了流體力學(xué)、固體力學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)等多學(xué)科的理論知識(shí)，近代水輪機(jī)向著大尺寸、大容量方向發(fā)展，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，就要求提高水輪機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，延遲使用壽命，所以降低水輪機(jī)振動(dòng)，保證機(jī)組運(yùn)行效率和機(jī)組出力是迫切需要解決的問題，對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪振動(dòng)的研究將是未來水輪機(jī)技術(shù)研究的方向。

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趙銓（1990—）男， 漢族，甘肅玉門人，甘肅省疏勒河流域水資源管理局水庫(kù)電站管理處水電站運(yùn)行人員，主要從事水電站發(fā)電運(yùn)行。