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农村小型水电站中明槽轴流定桨式水轮机是应用较广泛的机型,因水轮机方面的问题不能正常发电经济效益差的情况较普遍。近10年来老电站改造工作开展得如火如荼,但明槽轴流定桨式机组因其单机容量小经济效益差,没有引起有关部门的重视,其改造工作几乎成为一个不为人重视的死角。以经济、简便、合理的方法进行这类机组的改造,具有不可小视的节能减排社会效益,同时还可以提高贫困地区农村小水电经济效益。甘肃武威西营河水管处电站ZD560-LM-100(φ=0°)水轮机,由于电站设计中的选型错误,水力参数与水轮机参数不相符,机组多年来无法正常高效运行。最好的改造方案是更换一个与该型水轮机流道尺寸相匹配且与电站水力参数相吻合的新型转轮,然而现有转轮型谱中无法找到同时满足两方面要求的合适转轮。由于农村小水电经济指标太差,无力承担高额研发改造成本,不可能委托有能力开发研制新型转轮的东电或者哈电来改造。为此,采用奇点分布法设计了一个与该型水轮机流道尺寸相匹配且与电站水力参数相吻合的特型转轮。水轮机的模型试验费用很高,小型电站不可能进行专门的模型试验。目前CFD技术日渐成熟,在工程实际中应用广泛,利用CFD技术对农村小水电水轮机部件进行设计及仿真分析,并以此结果定性指导和评价改造方案是值得尝试的。本文选取了四个典型工况点(小流量工况点、较小流量工况点、最优工况点和最大开度工况点),在FLUENT中采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法进行数值模拟,求得各工况下水轮机各部件内的流动信息,给出了水轮机效率和出力随导叶开度变化的规律。改造后水轮机流态分布合理,符合轴流定桨式水轮机的流动特性。导水机构中水流速度和压力沿周向分布均匀,利于机组稳定运行;叶片表面压力过渡平缓,出水边附近特别是吸力面低压区范围较大但数值较小,满足汽蚀性能要求;尾水管在最优工况下流动状况均匀稳定,整体流线顺畅,水力性能较好。在此流场分析指导下对该电站“量体裁衣”式开发的转轮模型,在电站的额定参数下出力达到163kW效率达到80%,满足电站的增容改造要求。表明运用奇点分布法自行开发转轮,并用FLUENT流场仿真结果指导农村小水电水轮机电站增容改造工作是完全可行的。