水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性的评估方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性的评估方法和系统，包括：对水泵水轮机全流道开展运行工况下的CFD流场计算，得到各工况下顶盖与转轮间水压力分布；对顶盖、座环和连接螺栓的整体结构进行三维模型构建；对三维模型进行网格划分；经过有限元计算，得到各工况下顶盖、螺栓、座环的应力分布和变形；根据螺栓各截面、螺栓外螺纹、座环内螺纹、顶盖和座环结构的应力分布和变形情况，综合评估水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性结果。本发明专利技术的优点是：简化受力条件并更加准确，能够更精确的评估结构的安全，判断可能存在的风险，能够准确复核螺纹的安全，判断是否存在拉脱的危险以及评估螺纹的长度设计值是否合理。脱的危险以及评估螺纹的长度设计值是否合理。脱的危险以及评估螺纹的长度设计值是否合理。

【技术实现步骤摘要】
水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性的评估方法和系统


[0001]本专利技术涉及抽水蓄能电站水泵水轮机组安全评价
，特别涉及一种水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性的评估方法和系统。

技术介绍

[0002]抽水蓄能电站在电网中作为重要的调节资源，能够有效促进新能源消纳，增强电力系统的平衡调节能力。其核心水泵水轮发电机组根据电网调度要求，需频繁起停、转换工况，以达到对电网负荷快速跟踪调节的目的。
[0003]水泵水轮机组的重要结构部件，顶盖和座环通常采用连接螺栓把合，保证顶盖和座环结构间不发生相对位移、不漏水。连接螺栓通常采用力矩扳手或液压拉伸器预紧，对螺栓预紧力国家标准要求其不小于工作载荷的2.0倍。早期我国在引进抽水蓄能技术时，在螺栓的强度设计方面基本按照各厂家的设计原则和经验，加之对国家标准中工作载荷对应的具体运行工况理解不同，目前国内存在一批抽水蓄能电站水泵水轮机组顶盖连接螺栓预紧力不满足标准要求的情况。
[0004]解决上述问题可采用更换更高强度等级螺栓，提高预紧力，以达到国家标准的要求，但同时可能带来顶盖结构强度不足产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对水泵水轮机全流道开展运行工况下的CFD流场计算，得到各工况下顶盖与转轮间水压力分布，工况包括：水轮机正常运行工况、水泵正常运行工况、水泵启动过程中的零流量工况及水轮机突发情况下的甩负荷工况；S2：对顶盖、座环和连接螺栓的整体结构进行三维模型构建；对顶盖、座环和连接螺栓的三维模型进行网格划分，开展精细化网格划分；开展网格质量检查，以保证多尺度网格下的计算顺利进行；载荷包括螺栓的预紧力和S1的流场计算得到的水压力分布，螺纹副部分重点考虑金属材料的弹塑性变形特性，经过有限元计算，最终得到各工况下顶盖、螺栓、座环的应力分布和变形；S3：根据S2得到的螺栓各截面应力分布和螺栓外螺纹的应力分布，计算得到螺栓的应力水平、尤其是螺纹相啮合时的应力集中情况，判断螺栓结构安全性；S4：根据S2得到的顶盖和座环结构的应力分布和变形情况，判断顶盖和座环结构安全性；S5：根据S2得到的座环内螺纹应力分布，通过计算，判断座环内螺纹的应力集中位置和各圈螺纹的应力分布规律；S6：在得到螺栓外螺纹和座环内螺纹的应力分布基础上，对螺纹副连接的接触力进行计算、分析，得到各圈螺纹连接的接触力分布，通过得到的啮合长度和接触力，与螺栓的啮合长度设计值以及螺纹的拉脱力进行比较，判断螺纹副的连接安全；S7：综合S3至S6的结果，综合评估水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性结果。2.根据权利要求1所述的一种水泵水轮机顶盖座环连接结构安全性的评估方法，其特征在于：S1包括以下子步骤：S11：首先建立水泵水轮机中蜗壳、活动导叶、转轮和尾水管的全流道三维模型，...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫亚波，李成军，张政，陈柳，王正伟，李海玲，黄星星，杨斌，周祥，任绍成，汪德楼，薛天娇，李金伟，王亮，陈顺义，姜明利，张新，蒋梦娇，孙铭君，刘旸，刘扬，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司国网新源控股有限公司中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：