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水轮机可靠性的优化
  • 作者:田树棠 苑连军 张军智 等
  • 出版社:中国水利水电出版社
  • 出版日期:2017年12月
  • ISBN:978-7-5170-6162-5
  • 页数:359
优惠价: ¥ 64.80

标签:新能源

图书详情
内容简介

本书主要介绍了不同类型水轮机设备的可靠性优化途径,重点阐述了设备制造中的可靠性优化方法和设备使用中的可靠性优化方法。全书共9章,分别从材料特征、加工工艺、结构设计、金属疲劳破坏、水力机械设备磨蚀与空蚀等方向提供了制造可靠性优化的切入点,并多视角地介绍了国内外可靠性管理在水电站运维中的优良经验和所体现的重要作用。

本书可供水电工程设计、施工人员使用,也可供水电站检修、运行人员参考使用。

目录
  • 前言
  • 第1章 绪论
  • 1.1 贯流式水轮机的可靠性的困惑
  • 1.2 水电设备可靠性
  • 第2章 水轮机可靠性概述
  • 2.1 水轮机可靠性的概念及其内容
  • 2.1.1 水轮机可靠性的概念[7,17]
  • 2.1.2 水轮机可靠性的内容
  • 2.1.2.1 工作能力
  • 2.1.2.2 故障
  • 2.1.2.3 耐久性(寿命)
  • 2.1.2.4 维护性
  • 2.1.3 水轮机可靠性研究概况
  • 2.1.4 水轮发电机组采购中所采用的设备可靠性指标
  • 2.1.4.1 水轮机可靠性指标
  • 2.1.4.2 水轮发电机可靠性指标
  • 2.2 贯流式水轮机的可靠性分析
  • 2.2.1 贯流式水轮机的运行特点[13,6]
  • 2.2.1.1 运行经济性好
  • 2.2.1.2 空蚀轻微、检修量很小
  • 2.2.1.3 静态运行稳定性良好
  • 2.2.1.4 防抬机功能
  • 2.2.1.5 防机组飞逸功能
  • 2.2.1.6 空载泄水功能
  • 2.2.1.7 宜于过鱼的环保功能[4]
  • 2.2.1.8 附加功能
  • 2.2.2 贯流式水轮机的空蚀特性
  • 2.2.3 贯流式水轮机的关键技术
  • 2.2.3.1 最佳协联关系探讨
  • 2.2.3.2 贯流式水轮机的疲劳破坏值得重视[16,79]
  • 2.2.3.3 其他关键技术探讨
  • 2.2.4 贯流水轮机的疲劳破坏
  • 2.2.4.1 概述
  • 2.2.4.2 水轮机的疲劳破坏
  • 2.2.4.3 贯流式水轮机的疲劳破坏现象
  • 第3章 贯流式水轮机可靠性优化
  • 3.1 优化径流式水电站设计方法
  • 3.1.1 易出现差错之处
  • 3.1.1.1 重力加速度随纬度及海拔变化
  • 3.1.1.2 不要用参考书中的转轮综合特性曲线做设计
  • 3.1.1.3 技术数据应当准确
  • 3.1.2 设计方法必须正确
  • 3.1.2.1 额定水头Hr的正确确定
  • 3.1.2.2 基本参数选择宜适中
  • 3.1.2.3 优化单机容量选择
  • 3.1.2.4 注重灯泡机组的关键技术
  • 3.1.2.5 逐步开展灯泡机组可靠性
  • 3.1.2.6 注重水轮机的环保要求[4]
  • 3.1.3 模型验收也应多关注有规律压力脉动
  • 3.1.4 关于流道水头损失取值分析
  • 3.2 贯流式水轮机应用的优化
  • 3.2.1 技术现状
  • 3.2.2 机组机型与技术参数选择
  • 3.2.2.1 单位流量按转轮轴面流速而定
  • 3.2.2.2 机组额定转速的选择
  • 3.2.2.3 正确对待模型水轮机的效率
  • 3.2.2.4 贯流式水轮机参数主要参数匹配
  • 3.2.2.5 水轮机安装高程应在水轮机所有参数确定后重新校核
  • 3.2.3 机组采购招标书中应强调机组的刚度与疲劳破坏计算
  • 3.2.3.1 采用正版计算软件
  • 3.2.3.2 机组刚、强度计算主要内容
  • 3.2.3.3 必须遵守国际要求
  • 3.2.3.4 要从各方面重视机组设备的可靠性
  • 3.2.4 世界单机容量最大的灯泡机组简况
  • 3.2.4.1 电站概况
  • 3.2.4.2 电站接入系统及运行管理方式
  • 3.2.4.3 水力机械
  • 3.3 加强机组结构刚度、强度计算
  • 3.3.1 概述
  • 3.3.2 主要计算内容
  • 3.3.3 算例
  • 3.3.3.1 水轮机主轴刚强度计算
  • 3.3.3.2 水轮机控制环刚强度计算
  • 3.3.3.3 活动导叶刚强度及动力特性计算
  • 3.3.3.4 水轮机导叶外环、转轮室刚强度计算
  • 3.3.3.5 水轮机管形座外环刚强度计算
  • 3.3.3.6 水轮机封水盖板刚强度计算
  • 3.3.3.7 转轮叶片刚强度计算分析
  • 3.3.3.8 发电机转子支架刚强度计算分析
  • 3.3.3.9 发电机动力特性计算分析
  • 3.3.3.10 机组轴系稳定性计算分析
  • 3.3.3.11 黄丰机组转子支架强度计算
  • 3.3.3.12 黄丰叶片FEM解析
  • 3.4 灯泡机组的疲劳分析与优化
  • 3.4.1 疲劳的基本概念
  • 3.4.1.1 疲劳的定义
  • 3.4.1.2 疲劳破坏的特性
  • 3.4.1.3 疲劳荷载
  • 3.4.1.4 交变应力和交变应变
  • 3.4.1.5 疲劳强度、疲劳极限与疲劳寿命
  • 3.4.1.6 疲劳曲线
  • 3.4.1.7 疲劳分析的基本原理
  • 3.4.1.8 残余应力分析
  • 3.4.2 疲劳分析在水轮机专业的应用
  • 3.4.2.1 腐蚀的类型
  • 3.4.2.2 腐蚀疲劳
  • 3.4.2.3 磨损疲劳
  • 3.4.2.4 点蚀和空蚀的特征
  • 3.4.2.5 减少腐蚀和磨损的方法
  • 3.4.3 提高水轮机部件的疲劳强度和寿命
  • 3.4.3.1 有关疲劳寿命过程理论
  • 3.4.3.2 疲劳破坏过程中金属组织的变化
  • 3.4.3.3 影响疲劳寿命的重要因素
  • 3.4.3.4 提高疲劳强度和疲劳寿命的措施
  • 3.4.4 连接形式对疲劳寿命的影响
  • 3.4.4.1 耳片与销钉的连接形式
  • 3.4.4.2 螺钉(栓)接头接连形式
  • 3.4.4.3 铆钉接头的连接形式
  • 3.4.4.4 焊接接头的连接形式
  • 3.4.5 疲劳裂纹扩展门槛值的影响
  • 3.4.6 特殊问题的疲劳分析
  • 3.4.6.1 噪声疲劳
  • 3.4.6.2 低周疲劳问题
  • 3.4.6.3 其他疲劳问题
  • 3.5 设备寿命可靠性设计
  • 3.5.1 什么是可靠性设计
  • 3.5.1.1 可靠性的概念
  • 3.5.1.2 随机变量的统计
  • 3.5.1.3 可靠性设计的条件和理论
  • 3.5.1.4 疲劳强度的可靠性设计
  • 3.5.2 灯泡机组转子支架疲劳分析研究[16]
  • 3.5.2.1 疲劳分析原理
  • 3.5.2.2 影响疲劳寿命的客观因素
  • 3.5.2.3 疲劳分析实例
  • 3.5.3 青海黄丰水电站灯泡机组疲劳计算
  • 3.5.3.1 转轮体连接法兰根部疲劳强度
  • 3.5.3.2 轴身处疲劳强度
  • 3.5.3.3 主轴与转子连接法兰根部疲劳强度
  • 3.5.3.4 结论
  • 3.5.4 转轮与部件疲劳安全系数计算
  • 3.5.4.1 转轮疲劳安全系数n的计算
  • 3.5.4.2 部件的疲劳安全系数的确定
  • 3.5.5 卧轴的腐蚀疲劳6263864
  • 3.5.5.1 概述
  • 3.5.5.2 定义
  • 3.5.5.3 裂纹扩散条件影响
  • 3.5.5.4 结论
  • 3.5.6 常用材料的疲劳极限
  • 3.6 价值工程与贯流机组采购
  • 3.6.1 概述
  • 3.6.1.1 不要盲目低价中标
  • 3.6.1.2 运用价值工程合理采购设备
  • 3.6.2 价值工程简介
  • 3.6.3 价值工程的主要工作内容
  • 3.6.3.1 价值工程的原理和模型
  • 3.6.3.2 提高实用价值的途径方法
  • 3.6.4 加强机组刚强度与疲劳破坏计算
  • 3.6.4.1 要有正版的计算软件
  • 3.6.4.2 严格控制使用材料与许用应力
  • 3.6.4.3 注重机组部件的疲劳强度和寿命
  • 3.6.4.4 控制关键部件的制造工艺
  • 3.6.4.5 改进常见故障,关注细节
  • 3.6.5 严格执行有关的正式招标及合同文本
  • 3.6.6 要有纸质的合同文件正本
  • 第4章 轴流式水轮机可靠性优化
  • 4.1 轴流转桨式水轮机可靠性优化要求
  • 4.1.1 概述
  • 4.1.2 石门水电站水轮机试验与分析
  • 4.1.2.1 水轮机主要参数
  • 4.1.2.2 试验方法
  • 4.1.2.3 试验结果
  • 4.1.2.4 初步分析
  • 4.1.2.5 技术更新措施
  • 4.1.2.6 结束语
  • 4.1.3 迪什林轴流式水轮机故障处理[56]
  • 4.1.4 八盘峡瑞典水轮机的制造特点与评价[51]
  • 4.1.4.1 制造特点
  • 4.1.4.2 KMW水轮机的运行与评价
  • 4.1.5 轴流叶片应力标准探讨
  • 4.2 轴流定桨式水轮机的稳定性值得重视
  • 4.2.1 概述
  • 4.2.2 轴流定桨式水轮机的技术特点[60,57]
  • 4.2.2.1 结构简单、价格低廉
  • 4.2.2.2 水力性能好
  • 4.2.2.3 空蚀性能优越
  • 4.2.2.4 定桨式水轮机存在锥形漩涡及其脉动
  • 4.2.2.5 红石电站空载运行问题[15]
  • 4.2.2.6 定桨式水轮机的振动特性
  • 4.2.2.7 良好的经济性
  • 4.2.3 定桨式水轮机的合理选择要点
  • 4.2.3.1 定桨式适宜运行在大电力系统中
  • 4.2.3.2 定桨式适用于水头变幅较小的电站
  • 4.2.3.3 要选用真正的定桨式水轮机
  • 4.2.3.4 应严格遵守相似准则
  • 4.2.4 定桨式稳定性优化
  • 4.2.4.1 红石水轮机更新
  • 4.2.4.2 建议进行顶盖补气试验
  • 4.2.4.3 红石水电站厂房振动简介[15]
  • 4.2.4.4 调桨式水轮机的运用[65]
  • 4.2.4.5 水科院新转轮[64]
  • 4.3 转桨式水轮机的桨式的电机操作装置
  • 4.3.1 转桨式水轮机桨叶调节装置简介[5]
  • 4.3.2 ENT16Hv(h)型绿色水轮机及应用[89]
  • 第5章 水斗式水轮机与可逆式水轮机可靠性优化
  • 5.1 水斗式水轮机可靠性优化
  • 5.1.1 概述
  • 5.1.2 水斗式转轮的发展及现状
  • 5.1.3 水斗式水轮机的空蚀与疲劳断裂
  • 5.1.4 转轮结构和强度分析6264082
  • 5.1.5 铸造和加工
  • 5.1.6 运行监视和定期检查
  • 5.1.7 某水斗转轮“断斗”事故分析介绍6264093
  • 5.2 整铸、整锻数控加工转轮简介
  • 5.2.1 沈阳格泰全锻造水斗式转轮
  • 5.2.2 重水整铸、整锻转轮简介
  • 5.2.3 水斗转轮的经济性与可靠性关联
  • 5.3 可逆式水轮机可靠性
  • 5.3.1 概述
  • 5.3.2 应力和应力计算
  • 5.3.2.1 应力评估
  • 5.3.2.2 应力计算
  • 5.3.3 设计标准
  • 5.3.4 疲劳评估
  • 5.3.5 材料和疲劳
  • 5.3.5.1 低频疲劳限制
  • 5.3.5.2 高频疲劳限制
  • 5.3.5.3 材料的选择
  • 5.3.5.4 经验
  • 5.3.6 算例
  • 5.3.7 小结
  • 第6章 混流式水轮机可靠性优化
  • 6.1 提高混流式转轮可靠性的途径探索
  • 6.1.1 概况
  • 6.1.2 提高水轮机转轮可靠性的国外经验[31]
  • 6.1.2.1 转轮的应力—应变状态
  • 6.1.2.2 转轮的腐蚀—疲劳强度
  • 6.1.2.3 转轮裂纹的形成
  • 6.1.2.4 结论
  • 6.1.3 异种钢焊接转轮分析[30]
  • 6.1.4 提高混流式转轮制造工艺
  • 6.1.4.1 VOD技术在铸件中的运用
  • 6.1.4.2 模压叶片的运用
  • 6.1.4.3 数控加工叶片的应用
  • 6.1.4.4 混流式转轮装焊及平衡技术的提高
  • 6.1.4.5 尽量采用转轮整体运输方案
  • 6.1.5 设计应优化水轮机性能选择
  • 6.1.5.1 水轮机参数不宜过高
  • 6.1.5.2 要注重运行稳定性与可靠性
  • 6.1.5.3 结论
  • 6.1.6 对大型水电机组稳定性必须重视6264218
  • 6.1.6.1 绪论
  • 6.1.6.2 避免共振是提高水轮机稳定性的重要措施
  • 6.2 龙羊峡水轮机选择优化及实践[24]
  • 6.2.1 参数选择适宜,能量指标富裕
  • 6.2.1.1 合理选择参数水平,节省电站投资
  • 6.2.1.2 设计中留有余量,能量指标富裕
  • 6.2.1.3 机组出力充足
  • 6.2.2 采用现代方法优化空蚀研究工作
  • 6.2.2.1 快速空蚀破坏试验的运用
  • 6.2.2.2 采用模糊预测方法
  • 6.2.2.3 系统研究装置空化系数σr对运行工况的影响
  • 6.2.2.4 转轮空蚀评定
  • 6.2.3 高度重视稳定性,开展各种试验研究
  • 6.2.3.1 采取措施,避免产生共振现象
  • 6.2.3.2 开展试验研究,改善水力稳定性
  • 6.2.3.3 提高制造质量,减少机械与电磁振动
  • 6.2.3.4 用模型试验优化辅助设施的设计水平
  • 6.2.3.5 龙羊峡水轮机压力脉动特性评价
  • 6.2.4 后期轮叶片裂纹概况
  • 6.3 拉西瓦水轮机应力计算与其他
  • 6.3.1 拉西瓦水轮机结构应力计算概况
  • 6.3.1.1 结构审查
  • 6.3.1.2 与土建和其他机电设备接口
  • 6.3.1.3 与发电机接口
  • 6.3.1.4 关于水轮机设备监理的有关事宜
  • 6.3.1.5 水力过渡过程分析计算
  • 6.3.1.6 图纸提交
  • 6.3.2 双排机组厂房布置方案水力共振问题探讨
  • 6.3.2.1 引言
  • 6.3.2.2 水电站水力共振现象
  • 6.3.2.3 双列式机组支承结构的动力分析简介
  • 6.3.2.4 结束语
  • 6.4 公伯峡水轮机可靠性优化[35,36]
  • 6.4.1 工程概况
  • 6.4.2 水轮机优化选择与招投标工作
  • 6.4.2.1 水轮机的参数选择
  • 6.4.2.2 水轮机参数宜适中
  • 6.4.2.3 水轮机参数的择优匹配
  • 6.4.3 稳定性要求
  • 6.4.3.1 水轮机稳定性定义
  • 6.4.3.2 避免产生钢管水力共振
  • 6.4.3.3 压力脉动标准探讨
  • 6.4.3.4 厂家稳定性保证值与措施
  • 6.4.4 公伯峡水轮机模型验收试验
  • 6.4.4.1 模型验收试验结果
  • 6.4.4.2 验收结论
  • 6.4.5 水轮机可靠性优化
  • 6.4.5.1 可靠性含义
  • 6.4.5.2 水轮机的可靠性优化途径
  • 6.4.5.3 转轮叶片裂纹预防途径
  • 6.4.5.4 公伯峡水轮机可靠性管理基础
  • 6.4.6 运行性能预测与实践
  • 6.5 石泉机振动测试与分析
  • 6.5.1 石泉1#机顶盖至尾水管水力谐振分析[41,44]
  • 6.5.1.1 概述
  • 6.5.1.2 试验方法与试验成果
  • 6.5.1.3 试验分析与探讨
  • 6.5.2 石泉水电厂1#机激振试验与分析
  • 6.5.2.1 静态激振试验方法与结果
  • 6.5.2.2 噪声测量
  • 6.5.3 水轮机顶盖垂直振动过大的危害与处理
  • 6.5.3.1 概况
  • 6.5.3.2 水力原因
  • 6.5.3.3 顶盖在共振时的受力浅议
  • 6.5.3.4 处理意见
  • 6.6 水电站转轮裂纹成因分析探讨6264422
  • 6.6.1 概述
  • 6.6.2 裂纹影响因素
  • 6.6.2.1 水力设计原因
  • 6.6.2.2 材质及制造工艺原因
  • 6.6.2.3 其他方面原因
  • 6.6.3 分析方法
  • 6.6.4 主要分析方法内容简述
  • 6.6.4.1 真机转轮CFD及动应力计算分析
  • 6.6.4.2 转轮叶片残余应力的测量
  • 6.6.4.3 转轮叶片固有频率及叶型尺寸、上迷宫环间隙的测量
  • 6.6.4.4 全面的转轮叶片动应力测试及机组在线状态监测
  • 6.6.4.5 材料金相分析及转轮焊接工艺评定
  • 6.6.5 结束语
  • 第7章 设计、运行可靠性优化
  • 7.1 设计中可靠性优化途径
  • 7.1.1 概述
  • 7.1.2 设计优化选择
  • 7.1.2.1 机型优化选择
  • 7.1.2.2 水轮机额定水头与设计水头优化选择
  • 7.1.2.3 水轮机额定水头Hr的优化选择
  • 7.1.2.4 水电机组额定转速优化选择
  • 7.1.2.5 水轮机参数优化匹配
  • 7.1.2.6 合理对待水轮机效率
  • 7.1.2.7 防止电站发生共振现象
  • 7.1.3 水轮机其他优化措施
  • 7.1.3.1 转轮水力设计优化目标
  • 7.1.3.2 注重主要部件的材料与工艺的优化
  • 7.1.3.3 水电站应设置防振设施
  • 7.2 水轮机运行可靠性优化途径
  • 7.2.1 龙羊峡水轮机最佳运行方式探索
  • 7.2.1.1 概况
  • 7.2.1.2 龙羊峡水轮机运行方式的系统分析
  • 7.2.1.3 龙羊峡水轮机运行性能模糊综合评价
  • 7.2.1.4 小结
  • 7.2.2 水电站运行可靠性其他优化措施
  • 7.2.2.1 水电站进口(或尾水)应有动水关闭措施
  • 7.2.2.2 使机组避开振动区或小负荷区运行
  • 7.2.2.3 合理灵活调度水电站
  • 7.2.2.4 国网与省地网的配合要协调
  • 7.2.3 其他值得关注的可靠性问题
  • 7.2.3.1 水轮机低水头运行的安全问题
  • 7.2.3.2 精心检修,控制叶片翼型变化
  • 7.2.3.3 老机组增容改造必须注重流场的差异
  • 7.3 对水轮机振动与裂纹的几点浅议
  • 7.3.1 必须注重振动频率的测试与分析
  • 7.3.2 水电机组振动值应以位移量为准
  • 7.3.3 振动试验报告必须有的放失
  • 7.3.3.1 动应力与裂纹
  • 7.3.3.2 叶片裂纹预防
  • 第8章 生产可靠性优化
  • 8.1 可靠性优化的经验
  • 8.1.1 水轮机转轮失效调查报告简介
  • 8.1.1.1 转轮设计
  • 8.1.1.2 转轮用材
  • 8.1.1.3 转轮的加工制造
  • 8.1.1.4 转轮失效的危害
  • 8.1.2 水电设备可靠性的认识
  • 8.2 保障大型机组可靠性措施
  • 8.3 材料的优化
  • 8.3.1 材料的变迁
  • 8.3.2 加强材料应用技术研究
  • 8.3.3 不锈钢简介与运用[18]
  • 8.4 焊接与热处理
  • 8.4.1 概况
  • 8.4.2 焊接过程中控制与焊后的控制
  • 8.4.3 热处理时局部冷却
  • 8.4.4 比较成功的转轮工艺[91]
  • 第9章 人的可靠性与可靠性管理
  • 9.1 人机工程学简介[23]
  • 9.1.1 概述
  • 9.1.2 人机工程学的任务
  • 9.2 人的可靠性
  • 9.2.1 人的可靠性分析
  • 9.2.2 人为差错
  • 9.2.3 事故发生的原因
  • 9.3 可靠性管理概述
  • 9.3.1 可靠性发展的技术背景
  • 9.3.2 可靠性与质量
  • 9.3.3 可靠性与成本
  • 9.4 可靠性管理实施
  • 9.4.1 可靠性方针
  • 9.4.2 可靠性组织
  • 9.4.3 可靠性人员配备
  • 9.4.4 可靠性合同
  • 9.4.5 可靠性标准
  • 9.5 水电设备6σ可靠性管理实施6264735
  • 9.5.1 六西格玛与顾客
  • 9.5.2 何为六西格玛
  • 9.5.3 6σ简史
  • 9.5.4 6σ和ISO质量管理体系
  • 9.5.5 6σ文化在水电制造业的运用
  • 9.5.6 案例——GE公司的6σ管理
  • 9.5.6.1 六西格玛
  • 9.5.6.2 原则与机构
  • 9.5.6.3 质量文化说明
  • 9.5.6.4 质量管理体系
  • 9.5.6.5 质量管理与评审
  • 9.5.6.6 质量开发
  • 9.5.6.7 数字化
  • 9.5.6.8 产品与性能保证
  • 9.5.6.9 衡量和持续改进
  • 9.5.6.10 环境
  • 9.5.6.11 安全
  • 附录A 国外提高可靠性的经验
  • 附录B 伊泰普电站提高可靠性采取的措施
  • 参考文献

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