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　　另外，西安理工大学从80年代后期开始进行水轮机通流部件的反问题研究，先后提出并建立了基于Ｓ1流面反问题计算的准三维设计模型和方法、基于Ｓ2流面反问题计算的准三维设计模型和方法、基于混合谱方法的全三维有旋流动的反问题计算模型和方法。近年来，在三维粘性流设计模型的基础上，又实现了设计方案的计算机自寻优，达到了根据厂站的实际水力参数进行“量体载衣”式的设计，取得了水力机械转轮设计方法的重大突破。到目前为止，用该模型已先后为有关电站、多家水轮机厂和有关研究单位的几十台水轮机转轮进行了改型设计，全部达到了用户提出的改造目标。

　　这种针对某一电站进行专门设计与制造的水轮机选型方法，可以保证让每一个电站都可以选出适合自己电站条件的最优水轮机型式，从而达到最佳运行效果，取得最大经济效益。通过采用先进的计算机数值模拟技术对水轮机转轮进行增容改造，具有低投入、高产出、见效快的特点。在改善运行性能的同时减少了运行及维修费用、减少了机组的停机时间，使电厂费用降低并尽快受益。

　　（２）模型测试技术。当前流体机械测试技术发展迅速，诸如压力测量技术、流量测量技术和粒子图像测速技术有较大的提升，多媒体技术和计算机网络技术进一步应用到流体机械测试系统中。总之，以计算机为核心的自动测试系统已成为现代测试系统的一个特点和通用形式。国内的哈电、东方、双富等厂家和清华、河海、水科院等科研院校都建设或对原水轮机模型试验台的电气、测试系统进行了全面的改造。其综合测试精度、运行稳定性和重复精度大大提高。目前，全国已有５座通过部级鉴定的现代化试验台，其效率综合试验误差在±0．25％～±0．3％，为水轮机模型试验和电站改造验证研究提供了良好的条件。如哈电研制成功了转轮内部流态观察成像系统，可通过光纤内窥镜和摄像头采集转轮进口处的脱流、叶道涡、空化和出口处的空化、涡带的信息，验证ＣＦＤ的分析结果。也可通过观察转轮在各工况的流态，为改型设计提供依据。

　　（３）刚强度计算技术。水轮机转轮不仅要有好的水力性能，还应具备高的刚强度性能，这样才能保证机组高效安全地运行。因此对转轮的刚强度计算以及计算的准确性尤为重要。传统的设计方法采用简单的材料力学理论将叶片作为一悬臂梁在全水头均压下计算根部应力，计算结果与实际有较大出入，或通过模型试验和电站实测来为设计者提供参考。而且还无法计算叶片的静位移和固有频率。近年来随着有限元的发展，机械构件的刚强度计算技术有了很大的提高。用计算机模拟技术代替模型试验和电站实测以成为可能。目前以ＡＮＳＹＳ和ＩＤＥＡＳ为代表的一大批大型有限元结构分析计算软件在转轮刚强度计算中得到了广泛的应用，实现了水力与强度的交互式设计，计算结果更为准确，叶片应力状况也更趋合理。同时采用有限元边界元法相结合来计算过流部件的流固耦合振动，由于考虑了结构在流体中振动的附连水质量，可用计算来估算结构在水中的固有频率，这种方法可在改造项目中对机组的稳定性进行预测。

　　（4）叶片模压成形技术。水轮机转轮是水轮机的心脏，因此它的制造质量至关重要。直接影响着转轮的效率、抗空化性能和运行稳定性。过去大多采用铸造方法制造叶片，打磨光滑后与上冠、下环拼焊。该工艺方法有很多缺点：型线偏差大、表面粗糙、打磨废工、抗空化性能差，并且铸造的叶片带有铸造缺陷，使得叶片使用性能变坏，对于大型叶片，叶型精确度更难控制，最终也不易达到要求。近几年来，模压成型技术广泛用于水轮机转轮叶片制造，它是一项可以获得叶型准确、铲磨量小、价格适中、生产周期较短的转轮叶片制造技术。其方法是将叶片母材进行初步加工，然后放在用数控机床铣好的压模内用压力机压型，最后做局部修磨。这种方式制成的叶片型线好，材质好，抗空化磨损性能强，效率也易得到保证。如哈电应用ＩＤＥＡＳ和ＤＥＦＯＲＭ－３Ｄ两个有限元软件开发了动态计算模压叶片中心和压力吨位的计算方法，已获得了成功。

　　（5）片数控加工技术。对于叶片的加工过去采用“立体样板－铲磨”工艺，这是一种通过投入大量手工劳动力，依据立体样板作为测量工具，把铸件毛坯变成叶片成品的工艺。根据文献，使用这种加工工艺存在着测量精度差、使用操作困难和费用大的三大致命缺点。近年来，国内外各水轮机制造厂家已取消了传统的立体样板，采用数控加工技术，它是一种通过计算机系统的软件控制机床自动操作完成的一种理想的加工工艺。由于它能把叶片的理论曲面图形通过数据输出准确无误地传送到执行指令的操作机构上，解决了叶片测量与理论位置的自动找正问题和测点加工余量的自动计算问题，使大型水轮机的叶片制造精度较传统立体样板工艺有了较大提高。如刘家峡２＃转轮和天生桥的５＃、６＃转轮都是采用数控加工。再者，从工程应用方面来说，近年来，老电站机组的技术改造工作已引起了世界各国的普遍关注，尤其在一些水力资源开发程度较高的国家，更为重视。我国的电站更新改造工作与国外先进国家相比虽然起步较晚。但也于８０年代初开始探索性的工作。２０年来，各类水电站的技术改造工作已取得了不少的成绩和经验，为各电厂和科研单位培养了大批技术人员和技术工人，从而为我国各电厂的增容改造工作奠定了基础，使各水电站的技术改造工作的顺利完成成为可能。

　　开发新电站投资大、周期长，而老电站增容更新改造由于不需要再建大坝等水工建筑物，故投资少、周期短、收益大。可见，水电站更新改造已成为许多国家解决能源短缺的重要手段之一，而水轮机转轮是水电站的主要设备之一，水轮机转轮性能的优劣对合理开发利用水能、提高水电站运行可靠性和经济性、保证电网可靠性方面有着巨大影响。所以，水电站水轮机转轮改型设计已成为水电站更新改造的主要任务与关键途径之一。与此同时，现代计算机数值模拟技术、模型测试技术、刚强度计算技术和制造技术的不断进步，为水轮机转轮的改型设计创造了条件。因此，我们应充分利用现代科学技术成果，结合我国八十年代之前建造的中小型水电站的实际情况进行机组特别是水轮机的技术改造。确保水轮机的高性能、高质量和安全可靠运行。