构皮滩机组单机额定容量600MW,这样的巨型机组,稳定问题尤其受到关注,甚至在一定的程度上,比效率指标更受关注。在机组投运之后,五台机组在高负荷运行区全部有异常振动现象,并且无法达到保证的最大出力。根据构皮滩机组振动和噪声测试报告数据整理和分析,提出两个转轮叶片的优化方案及一个活动导叶的优化方案。采用TascFlow及CFX对优化前后的水轮机进行CFD数值模拟。通过CFD数值模拟结果着重分析了转轮及尾水管的流态,并采用湍流动能(TKE)衡量流场的湍流强度。预计优化后的转轮具有更好的稳定性。通过模型试验验证优化方案效果及CFD数值模拟结果。模型试验项目包括效率试验、压力脉动试验、空化试验、飞逸试验等,分析转轮叶片优化对水轮机主要性能的影响。优化后的转轮在效率、压力脉动特性有明显改善,飞逸、空化特性没有影响,因此对模型转轮叶片出水边的优化方案可相似应用到原型机上,以改善原型机在额定出力附近振动大的问题。依据理论分析、数值模拟及模型试验的结果,在构皮滩电站的1号机、3号机、5号机上先后进行了优化处理。其中,1号机在第二次优化(方案二)后高负荷区运行稳定性已经大幅改善,各测点压力脉动值在高负荷区均无超标现象。现场试验数据表明,对转轮叶片全部出水边优化措施已彻底解决了构皮滩电站水轮机高负荷区稳定运行问题。