關於抽水蓄能水泵水輪機低水頭運行的一些思考

抽蓄混流式水輪機低水頭運行有沒有下限,下限是多少等問題有一些看法,提出來提供討論和參考。

關於抽水蓄能水泵水輪機低水頭運行的一些思考

(1)國外有兩個電站的水輪機,在水頭低於一定值時都出現了比較強烈的壓力脈動,並限制了運行水頭的進一步降低,構成該兩電站水輪機運行的低水頭下限。這表明:有的水輪機有運行水頭下限。

(2)國外兩個電站的情況:決定運行水頭下限的是水輪機的異常壓力脈動。而異常壓力脈動是否出現,並不完全是由水輪機的的工況參數(包括運行水頭)所決定的。如前所示,一臺水輪機是否會出現異常壓力脈動,現在仍然是一個不確定,且原型與模型水輪機不相識的因素。因此還不能說,所有的水輪機在低水頭的條件下都會出現異常的壓力脈動。

關於抽水蓄能水泵水輪機低水頭運行的一些思考

(3)異常壓力脈動不都是比較強烈的,它所引起的機械振動,也不都是不能允許的,因而,出現這種異常的壓力脈動的水頭也不一定成為水輪機運行的下限水頭,這需要具體的分析。

關於抽水蓄能水泵水輪機低水頭運行的一些思考

(4)某蓄能電站尾水門處的噪聲主頻均為128Hz,說明轉輪上游側與導葉干涉流動的頻率傳到了尾水管進人門,並蓋過了尾水管可能出現的渦帶噪聲(0.3倍轉頻);當出力從200MW增加到300MW,導葉開度增加無葉區空間縮小時,水機室的噪聲增加明顯;水泵工況尾水門處的噪聲主頻也是2倍葉片通過頻率,而且幅值比水輪機工況都大。這個二階分量是否是因為原型蝸殼的尺寸達到了波長的範圍附近由於相位一致造成的?或者追求效率無葉區間隙太小了,動靜干涉太厲害了?

關於抽水蓄能水泵水輪機低水頭運行的一些思考

輪機流道中的壓力脈動測點有多處,各測點測量值反映的情況不完全相同,甚至完全不同,需要分別對它們進行分析和解讀。在水輪機流道橫斷面上,空化係數是壓力脈動最重要的影響因素,異常壓力脈動對機組振動的影響主要表現在垂直振動上。

關於抽水蓄能水泵水輪機低水頭運行的一些思考

我覺得從無葉區間隙、蝸殼的尺寸、機組結構(頂蓋、座環、蝸殼)等方面是存在許多采取措施削弱共振風險和加固結構增強抵抗共振(增加阻尼和衰減率)的措施來解決運行水頭下限的是水輪機的異常壓力脈動的問題。國內有一些抽水蓄能電站通過加大無葉區間隙的方式,機組在穩定性方面有較大改善,低水頭運行振動聲音也比較優秀。


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