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关于抽水蓄能水泵水轮机低水头运行的一些思考

抽蓄混流式水轮机低水头运行有没有下限,下限是多少等问题有一些看法,提出来提供讨论和参考。

(1)国外有两个电站的水轮机,在水头低于一定值时都出现了比较强烈的压力脉动,并限制了运行水头的进一步降低,构成该两电站水轮机运行的低水头下限。这表明:有的水轮机有运行水头下限。

(2)国外两个电站的情况:决定运行水头下限的是水轮机的异常压力脉动。而异常压力脉动是否出现,并不完全是由水轮机的的工况参数(包括运行水头)所决定的。如前所示,一台水轮机是否会出现异常压力脉动,现在仍然是一个不确定,且原型与模型水轮机不相识的因素。因此还不能说,所有的水轮机在低水头的条件下都会出现异常的压力脉动。

(3)异常压力脉动不都是比较强烈的,它所引起的机械振动,也不都是不能允许的,因而,出现这种异常的压力脉动的水头也不一定成为水轮机运行的下限水头,这需要具体的分析。

(4)某蓄能电站尾水门处的噪声主频均为128Hz,说明转轮上游侧与导叶干涉流动的频率传到了尾水管进人门,并盖过了尾水管可能出现的涡带噪声(0.3倍转频);当出力从200MW增加到300MW,导叶开度增加无叶区空间缩小时,水机室的噪声增加明显;水泵工况尾水门处的噪声主频也是2倍叶片通过频率,而且幅值比水轮机工况都大。这个二阶分量是否是因为原型蜗壳的尺寸达到了波长的范围附近由于相位一致造成的?或者追求效率无叶区间隙太小了,动静干涉太厉害了?

轮机流道中的压力脉动测点有多处,各测点测量值反映的情况不完全相同,甚至完全不同,需要分别对它们进行分析和解读。在水轮机流道横断面上,空化系数是压力脉动最重要的影响因素,异常压力脉动对机组振动的影响主要表现在垂直振动上。

我觉得从无叶区间隙、蜗壳的尺寸、机组结构(顶盖、座环、蜗壳)等方面是存在许多采取措施削弱共振风险和加固结构增强抵抗共振(增加阻尼和衰减率)的措施来解决运行水头下限的是水轮机的异常压力脉动的问题。国内有一些抽水蓄能电站通过加大无叶区间隙的方式,机组在稳定性方面有较大改善,低水头运行振动声音也比较优秀。

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