水泵水輪機的S不穩(wěn)定性及其應對措施

1、水泵水輪機的S不穩(wěn)定性及其應對措施樊京偉 內(nèi)容提要1、S不穩(wěn)定區(qū)形成機理2、改善S不穩(wěn)定區(qū)的有效措施 導葉預開法（MGV）3、MGV在常規(guī)水電站中的 應用前景案 例1、S不穩(wěn)定區(qū)形成機理從全特性曲線上分析S不穩(wěn)定區(qū)水泵水輪機流量全特性曲線離心式水泵 離心式制動 向心式水輪機 向心式制動 反轉(zhuǎn)離心泵影響影響1 空載不穩(wěn)定 （同期，甩負荷）2 反水泵工況效率 很低,氣蝕嚴重, 噪音大,常產(chǎn)生 強烈的壓力脈動 和機械振動,甚 至導致事故發(fā)生3空載至極小負荷 之間運行的逆功 率從轉(zhuǎn)輪結(jié)構上分析S不穩(wěn)定區(qū)葉片長轉(zhuǎn)速高離心效應大液流反壓力 倒流現(xiàn)象 反水泵工況大于大于液流正壓力液流正壓力從流場上分析S不穩(wěn)

2、定區(qū)空載開度下的流道漩渦分布特 點沖角較大分布均勻阻塞流道流道渦隨流量降低的發(fā)展趨勢S形高速流雙列葉柵漩渦轉(zhuǎn)輪進口流態(tài)圖及速度三角形示意圖入流角逐漸小形成負沖角2、改善S不穩(wěn)定區(qū)的有效措施 導葉預開法（MGV）天荒坪抽水蓄能電站比利時COO 抽水蓄能電站挪威 克瓦納導葉預開法預開法原理拉直拉直 光順光順怎么做怎么做 ？SO EASY !YES ？機組振動壓力脈動動靜干涉流固耦合空化空蝕流擊振動機組運行不穩(wěn)定機組運行不穩(wěn)定預開導葉個數(shù)及布置方式的影響（1）分散對稱集中對稱分散對稱集中對稱預開導葉個數(shù)及布置方式的影響（2）分散對稱集中對稱分散對稱優(yōu)方案集中對稱預開導葉開度的影響分散對稱特點特點1

3、飛逸工況下的單位流量變大，轉(zhuǎn)輪內(nèi)流動的軸對稱性也隨之變差，可能導致機組的脈動加大，造成機組運行不穩(wěn)定2 預開啟導葉后水泵水輪機的S特性已經(jīng)不甚明顯，此時即使水泵水輪機在低水頭啟動，也會迅速帶上負荷而進入穩(wěn)定的運行工況預開導葉對轉(zhuǎn)輪徑向力的影響模型基本參數(shù)葉片數(shù)：9轉(zhuǎn) 頻： 24 HZ轉(zhuǎn) 速：1440r/min活動導葉個數(shù)：20預開導葉個數(shù)： 4預開導葉對尾水管壓力脈動的影響模型基本參數(shù)葉片數(shù)：9轉(zhuǎn) 頻： 24 HZ轉(zhuǎn) 速：1440r/min活動導葉個數(shù)：20預開導葉個數(shù)： 4導葉預開法的實現(xiàn)裝置導葉不同步預開裝置(MGV)(Misalignment Guide Vanes)3、MGV在常規(guī)水電站的應用前景 針對常規(guī)水電站，特別是高水頭常規(guī)電站，采用導葉分段異步關閉方式，用以實現(xiàn)機組甩負荷過渡過程的控制，改善過渡品質(zhì)，產(chǎn)生經(jīng)濟效益。調(diào)節(jié)保證計算的要求調(diào)節(jié)保證計算的要求轉(zhuǎn)數(shù)上升小于 50%，壓力上升小于 40% 實測機組最大轉(zhuǎn)速上升率為 38%，蝸殼進口最大壓力上升率為8.83%以福建古田溪電站為例進行計算仿真不設調(diào)壓井進行四種關閉方案的仿真四種方案的仿真結(jié)果四種方案的仿真結(jié)果調(diào)節(jié)保證計算的要求調(diào)節(jié)保證計算