水泵水輪機(jī)的S不穩(wěn)定性及其應(yīng)對措施

1、水泵水輪機(jī)的S不穩(wěn)定性及其應(yīng)對措施樊京偉 內(nèi)容提要1、S不穩(wěn)定區(qū)形成機(jī)理2、改善S不穩(wěn)定區(qū)的有效措施 導(dǎo)葉預(yù)開法（MGV）3、MGV在常規(guī)水電站中的 應(yīng)用前景案 例1、S不穩(wěn)定區(qū)形成機(jī)理從全特性曲線上分析S不穩(wěn)定區(qū)水泵水輪機(jī)流量全特性曲線離心式水泵 離心式制動 向心式水輪機(jī) 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(fù)荷）2 反水泵工況效率 很低,氣蝕嚴(yán)重, 噪音大,常產(chǎn)生 強(qiáng)烈的壓力脈動 和機(jī)械振動,甚 至導(dǎo)致事故發(fā)生3空載至極小負(fù)荷 之間運(yùn)行的逆功 率從轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)上分析S不穩(wěn)定區(qū)葉片長轉(zhuǎn)速高離心效應(yīng)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(diǎn)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(jìn)口流態(tài)圖及速度三角形示意圖入流角逐漸小形成負(fù)沖角2、改善S不穩(wěn)定區(qū)的有效措施 導(dǎo)葉預(yù)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(dǎo)葉預(yù)開法預(yù)開法原理拉直拉直 光順光順怎么做怎么做 ？SO EASY !YES ？機(jī)組振動壓力脈動動靜干涉流固耦合空化空蝕流擊振動機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定預(yù)開導(dǎo)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(yù)開導(dǎo)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(yù)開導(dǎo)葉開度的影響分散對稱特點(diǎn)特點(diǎn)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(dǎo)致機(jī)組的脈動加大，造成機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定2 預(yù)開啟導(dǎo)葉后水泵水輪機(jī)的S特性已經(jīng)不甚明顯，此時即使水泵水輪機(jī)在低水頭啟動，也會迅速帶上負(fù)荷而進(jìn)入穩(wěn)定的運(yùn)行工況預(yù)開導(dǎo)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(dǎo)葉個數(shù)：20預(yù)開導(dǎo)葉個數(shù)： 4預(yù)開導(dǎo)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(dǎo)葉個數(shù)：20預(yù)開導(dǎo)葉個數(shù)： 4導(dǎo)葉預(yù)開法的實(shí)現(xiàn)裝置導(dǎo)葉不同步預(yù)開裝置(MGV)(Misalignment Guide Vanes)3、MGV在常規(guī)水電站的應(yīng)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(dǎo)葉分段異步關(guān)閉方式，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)組甩負(fù)荷過渡過程的控制，改善過渡品質(zhì)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求調(diào)節(jié)保證計(jì)算的要求轉(zhuǎn)數(shù)上升小于 50%，壓力上升小于 40% 實(shí)測機(jī)組最大轉(zhuǎn)速上升率為 38%，蝸殼進(jìn)口最大壓力上升率為8.83%以福建古田溪電站為例進(jìn)行計(jì)算仿真不設(shè)調(diào)壓井進(jìn)行四種關(guān)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(jì)算的要求調(diào)節(jié)保證計(jì)算