巖灘水電廠廠房運行工況分析

巖灘水電廠廠房運行工況分析

1機組運行情況巖灘水電站是水庫后的車間，生產(chǎn)水源管道長93米。裝有4臺總?cè)萘繛?210MW(4×302.5MW)。水輪機型號為HL286a-LJ-800,轉(zhuǎn)輪葉片13個,葉片材料為0Cr13Ni5Mo。機組設(shè)計水頭59.4m,最高、最低水頭分別為68.5m和37m,轉(zhuǎn)速75r/min,額定流量580m3/s。固定導(dǎo)葉12個,活動導(dǎo)葉24個,相對高度bo=0.315。巖灘電廠自投產(chǎn)以來機組在設(shè)計水頭以上較高水頭段運行時,在較大負(fù)荷區(qū)間機組和廠房發(fā)電機間出現(xiàn)強烈振動。其原因是固定導(dǎo)葉至轉(zhuǎn)輪進口間流道中的水流產(chǎn)生的中頻壓力脈動激發(fā)引起廠房結(jié)構(gòu)物共振。為了解決這一問題,廣西電力公司組織各有關(guān)單位開展了包括現(xiàn)場改造在內(nèi)的各項試驗研究工作,利用科學(xué)經(jīng)濟的強迫補氣方式,來消除在大負(fù)荷區(qū)間運行時機組和廠房出現(xiàn)的強振現(xiàn)象,保證了機組的安全運行。2機組試驗研究巖灘電廠機組和廠房振動消除措施研究,針對導(dǎo)致機組振動的不穩(wěn)定水壓脈動因素,分別在1號、3號機上進行相應(yīng)的試驗研究工作,主要有水輪機泄水錐氣水分離、固定導(dǎo)葉修型、補氣等各項試驗研究工作。2.1機組的氣力試驗巖灘電廠機組在小負(fù)荷區(qū)(40～80MW)存在的尾水管強脈動壓力是由于轉(zhuǎn)輪葉片出水邊的脫流形成的渦帶產(chǎn)生的較強低頻壓力脈動造成。向尾水管中心部位補入適量的自然空氣是消除或降低尾水管壓力脈動的措施之一。巖灘電廠機組水輪機轉(zhuǎn)輪原有的泄水錐結(jié)構(gòu)上的不足,至使主軸中心孔補氣不順暢,補氣量不足。根據(jù)原泄水錐存在的缺陷,采取了泄水錐氣水分離的改造措施,在原泄水錐內(nèi)部豎起的10塊筋板之間分別加焊蓋板,使之形成與泄水錐內(nèi)腔隔離的水槽,見圖1。從而使得轉(zhuǎn)輪頂部減壓孔處泄漏的水流分別從這10個導(dǎo)水槽排向尾水管,泄水錐空腔內(nèi)不再形成水簾,主軸中心孔的自然補氣順暢。泄水錐氣水分離改造后,分別進行了1號、3號兩臺機組的補氣效果檢驗,試驗結(jié)果表明:①機組運行出力在60～80MW區(qū)間,尾水管出現(xiàn)較強的壓力脈動,脈動值為154kPa。尾水管出現(xiàn)強壓力脈動時,廠房發(fā)電機層平穩(wěn),而當(dāng)機組出力為200MW時機組和廠房出現(xiàn)強烈振動(此時尾水管壓力脈動已變小),這說明尾水管的壓力脈動與廠房發(fā)電機間振動沒有直接影響。②尾水管出現(xiàn)脈動最大值時(機組在60～80MW區(qū)間),實測了1號機組的尾水管補氣量,從機組大軸中心孔自然補氣量為0.13m3/s左右,自然補氣量較小,當(dāng)機組出力達(dá)到100～120MW時,補氣量明顯增加達(dá)到1.48m3/s,尾水管壓力脈動隨之減弱。見表1。③機組進行泄水錐氣水分離改造后,改善了泄水錐內(nèi)部氣水分離,減少了自然補氣阻力,在相同工況下尾水管壓力脈動有所減小,這說明氣水分離措施對減小尾水管壓力脈動有一定的作用。2.2機組運行前后對比試驗在1號機組的每個固定導(dǎo)葉上實施加長葉片出水邊150mm的措施,試圖用改變固定導(dǎo)葉幾何形狀來改變水壓脈動頻率,從而錯開與廠房的共振區(qū)域。改造完成后機組進行了改造前后對比試驗,檢驗機組在修型改造前后相同工況下的固定導(dǎo)葉后水壓脈動的幅值和脈動頻率的變化。分別進行了修型前h=63.72m,修型后h=61.2m條件下的振動試驗。并將實測結(jié)果進行對比,其結(jié)果:①尾水管壓力脈動最大區(qū)域出現(xiàn)在機組出力在60～80MW區(qū)間,與修型前壓力脈動出現(xiàn)最大值的規(guī)律基本相同。②固定導(dǎo)葉修型前后機組和廠房發(fā)電機間出現(xiàn)的強振動區(qū)域和振動規(guī)律基本相同,共振現(xiàn)象依然存在。2.3消除或減少機組振動,保證機組全工況全負(fù)荷安全運行針對水輪機固定導(dǎo)葉至轉(zhuǎn)輪葉片進口間的水流產(chǎn)生的中頻壓力脈動與電站結(jié)構(gòu)物固有頻率重合引起共振這一現(xiàn)象,償試用補氣的方法改變水流速度、密度,改變脈動頻率來消除或減小機組在部分負(fù)荷區(qū)的振動,從而保證機組全工況全負(fù)荷安全穩(wěn)定運行。分別在1號、3號機組進行了各種工況下的強迫補氣試驗,強迫補氣位置分2個部分,即固定導(dǎo)葉后和活動導(dǎo)葉后。2.3.1發(fā)電機充壓試驗機組在h=61.06m水頭運行時出現(xiàn)尾水管強壓力脈動是在機組出力60～80MW時,壓力脈動最大值達(dá)154kPa。機組出現(xiàn)強振工況是在190～210MW,頂蓋垂直振動速度25mm/s,水輪機水車室伴隨強烈噪聲,發(fā)電機間樓板振動速度65mm/s。對應(yīng)強振工況分別進行了固定導(dǎo)葉后、活動導(dǎo)葉后強迫補氣試驗,并調(diào)節(jié)補氣量,選擇最優(yōu)補氣方式。試驗結(jié)果表明,強振發(fā)生后實施強迫補氣前后振動速度發(fā)生了較大的變化,如機組在200MW強振工況進行強迫補氣后廠房發(fā)電機間的振動值下降了85%,見圖2,水車室噪聲、頂蓋振動消失,機組和廠房的強烈振動現(xiàn)象也消除,振動數(shù)值見表2。2.3.2強振工況對比機組在h=65.3m水頭運行時,出現(xiàn)強振工況是在機組出力240～260MW區(qū)間,頂蓋垂直振動速度14.46mm/s,?174層樓板振動速度12.52mm/s,在強振工況(250MW和260MW),分別實施對固定導(dǎo)葉后、活動導(dǎo)葉后強迫補氣,廠房強烈振動現(xiàn)象即可消除,見表3。2.4合理設(shè)置排氣控制裝置通過對機組和廠房在大負(fù)荷區(qū)的振動實施經(jīng)濟補氣消振的措施后,按照實測的補氣量設(shè)計安裝了2臺雙螺桿式空壓機,并利用電廠原有的補氣管路,設(shè)置了管路逆止閥、補氣控制閥、以及補氣啟閉自動控制裝置,組成了一整套具有監(jiān)測、控制、保護、補氣消振功能的強迫補氣系統(tǒng)。自動補氣控制,是根據(jù)機組振動監(jiān)測信號應(yīng)用計算機數(shù)據(jù)采集處理進行監(jiān)控,自動啟停補氣。起動補氣是當(dāng)廠房發(fā)生強振時,退出補氣是根據(jù)巖灘電廠的實際振動區(qū)域?qū)?yīng)的導(dǎo)葉開度的變化量來確定。自動補氣裝置自2000年9月開始調(diào)試投入運行,經(jīng)過二次的調(diào)整完善,至今運行正常。3試驗結(jié)果的分析3.1固有頻率特性固定導(dǎo)葉的作用除了承受和傳遞整個機組重量以外,還將蝸殼的水流均勻地分配流入活動導(dǎo)葉。所以合適的固定導(dǎo)葉葉型,對水流的穩(wěn)定流動和能量轉(zhuǎn)換,減少水力損失起到重要作用。固定導(dǎo)葉的選擇同時還要考慮,水流不但能無沖擊流入,并形成預(yù)旋進入活動導(dǎo)葉,因此要求固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉之間要有較好搭配組合。固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉在最優(yōu)開口狀態(tài)下,壓力場、速度場分布均勻,其他開口狀態(tài)水流繞流應(yīng)盡可能合理。巖灘電廠機組目前安裝的固定導(dǎo)葉數(shù)為12片,活動導(dǎo)葉數(shù)為24片。從實際運行產(chǎn)生的壓力脈動情況判斷,現(xiàn)有的固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉之間相互匹配欠佳,水流在導(dǎo)葉表面的流動是一種復(fù)雜的空間流動過程。當(dāng)流動在導(dǎo)葉表面的某處發(fā)生分離時(一般在葉片出水邊或靠出水邊處),在導(dǎo)葉兩側(cè)順?biāo)鞣较蛐纬闪私惶孀兓男郎u,這些旋渦是不穩(wěn)定的,它們不斷從葉片表面脫落,與此同時新的旋渦又不斷形成,如此按一定規(guī)律的旋渦脫落過程便形成了某種頻率的水壓脈動,我們把它稱之為“卡門渦”。巖灘機組現(xiàn)用的固定導(dǎo)葉存在明顯不足之處,12個固定導(dǎo)葉出水邊偏厚且各個出水邊厚度不一致,大至分有3種類型:分別是鼻端40mm、標(biāo)準(zhǔn)型60mm、加厚型85mm,出水邊的不均勻和形狀選擇欠佳是導(dǎo)致導(dǎo)葉在出水邊或出水邊的上游某處形成卡門渦的原因之一。根據(jù)卡門渦頻率計算公式fKS=SH(V/d)(HZ)式中:SH——斯特魯哈數(shù),一般取在0.22～0.24范圍;d——固定導(dǎo)葉出水邊厚度;W——旋渦分離點的水流速度,對巖灘機組而言,在導(dǎo)葉開度70%時,V=7～8m/s左右,取6m/s、8m/s、10m/s3種流速計算,取d為0.04,0.06,0.085m3種出水邊厚度計算各種流速下的卡門渦頻率,見表4。從表4中看出,占大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)型固定導(dǎo)葉,在較大的流速范圍內(nèi)其產(chǎn)生的卡門渦頻率都在21～40Hz之間。試驗結(jié)果表明,卡門渦頻率的一個突出特征,就是在固定導(dǎo)葉幾何形狀、流動參數(shù)(如壓力)不變的條件下,卡門渦頻率變化與水流速度成正比,當(dāng)流速低時頻率向低頻方向偏移,反之向高頻方向偏移。巖灘機組導(dǎo)葉的壓力脈動規(guī)律證實了卡門渦的存在。機組固定導(dǎo)葉卡門渦頻率與固定導(dǎo)葉固有頻率沒有形成共振,但其產(chǎn)生的壓力脈動通過水輪機頂蓋傳遞給機組和廠房,這一脈動頻率與廠房結(jié)構(gòu)的固有頻率相同而產(chǎn)生了共振,固定導(dǎo)葉卡門渦是導(dǎo)致廠房結(jié)構(gòu)物振動的重要因素。針對機組固定導(dǎo)葉出水邊形成卡門渦造成廠房?174樓板共振的情況,1號機組實施固定導(dǎo)葉加長出水邊,目的是減薄出水邊,消除或改變卡門渦頻率,從而消除共振現(xiàn)象,但從試驗結(jié)果看,固定導(dǎo)葉出水邊的修改對廠房?174樓板振動規(guī)律沒有明顯減弱,說明這一修改方案未達(dá)到目的。從1號機出水邊修型,沒有達(dá)到預(yù)期效果這現(xiàn)象,可以推斷卡門渦的形成不是在固定導(dǎo)葉的出水邊,而是在靠近固定導(dǎo)葉出水邊的上游某處,水流在該處由于慣性及粘性等因素的作用形成等壓點而在該處產(chǎn)生逆向流,這種逆向流變成了流道死區(qū)占據(jù)了部份流道,使水流動受阻而形成脫流。因此卡門渦的治理要從其生成的根源有的放矢才能從根本上消除。3.2機組振動原因分析混流式水輪機在部分負(fù)荷下出現(xiàn)的水力振動現(xiàn)象是較普遍的,這是由于轉(zhuǎn)輪葉片進、出口水流沖擊的脫流引起的,而在較大負(fù)荷區(qū)這種振動表現(xiàn)得就不那么明顯,這是由于水輪機活動導(dǎo)葉與輪葉之間進入了最優(yōu)協(xié)聯(lián)工況區(qū),輪葉進口水流撞擊和出口脫流損失最少。而巖灘電廠機組存在兩個明顯的振動區(qū),即機組在小負(fù)荷區(qū)(40～80MW)尾水管出現(xiàn)強烈壓力脈動,和機組在較大負(fù)荷區(qū)(200～300MW對應(yīng)不同水頭段而定)出現(xiàn)機組頂蓋和廠房發(fā)電機間強烈振動現(xiàn)象。對較小負(fù)荷區(qū)間的尾水管壓力脈動現(xiàn)象,在混流式水輪機中普遍存在,其產(chǎn)生原因及消振措施另作專門分析。在此僅討論巖灘機組在較大負(fù)荷區(qū)產(chǎn)生的強振與水輪機轉(zhuǎn)輪之間聯(lián)系。常見的水輪機轉(zhuǎn)輪的水力振動有尾水管渦帶壓力脈動和轉(zhuǎn)輪迷宮環(huán)壓力脈動,轉(zhuǎn)輪葉片卡門渦、轉(zhuǎn)輪葉片流道之間的葉道渦等都會引起水輪機的振動。實際上每一臺水輪機都會存在水力振動問題,只是這種振動的數(shù)量是否在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。因為水輪機本身適應(yīng)范圍有限,水輪機在生產(chǎn)制造安裝中的偏差都有可能導(dǎo)致水力的不平衡而產(chǎn)生振動。巖灘電廠機組在較大負(fù)荷區(qū)產(chǎn)生的異常振動還導(dǎo)至廠房發(fā)電機間的強烈振動,機組振動是不是引起廠房振動的原因,根據(jù)試驗資料分析:①轉(zhuǎn)輪受力狀態(tài)分析。巖灘電廠3號機組1998年元月實測了水輪機轉(zhuǎn)輪葉片(4號葉片)動態(tài)應(yīng)力狀況(測點位置:葉片背面中段靠出水邊處),在試驗水頭h=66.83m條件下機組在空載至300MW負(fù)荷區(qū)間變化時,在各種負(fù)荷下測量葉片動態(tài)力的變化值。其結(jié)果是當(dāng)機組在240MW時動應(yīng)力出現(xiàn)最大值48MPa,也就是轉(zhuǎn)輪運行最不穩(wěn)定區(qū)間,而此時廠房?174層發(fā)電機間振動較小,振動速度為3.65mm/s。當(dāng)機組負(fù)荷達(dá)到280MW后,廠房?174層發(fā)電機間出現(xiàn)強烈振動,振動速度高達(dá)12.81mm/s。此時葉片的動態(tài)應(yīng)力值已開始下降至47.23MPa,見表5。從水輪機轉(zhuǎn)輪穩(wěn)定狀態(tài)的變化,反映出水輪機振動與廠房振動之間聯(lián)系不密切,也就是說水輪機振動不是廠房振動的直接原因。②當(dāng)廠房?174層發(fā)電機間出現(xiàn)強振時,水輪機葉片動應(yīng)力變化頻率,其主要頻率為0.24Hz、150Hz、301Hz,見表5。而廠房?174層發(fā)電機間的振動主要頻率為30Hz左右,兩者比較相差甚遠(yuǎn),從振動頻率比較機組水輪機轉(zhuǎn)輪運行的不穩(wěn)定不是引起廠房振動的直接原因。此外從輪葉動應(yīng)力頻率的變化看,機組在強振工況下,葉片動應(yīng)力有150Hz頻率變化值與該葉片的3階頻率相當(dāng)接近,見表6,這說明該葉片動應(yīng)力脈動為5次諧波引起。在水輪機運行時水壓脈動至使葉片振動,而葉片振動又反過來調(diào)節(jié)水流的振動頻率,兩者相互影響擾動頻率與固有頻率的接近從而發(fā)生耦合振動,導(dǎo)致葉片的局部共振,這是導(dǎo)致葉片局部斷裂的重要因素之一。③電廠針對機組和廠房振動水輪機葉片斷裂現(xiàn)象,曾試圖用改變?nèi)~片固有頻率,提高葉片剛度的措施來消除振動,減小葉片斷裂。2000年3月利用機組檢修期在3號機轉(zhuǎn)輪的每個葉片之間靠下環(huán)處焊接一根直徑Φ120mm支撐桿,加焊支撐桿后實際運行狀況對改變機組和廠房振動沒有作用。至2001年2月機組共運行了4000h后,檢查發(fā)現(xiàn)加焊支撐桿處葉片裂紋更為嚴(yán)重,除此之外葉片在支撐桿背面?zhèn)缺砻鏆馕g嚴(yán)重,試驗表明加焊支撐桿使轉(zhuǎn)輪穩(wěn)定性更差,現(xiàn)已拆除加焊支撐桿。動應(yīng)力測試結(jié)果表明巖灘機組水輪機振動與廠房?174層發(fā)電機間的振動沒有對應(yīng)關(guān)系,廠房振動主要原因不是水輪機的不穩(wěn)定因素引起。因而解決巖灘電廠廠房振動問題,不能僅限于水輪機轉(zhuǎn)輪的處理,而應(yīng)包括水輪機的通流部件及其結(jié)構(gòu)的試驗研究和改造工作。3.3非設(shè)計工況下壓縮和可壓縮性的影響混流式水輪機在非設(shè)計工況(低負(fù)荷工況即小于額定負(fù)荷50%)下運行時,由于水流的動態(tài)特性欠佳,水流繞流水輪機輪葉或固定導(dǎo)葉、活動導(dǎo)葉都可能會產(chǎn)生入口的撞擊和出口的脫流,而造成水輪機轉(zhuǎn)輪或?qū)~以及通流部分的不穩(wěn)定。試驗證實,在非設(shè)計工況下運行時,對于產(chǎn)生脫流區(qū)域補進適量的壓縮空氣有助于消除輪葉和導(dǎo)葉的振動。向產(chǎn)生脫流區(qū)域或真空區(qū)補入壓縮空氣除了可以迅速提高真空區(qū)的壓力,使之不能形成脫流之外,補氣改變了水流的不可壓縮的液體特性,含有空氣的水流,變成了密度較小的液體,可壓縮性急劇增加,水體本身成了一個可吸收壓能的彈性體,葉片出口的脫流產(chǎn)生的壓力脈動被水體內(nèi)部吸收而很少向外傳遞,或者向外傳遞的能量大幅度減少。水流壓力脈動沖擊力P的大小與水流速度v,密度ρ,液體可壓縮性K有關(guān)。P=vρ/K????√Ρ=vρ/Κ補入適量的空氣后,水體的可壓縮性加大,在流速不變的條件下,水體的脈動壓力減小,因而減少破壞作用力達(dá)到了減輕振動的作用。3.3.1尾排放歷史結(jié)果巖灘電廠的補氣方式采取了自然補氣和強迫補氣兩種方式。自然補氣方式是水輪機轉(zhuǎn)輪室或尾水管在非設(shè)計工況運行時產(chǎn)生的非對稱負(fù)壓(真空),在大氣壓力的作用下自然補充到尾水管中消除真空,使機組運行穩(wěn)定。自然補氣一般用來消除尾水管壓力脈動,補氣的手段主要是利用機組大軸中心孔通過逆止閥來實現(xiàn),以1號機為例,自然補氣量最大時達(dá)到3.6m3/s。水輪機轉(zhuǎn)輪泄水錐改造前后壓力脈變化比較(尾水管在?147.76高程處壓力測點的壓力變化),經(jīng)對比泄水錐改造前后在相同工況尾水管壓力脈動幅值有所降低,見表7。試驗結(jié)果表明,在尾水管發(fā)生強壓力脈動時,補入的空氣過少對減輕壓力脈動幾乎沒有什么作用,反而使渦帶擺動變大,壓力脈動振幅增加;當(dāng)補氣量達(dá)到一定量,渦帶變粗變直且相對穩(wěn)定,壓力脈動值迅速下降;而當(dāng)補氣量繼續(xù)增加時,渦帶幾乎不變,過多地補氣量進入尾水管時會使尾水管壓力上升,影響機組尾水管能量回收,降低水輪機效率,合適的補氣量一般占水輪機額定流量的1%左右。按此推算,可以確定巖灘電廠機組在h=61.06m運行時水輪機尾水管所需的理論補氣量。以1號機為例,比較實際補氣量與理論補氣量的差別。選擇在機組尾水管最大補氣工況比較,即機組出力P=100MW時,尾水管壓力脈動最大(以尾水管?148.67+X高程處壓力變化值來衡量),理論上此時尾水管補氣量應(yīng)為2.1m3/s。而實測補氣流量平均值為1.48m3/s,見表8。巖灘電廠機組尾水管中心孔自然補氣在最大補氣量工況都未能達(dá)到運行要求,其它工況的補氣量就更難以滿足運行的需要。說明巖灘電廠機組在尾水管出現(xiàn)強振時,主軸中心孔自然補氣量的實際值與理論要求值相差甚遠(yuǎn)。在此區(qū)域尾水管壓力脈動表現(xiàn)也極為強烈。而在機組出力大于100MW以后尾水管壓力脈動明顯減小,尾水管的補氣量實際值與理論要求值較接近,此時補氣對降低尾水管壓力脈動起到了明顯作用。巖灘機組主軸中心孔自然補氣,由于補氣出口泄水錐處水簾的阻力,減少了自然補氣的作用。為了增加巖灘機組自然補氣量,專門進行了泄水錐氣水分離改造。改造后實測結(jié)果表明,機組轉(zhuǎn)輪泄水錐改造后,減輕了水簾的作用,主軸中心孔補氣順暢,消除了泄水錐水簾阻力的作用,補氣效果有了明顯改善;但是補氣量在小負(fù)荷區(qū)明顯不足,分析原因還是補氣通道不夠暢通。由于大軸中心孔補氣是由尾水閘門的平臺處用Φ300mm的補氣管將自然空氣引入主軸中心孔的,當(dāng)機組負(fù)荷較小時因為流量比較小需要吸入的空氣量也比較小,尾水管內(nèi)的負(fù)壓值也相對小些,空氣的吸入力也相對小些,而進入尾水管的空氣要首先克服大軸最底部的逆止閥阻力才能進入,很顯然尾水管內(nèi)的真空吸力一部分已消耗在克服逆止閥的摩擦阻力上,另一部分才能用做吸入的空氣量,在小負(fù)荷區(qū)域,尾水管真空吸力本來就比較小,如果真空吸力用于克服逆止閥摩擦阻力過大,則吸入尾水管的空氣顯然是不足的。3.3.2機組強迫指標(biāo)分析在非正常工況下水流經(jīng)過水輪機葉片、活動導(dǎo)葉,固定導(dǎo)葉出水邊極易產(chǎn)生脫流而形成卡門渦,有規(guī)律的卡門渦旋會引起周圍的水體壓力脈動,當(dāng)這種脈動頻率與葉片發(fā)生共振時,表現(xiàn)出葉片發(fā)生劇烈抖動,同時伴隨強烈噪聲,所以在水輪機的設(shè)計中就已經(jīng)考慮到要避開卡門渦形成共振的可能。巖灘電廠機組固定導(dǎo)葉所形成的卡門渦與廠房發(fā)電機層樓板共振現(xiàn)象是十分罕見的,國內(nèi)沒有這樣的先例。解決巖灘電廠這種特殊振動現(xiàn)象的途徑有二種:一是改變電站或機組結(jié)構(gòu),如葉片修型,改變流道尺寸更換轉(zhuǎn)輪等;二是改變水流狀態(tài),如調(diào)整運行工況避開振區(qū),實行補氣消除振動等。改變機組結(jié)構(gòu)需要大量資金,調(diào)整運行工況會影響機組的調(diào)頻能力,在現(xiàn)有條件下采用補氣消振是解決巖灘電廠機組振動問題比較有效而且易于實現(xiàn)的辦法。巖灘電廠的振動問題,不能照搬傳統(tǒng)的補氣方式,即在頂蓋輪葉進口前進行補氣,針對巖灘電廠機組振動是由于固定導(dǎo)葉出水邊卡門渦引起的特點,經(jīng)過試驗探索出在固定導(dǎo)葉出水邊進行強迫補氣的方式,其目的是在卡門渦形成的源頭,用較少的補氣來消除卡門渦的形成或改變卡門渦的頻率,試驗結(jié)果證明這種方法是正確的。補氣雖說是消除機組振動的一種行之有效的辦法,但并不是補氣量越多越好,與尾水管自然補氣方式一樣,過量的補氣不但對消振毫無作用,而且會導(dǎo)致水輪機的效率下降,出力降低,同時強迫補氣的壓縮空氣又要消耗過多的功率,增加廠用電量,因此確定機組的合適補氣量,即經(jīng)濟補氣量是巖灘電廠機組強迫補氣研究工作重要部分。根據(jù)巖灘電廠機組振動情況,現(xiàn)場進行了不同補氣位置,不同補氣量的試驗。1號機組在h=61.06m時進行了強迫補氣試驗,當(dāng)機組出力在190～210MW區(qū)域發(fā)生強振時,強迫補氣后振動及噪聲完全消失,見圖2。實測結(jié)果表明強振時分別在固定導(dǎo)葉后強迫補氣量為0.52m3/s,活動導(dǎo)葉后強迫補氣量為0.61m3/s,機組和廠房振動完全消除。機組在此區(qū)域發(fā)出功率所耗費的水量為370m3/s,補氣量占額定流量的0.09%左右,耗用功率占機組額定出力0.16%左右,適量的強迫補氣不但消除了振動和噪聲,改善了機組的運行條件,水輪機壓力脈動的消除,又起到了減輕葉片表面汽蝕破壞的作用(有關(guān)資料統(tǒng)計汽蝕下降15%～20%左右),使葉片表面的動應(yīng)力減小,這對減少葉片的斷裂起到積極作用。3.4計算機控制的自動排氣裝置巖灘電廠機組和廠房的振動現(xiàn)象,通過向尾水管自然補氣降低了尾水管壓力脈動,通過向頂蓋實施強迫補氣達(dá)到了消除機組和廠房?174層發(fā)電機間振動的目的,當(dāng)機組和廠房的振動在某一個區(qū)域內(nèi)發(fā)生時,需要及時強迫補氣,而偏離振區(qū)時停止補氣。這就要求補氣裝置能連續(xù)或間斷工作,而且能按要求自動投入和退出補氣。根據(jù)巖灘電廠振動特點和強迫補氣的要求,專門研制了計算機控制的自動補氣裝置,該裝置采用以廠房?174層發(fā)電機間樓板振動幅值(峰峰值),作為控制強迫補氣開啟信號,利用機組在開始強迫補氣時活動導(dǎo)葉開度