抽水蓄能电站机组吸出高度选取的认识

更新: 2024-03-06

  抽水蓄能电站机组吸出高度会对电站引水系统和厂房 布置造成直接影响,较浅的挖深要求能够更好的降低相应的 电站土建成本;但也会增加水泵运行时的空化风险,所 以,电站前期安装高程估算时的准确性显得十分重要。在早期水泵水轮机应用过程中就发现水泵工况运 行时的转轮空化比水轮机工况下空化更严重。在设计时一般认为如果水泵工况空化能够完全满足,则水轮机工况也能满足的。

  一是应按照水泵工况无空化 的条件进行;二是机组在相继甩负荷过渡过程中,整个 输水系统内不能发生水柱分离。

  通常比转速与转轮的空化系数成正比,随着比转 速的增大,转轮的空化系数也增大,空化性能直线下降。结合吸出高度经验计算值和最危险过渡过程工况 下尾水管真空度计算值,同时考虑到在尽量节约土建 开挖量的前提下,使得机组有足够的淹没深度,以保证 机组 安 全 稳 定 运 行。

  高水头水泵水轮机的淹没深度,按水泵水轮机无空蚀和各种过渡过程中尾水管不发生水柱分离确定。抽水蓄能电站水泵水轮机的淹没深度都很大, 因而机组安装高程较低,我国已投运的电站使用的高水头机组如西龙池已用到吸出高度为-75m,,而400-500米段水头大都电站吸出高度也约为-70至-80m之间,700米水头段约在-100m左右。

  在水泵水轮机甩负荷过程中水锤作用使尾水管断面平均压力一下子就下降,伴随着甩负荷过渡过程中转轮转速迅速升高,转轮出口断面外侧出现强烈的旋转水流,使断面中心压力小于外侧压力,即使断面平均压力仍大于水的汽化压力,其中心局部压力可能低于水的汽化压力而出现水柱分离现象。水泵水轮机过渡过程的数值分析中只能给出管道各截面的平均压力,只有通过甩负荷过渡过程全模拟试验才能确定局部压力降低值,以避免尾水管中出现水柱分离的现象。

  高水头水泵水轮机的淹没深度,不仅要满足防空蚀要求,还要保证各种过渡过程中尾水管不发生水柱分离现象。超高水头水泵水轮机均采用了较大的淹没深度,以避免过渡过程水柱分离现象,确保电站引水系统和机组的安全,如葛野川最小抽水蓄能电站淹没深度为-98m,神流川抽水蓄能电站最小淹没深度为-104m。国内的绩溪抽水蓄能电站是-85m,敦化是-94m,长龙山是-94m,阳江是-100m.

  对于同一水泵水轮机来说, 其偏离最优工况越远, 其受的空蚀强度越大。在高扬程、小流量工况, 大多数流线处为较大的正冲角, 在叶片吸力面的负压区易产生空蚀; 在低扬程、大流量工况, 叶片压力面负冲角较大, 易出现脱流现象, 进而导致叶片压力面的空蚀。一般对于水头变化幅度较大的电站,空化系数也相应较大, 以较低的安装高程才能满足在低扬程及高扬程工况运行时完全不发生空化。因此, 水头变幅较大, 其吸出高度值也相应加大才能满足条件。如QX淹没深度-66m,MX-68m,因为MX水头变幅更大,MX的调保实现更难。

  据悉,国外有一些抽水蓄能电站出现过水柱分离的现象。日本高水头水泵水轮机在制造厂进行过渡过程全模拟模型试验,对水柱分离现象进行比较深入的研究以确定水泵水轮机的安装高程。抽蓄电站最难的是系统的安全性问题,既要确保极端工况下蜗壳升压、尾水负压处在安全范围,又要确保水力性能达到一流水平,对于淹没深度的选取有较大的影响。

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