中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：水泵水輪機(jī)組在低水頭空載并網(wǎng)時(shí)，往往由于較大的壓力脈動(dòng)，造成機(jī)組大的振動(dòng)噪音等，從而影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。水泵水輪機(jī)空載壓力脈動(dòng)尤其以無(wú)葉區(qū)壓力脈動(dòng)為甚，其值往往是正常運(yùn)行工況壓力脈動(dòng)的數(shù)倍。
近年來(lái)大家對(duì)水泵水輪機(jī)空載壓力脈動(dòng)越來(lái)越重視，對(duì)水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)空載壓力脈動(dòng)做出越來(lái)越嚴(yán)格的要求，由起初的不大于25%~30%，逐漸要求到不大于18%，最近要求不大于12%，反映出大家對(duì)該問(wèn)題的重視。
從目前已有的國(guó)內(nèi)外抽水蓄能制造廠家的相關(guān)模型試驗(yàn)報(bào)告中可以看出， 10年前的抽水蓄能模型水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)最大空載壓力脈動(dòng)為26%，較好的廠家電站模型水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)最大空載壓力脈動(dòng)約為15%，近來(lái)來(lái)對(duì)水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)最大空載壓力脈動(dòng)要求為不小于12%，目前國(guó)內(nèi)廠家已順利通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目驗(yàn)收，說(shuō)明其在降低無(wú)葉區(qū)空載壓力脈動(dòng)方面已有了不小進(jìn)步。
國(guó)內(nèi)抽蓄電站相關(guān)資料的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，對(duì)于200~400m水頭段，水頭變幅Hpmax/Htmin的比值不大于1.2的蓄能電站，水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)空載壓力脈動(dòng)最大值為不大于25%；對(duì)于400~600m水頭段，水頭變幅Hpmax/Htmin的比值不大于1.15的蓄能電站，水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)空載壓力脈動(dòng)最大值為不大于18%；對(duì)于600~800m水頭段，水頭變幅Hpmax/Htmin的比值不大于1.1的蓄能電站，水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)空載壓力脈動(dòng)最大值為不大于15%。水頭變幅超過(guò)以上規(guī)定值的情況，水泵水輪機(jī)無(wú)葉區(qū)空載壓力脈動(dòng)最大值要視具體情況而定。
導(dǎo)葉分度圓直徑、原模型比以及轉(zhuǎn)輪葉片翼型，對(duì)空載工況無(wú)葉區(qū)壓力脈動(dòng)具有重要影響，但導(dǎo)葉分度圓直徑變化、原模型比大小以及轉(zhuǎn)輪葉片翼型的優(yōu)化受水泵水輪機(jī)駝峰特性、“S”特性以及加權(quán)效率的制約，為改善空載工況無(wú)葉區(qū)壓力脈動(dòng)相關(guān)參數(shù)不能無(wú)限制的變化。
在低于額定水頭的空載開(kāi)度運(yùn)行時(shí)，水泵水輪機(jī)可能會(huì)進(jìn)入S形不穩(wěn)定區(qū)，這會(huì)導(dǎo)致機(jī)組頻率在網(wǎng)頻附近波動(dòng)，難以正常并網(wǎng)?；?0年前對(duì)于此問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，工程上大多是采用安裝不同步導(dǎo)葉裝置或者采用預(yù)開(kāi)啟導(dǎo)葉的方法來(lái)預(yù)防“S”區(qū)，然而隨著行業(yè)對(duì)這一問(wèn)題認(rèn)知提高，現(xiàn)在更多地著力于從水力設(shè)計(jì)層面入手，改善 S 特性。
水輪機(jī)工況在低于額定水頭的空載開(kāi)度運(yùn)行時(shí)，有可能進(jìn)入S 特性，亦稱S 形不穩(wěn)定區(qū)。S 特性使機(jī)組頻率在網(wǎng)頻附近上下波動(dòng)，難以正常并網(wǎng)，且造成由調(diào)相工況轉(zhuǎn)發(fā)電運(yùn)行及水輪機(jī)工況的甩負(fù)荷停機(jī)過(guò)程產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，甚至滑入反水泵工況。
早年較多抽水蓄能機(jī)組無(wú)葉區(qū)動(dòng)靜干涉較大、機(jī)組振動(dòng)噪聲大，影響機(jī)組的運(yùn)行壽命和安全可靠性。近年來(lái)水力開(kāi)發(fā)人員從水力設(shè)計(jì)的角度入手，優(yōu)化輪輪葉型等措施，大大降低了機(jī)組的振動(dòng)和噪聲，提高了機(jī)組的安全可靠性。從2020年后投產(chǎn)的機(jī)組穩(wěn)定性得到較大提升，通過(guò)在長(zhǎng)期運(yùn)行中的不斷總結(jié)分析，對(duì)抽蓄電站的功能和關(guān)鍵技術(shù)的研究不斷深入，在電站廠房振動(dòng)、水輪機(jī)壓力脈動(dòng)、轉(zhuǎn)輪關(guān)鍵性能穩(wěn)定性技術(shù)研究上不斷取得突破。通過(guò)長(zhǎng)短葉片和葉型 優(yōu)化等新型轉(zhuǎn)輪，優(yōu)化無(wú)葉區(qū)距離，大幅降低了水泵水輪機(jī)的壓力脈動(dòng)，基本解決了電站廠房振動(dòng)過(guò)大和噪音過(guò)大問(wèn)題。
