水泵水轮机的S不稳定性及其应对措施_第1页
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文档简介

1、水泵水轮机的S不稳定性 及其应对措施,樊京伟,内容提要 1、S不稳定区形成机理 2、改善S不稳定区的有效措施 导叶预开法（MGV） 3、MGV在常规水电站中的 应用前景,案 例,1、S不稳定区形成机理,从全特性曲线上分析S不稳定区,水泵水轮机流量全特性曲线,离心式水泵 离心式制动 向心式水轮机 向心式制动 反转离心泵,影响 1 空载不稳定 （同期，甩负荷） 2 反水泵工况效率 很低,气蚀严重, 噪音大,常产生 强烈的压力脉动 和机械振动,甚 至导致事故发生 空载至极小负荷 之间运行的逆功 率,从转轮结构上分析S不稳定区,叶片长 转速高,离心效应大 液流反压力,倒流现象 反水泵工况,大于,液流正

2、压力,从流场上分析S不稳定区,空载开度下的流道漩涡分布,特 点 冲角较大 分布均匀 阻塞流道,流道涡随流量降低的发展趋势,S形高速流,双列叶栅漩涡,转轮进口流态图及速度三角形示意图,入流角逐渐小形成负冲角,2、改善S不稳定区的有效措施 导叶预开法（MGV）,天荒坪抽水蓄能电站,比利时COO 抽水蓄能电站,挪威 克瓦纳,导叶预开法预开法原理,拉直 光顺,怎么做 ？,SO EASY !,YES ？,机组振动 压力脉动 动静干涉 流固耦合 空化空蚀 流击振动,机组运行不稳定,预开导叶个数及布置方式的影响（1）,分散对称,集中对称,分散对称,集中对称,预开导叶个数及布置方式的影响（2）,分散对称,集中

3、对称,分散对称,优方案,集中对称,预开导叶开度的影响,分散对称,特点 1 飞逸工况下的单位流量变大，转轮内流动的轴对称性也随之变差，可能导致机组的脉动加大，造成机组运行不稳定 2 预开启导叶后水泵水轮机的S特性已经不甚明显，此时即使水泵水轮机在低水头启动，也会迅速带上负荷而进入稳定的运行工况,预开导叶对转轮径向力的影响,模型 基本参数 叶片数：9 转 频： 24 HZ 转 速：1440r/min 活动导 叶个数：20 预开导 叶个数： 4,预开导叶对尾水管压力脉动的影响,模型 基本参数 叶片数：9 转 频： 24 HZ 转 速：1440r/min 活动导 叶个数：20 预开导 叶个数： 4,导叶预开法的实现装置 导叶不同步预开装置(MGV) (Misalignment Guide Vanes),3、MGV在常规水电站的 应用前景,针对常规水电站，特别是高水头常规电站，采用导叶分段异步关闭方式，用以实现机组甩负荷过渡过程的控制，改善过渡品质，产生经济效益。,调节保证计算的要求 转数上升小于 50%，压力上升小于 40% 实测机组最大转速上升率为 38%，蜗壳进口最大压力上升率为8.83%,以福建古田溪电站为例进行计算仿真,不设调压井进行四种关闭方案的仿真,四种方案的仿真结果,调节保证计算的要求 转数上升小于 5

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