大型混流式水轮机高负荷区异常功率摆动的试验研究和解决办法.pdfVIP

2007．№4 国 外 大 电机 大型混流式水轮机高负荷区异常功率摆动的 试验研究和解决办法 (委内瑞拉)FidelARZOLA等 [摘 要] 本文提供了一种用来分析和解决在古里水电站第二厂房内大型混流式水轮机高负荷运行时异常功 率摆动的全面试验研究方法。在第二次更新改造的机组试运行测试中，当水头接近额定水头时，出现高负荷 运行范围内存在发电功率摆动。高负荷时振动由共振引起，即尾水管内空腔的摆动频率和电厂系统的其他固 有频率的相互作用。在原型机上进行了一系列的试验研究。采用的解决的方法是改进补气系统。 [关键词]满负荷涡带；共振柔度；功率摆动；尾水管；补气系统 一 一 原因并找到解决办法。 更新改造后水轮机的性能参数 对5台额定输出功率为61万kW和额定水头为 130 m的混流式水轮机进行更新改造以提高机组效率 表 1是更新改造后水轮机的一些性能参数。需要 和输出功率，?肖除空蚀，减少振动，替换磨损部件， 注意的是更新后的新转轮为x型叶片设计。其主要目 使这些机组能在新的条件下运行。此项更新改造工作 的是为了提高效率和输出功率，以及解决已存在的严 由GE公司来完成，GE公司是在模型试验竞标过程中 重的空蚀问题。更改后各部件的详细说明见文献【3】。 胜出的。 更新改造机组所在的古里水电站第二厂房提供了委内 更新改造的范围包括：采用新的转轮和导叶，对 瑞拉大约50％的电力需求。图1是改造后的水轮机剖 固定导叶翼型以及蜗壳与座环之间的过渡段进行改 面图以及测得的参数。 型，采用具有整体铜密封的新抗磨板，顶盖的改进， 表1 更新改造后水轮机的特性 采用新的补气系统，去除了尾水管中的翼片，引入了 水轮机的监测系统。从2002年1月到2005年9月间 在电站完成了这些项目的改造。电站的验收试验结果 达到了模型试验中得出的保证值【lJ。在第二次更新改造 机组试运行中，在发电机出线端测量了功率摆动，功 率摆动出现在接近额定水头下邻近最大出力附近的小 范围内，参见图1。这些异常功率摆动在连续的运行过 程中是不允许的，因此在2003年8月由制造商和业主 确定的技术团队开始在不同的运行条件下进行了一系 列测试工作，以共同取得足够的数据进行分析，发现 堡 静 较 辑 辩 图1 改造后的水轮机剖面图及测得的性能参数 水轮机出力 Mw 大型混流式水轮机高负荷区异常功率摆动的试验研究和解决办法 2007．№4 1 a ， 功率摆动和满负荷时的压力振动 L— L=』罢 (2) 在偏离设计工况点运行会产生漩涡流动是混流式 其中E是水能，Vol是涡流空穴体积， 是空化系 水轮机的典型特征，漩涡与尾水管的相互作用产生低 数，L是水动力惯量，，是尾水管长度，A是尾水管的 频脉动，通常与水轮机的正常旋转频率的次谐波不同 横截面积，方程(1)表明满负荷时的压力脉动频率与 步。由于与水流流道的动态响应，可能会诱发强烈的 给定的压力变化 (即 值)下的气体体积变化率很有