补气对三峡左岸机组低水头运行稳定性的影响研究.pdfVIP

全国大中型水电厂技术协作网第二届年会 检修管理与技术 补气对三峡左岸机组低水头 运行稳定性的影响 孙建平1郑莉媛1敖建平1熊浩2 (1、华中科技大学2、三峡水电厂) 摘要：对机组进行自然补气和强迫补气试验，全面了解各种补气方式对机组运行稳定性的影响。这些试验包 括在底环、项盖处强迫补气对机纽开停机的影响，对涡带工况稳定性的影响，对大负菏特殊压力脉动的影响， 自然补气对机组稳定性的影响，以厦补气对噪声的影响。 关键词：水轮机真机试验稳定性补气 一、基本情况 近年来，许多技术先进的大型水电机组投入运行，总体情况良好。由于机组的容量和尺 寸不断加大，机组的相对刚度下降，也出现了一些影响机组正常、稳定运行的问题。如小浪 底水电厂起动时引发轴系颤抖‘“、岩滩水电厂导叶后中高 频水压脉动、大朝山水电厂转轮叶片引起的卡门涡振动”J、 二滩水电厂转轮密封环开裂以及李家峡、刘家峡、天生桥、 五强溪、万家寨等电厂的叶片裂纹等。引起卜述问题的原 因可能多种多样，其中最为复杂的是水力因素。众所周知， 由于混流式水轮机固有的结构特性，使其在部分负荷时产 生的偏心涡带严重影响机组稳定运行。减小涡带影响的方 法有很多，但对于大型和巨型机组来说，目前最现实和可 行的方法为补气“‘。补气的作用有两个，其一为气体加入 水中后，可以改变水体的固有频率；其二为，由于气体是 可压缩的，足够量的气体加入水体后可以起到减振作用。 三峡水电厂左岸机组陆续投入运行，目前机组运行良好， 为了全面了解机组在各种运行条件下稳定性特性和针对 图l强迫补气位置 目前运行中出现的问题隐患。分别对3#和6#机组进行了 强迫补气对机组开停机以及运行稳定性影响的试验；对10#机组进行了强迫补气对大负荷下 特殊压力脉动影响的试验；对12#进行了自然补气对机组稳定性影响的试验。强迫补气位置 见图1。 二、补气量的测量 三峡ALSTOM机组的顶盖补气位置位于导叶出口与转轮进口之间，比较靠近导叶出口，8 个补气孔沿周向均布；底环补气位置位于导叶下接近出口处，8个补气孔沿轴向均布。电厂的 全国大中型水电厂技术协作网第二届年会 检修管理与技术 压缩空气系统的总容积v=17m3，4台空压机的总流量为q，=1．3333m3／s。 受现场测量条件的限制，难以直接测量补气量的大小，故本次试验中采用根据储气罐的 压力变化间接计算补气量的方法。对于每一个采样时Ni，压缩空气系统内保存的空气的质量 为 m：旦!妇 ‘86100。 式中pi为储气罐压力，单位为Pa；v为压缩空气系统(包括储气罐和输气管路)的总容积， 单位为m3。 式中常数是假定系统中空气的温度为300K，气体常数R=287．1 J／(垤·K)得到的。 这样，各时刻的补气量(质量流量)可以这样求得： kg／s ‰=等≯+117654·qy 式中q，为空压机的排气量(吸入状态下)，单位为m3／s；△t为采样时间间隔，单位为s。 式中常数是当压力为一个大气压力，温度为300K时空气的密度，单位为蚝／m3。 实际上，压缩空气系统中空气的温度是 不断变化的，变化过程可以非常快，而且系 统中不同地方的温度也不相同，无法实时测 量温度的变化，这里的计算采用恒定的温度 ? 会带来一定的误差。不过这个误差并不妨碍 § ≮ 分析补气量对机组运行稳定性的影响。 如图2为典型的补气量随时间变化的曲 ．患 卜≯ 线。当补气阀刚刚开启的时候，因为系统压 r o。‘ 、 力较高，所以补气量较大，然后随着系统压