理论教育 水力设计确保水轮机稳定性

水力设计确保水轮机稳定性

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:但过高的比转速,将削弱水轮机的强度,影响空化及防泥沙磨损的性能,对水轮机稳定性不利。严格说,在部分负荷工况下叶道涡产生是无法避免的。由于原型转轮和模型转轮的相似有一定的局限性,因此,从源头上控制叶道涡的发生就更为必要。

水力设计确保水轮机稳定性

2.2.1 合理选取水轮机的比转速

比转速是水轮机的一个基本特征参数,它综合反映了水轮机的能量、空化和效率等特征,也反映了水轮机的设计、制造水平。比转速的提高可以使机组做的更小,重量也可以减轻。前一段时间,追求高比转速似乎形成了一股趋势。但过高的比转速,将削弱水轮机的强度,影响空化及防泥沙磨损的性能,对水轮机稳定性不利。因此,当水轮机稳定性指标不能满足时,应该采用较低的比转速,并选择较低的导叶相对高度b0,减小单位流量Q′1

2.2.2 淡化最高效率指标,确保水轮机加权平均效率,以获得实惠

对业主和电厂运行单位来说,最关心的应是电厂的全年发电量和发电效益,对此加权平均效率的高低将起重要作用。只要加权因子计算正确,设计水头应选择在最优工况区。

2.2.3 降低尾水管压力脉动值,并把叶道涡排除在运行范围之外

混流式水轮机由于叶片不能转动调节,当水轮机偏离最优工况运行时,叶片进口附近会产生脱流,叶片出口部位会产生旋流。出口旋流会在尾水管中形成涡带,而进口脱流在某些工况区会形成叶道涡。(www.daowen.com)

尾水管压力脉动值应按不同水头段、不同负荷段分别提出要求。主要运行区域的压力脉动应控制在3%以下;在保证运行范围之内,压力脉动最大值ΔH/H(混频)一般不超过7%是不会对机组稳定产生危害的;运行范围之外的其他工况压力脉动值可适当放宽。但还要特别注意,避免低负荷时涡带频率与尾水管固有频率发生共振。

严格说,在部分负荷工况下叶道涡产生是无法避免的。叶道涡从发生到发展是有一个过程的,在转轮模型试验时就应注意,尽量把叶道涡发生线排除在运行范围之外。由于原型转轮和模型转轮的相似有一定的局限性,因此,从源头上控制叶道涡的发生就更为必要。

2.2.4 根据电站特点,正确设计叶型

根据有关资料介绍,采用扭转叶片(又称X型叶片)或采用大进口直径与小出口直径的水力设计,可使水轮机有较宽的稳定运行区;采用长短叶片,也是适应负荷变化的有效手段;而叶片采用Donalson式的出水边形状,在保证叶片刚、强度的前提下可使卡门涡激振能量最小。

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