论文：迪什林电站轴流机组2010,12,..

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1、迪什林电站轴流机组抬机原因及对策四川省机械设备进出口有限责任公司在叙利亚承建的迪什林水电站位于叙利亚境内幼发拉底河上，共6台机组，单机容量105MW,总装机容量630MW,选用ZZ440a-LH-750型水轮机，SF105-66/12800型发电机。水轮机主要参数如下：最高水头30m额定水头26m额定转速90.9r/min额定流量456m3/s额定功率107MW转轮直径7.5m转轮叶片数6轮毂比0.45活动导叶数24最大水推力1.123×107NGD242000t.m2机组转动部分总重量759t转轮叶片材料ZG0Co13Ni6Mo协联

2、工况下飞逸转速185r/min非协联工况下飞逸转速230r/min制造厂家DFEM该电站除正常发电外，为平衡电网无功，机组还要承担调相运行任务。电站自首台机组于1999午11月并网发电以来，己累计出现过24次抬机，有较详细记录的20次。其中，水中调相运行导致抬机，6次；甩负荷过程中，二段关闭阀未投入导致抬机，1次；由空载运行转至停机导致抬机，4次；机组带有相当负荷，事故停机，而导叶、浆叶关闭规律不当导致抬机，9次。抬机时，机组转动部分上抬高度达25-30mm，造成水轮机工作密封跳出、接头撕开、集电环碳刷和刷架损怀、励磁引线绝缘破坏等。

3、特别是抬机引起的撞击和伴随抬机的反水锤更是给转轮叶片造成了损害，给电站运行带来了不少麻烦。电站曾采取过多种处理措施，诸如设置限位块、上移集电环装置等，但因均是一些消极防御措施，未能彻底解决问题。后来，我们对轴流水轮机组抬机的机理进行了深入的调查、研究，终于找到了彻底根除的办法。现将我们的分析和措施陈述如下。一，水轮-发电机组可能的运行工况一般说来，水轮-发电机组具有如下四种可能的运行工况：1)水轮-发电机组发电运行工况：水轮机导叶开启，发电机与电网连接时的正常发电运行工况。此时，转轮叶片受力如图1(a)所示，水头(上、下游水位之差)作

4、用在叶片上的力的方向始终向下,不可能产生抬机。52)水轮-发电机组水泵运行工况：水轮机导叶完全关闭，发电机与电网解列时的运行工况。此时，由于导叶已完全关闭，上游水位形成的压力不能再穿过导叶作用在转轮叶片上。但转轮由于惯性仍在转动，转轮变成了一“惯性水泵”，将转轮室内的水排至尾水。转轮叶片受力如图1(b)所示，方向向上,受泵升力作用，有可能产生抬机。3)水轮-发电机组调相运行工况：水轮-发电机组在导叶完全关闭，发电机与电网连接时的运行工况。调相运行是水轮-发电机组的一个特殊运行工况。在该工况下，机组不再向电网发有功，而是从电网吸收少量有

5、功，并向电网发送无功，平衡电网的无功。此时，在定子中会产生旋转磁场。在转子绕组通入励磁电流后，会产生转子磁场。定子磁场在前，转子磁场在后，拖着转子等速旋转，发电机已转变成了同步电动机。同时，由于导叶已完全关闭，失去了水动力，实际上，该机组己转变成了一高速电动泵，将转轮室的水排至尾水,有可能产生抬机。5图2迪什林电站水轮发电机组纵向布置图4)水轮-发电机组空载运行工况：水轮机导叶开度很小，发电机与电网解列时的运行工况。此时，水头产生的动力很小，仅仅用于克服摩擦等阻力，维持机组空转。从此工况转至停机，往往造成抬机。二,抬机原因及对策我们来

6、看看图3所示的转轮室内水体abcd的情况。图3迪什林电站水轮机布置模型1,导叶,2,水轮机轴,3,转轮如果机组未运转，机组转动部分在重力作用下，坐落在推力轴承上，它是不会上抬的。如果机组在运转过程，导叶转为关闭状态，且转轮有上抬趋势，由于在尾水压力作用下，转轮室里的水不可能从叶片间挤出。同时，由于液体不可压缩，水体abcd像一块“液体垫”隔在转轮与顶盖之间，使转轮不可能上移。只有当空间abcd出现空隙时，转轮才有可能上移。当出现下述情况时，即可能产生抬机：1,由于导叶关闭速度太快，当它完全关闭，把处于上游的水与转轮室隔断以后，转轮室内

7、的水因惯性继续流动，这时，就会在转轮室上部形成局部真空。一旦真空形成，一方面，会在转轮上、下端面形成压差；另一方面，由于真空存在，在尾水压作用下，会产生反水锤，在二者的作用下产生抬机。显然，为了避免抬机，导叶在完全关闭前，必须放慢关闭速度，避免转轮室内形成真空；但另一方面，导叶关闭的初始阶段，又必须尽快关闭，从而尽快降低转轮转速，避免机组甩负荷后造成超速，甚至飞车。这样，须把控制导叶关闭的阀门设计成二段关闭：第一段，从导叶100％开度至40％开度，历时约4.8秒，快关；第二段，从导叶开度40％至0，历时约26-32秒,慢关。从而，可同

8、时满足上述二方面的要求，避免超速和抬机。2006年，中国水利水电科学研究院水力机电研究所(简称水科院)赴迪什林电站现场进行了测试。电站运行时，尾水位为302.5米，机组安装高程为288.55尾水压力顶盖下压力导叶开度浆叶