响水涧抽水蓄能机组水泵水轮机模型试验结果分析

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1、响水涧抽水蓄能机组水泵水轮机模型试验结果分析黎辉赵英男许建新（哈尔滨大电机研究所哈尔滨150040）[摘要]响水涧电站是我国首个完全国产化设计的大容量、高水头抽水蓄能项目，哈尔滨电机厂有限责任公司中标后，根据合同分别在国内哈尔滨大电机研究所高水头试验二台、国外瑞士洛桑中立PF3试验台进行了水泵水轮机模型验收试验。本文对两试验台的模型主要试验结果进行了比较和分析。[关键词]响水涧抽水蓄能电站水泵水轮机模型试验试验台1项目背景我国开展抽水蓄能技术研究工作始于六、七十年代，哈尔滨大电机研究所与清华大学等单位合作研究，先后在100-30

2、0m水头的水泵水轮机取得了一定的成果。但受当时国内电网条件的限制，在机组研制方面一直实绩不多，基本上都是单机容量不超过100MW、水头不超过100m的机组。上世纪八十年代以后，在潘家口、广蓄、十三陵、天荒坪等电站从国外引进高水头、大容量抽水蓄能机组。在白莲河、宝泉、惠州三个抽水蓄能项目“打捆招标”技术引进之后，我国水泵水轮机的科研进入了独立开发与消化吸收引进技术相结合的阶段，各科研研究机构通过系统的消化吸收引进机组的技术，在高水头的水泵水轮机设计方面取得了较好的成果。随着一批测试精度高、功能全、测试范围宽的高水头试验台的建成和投

3、入使用，我国已具备了独立开发和测试高水头、大容量水泵水轮机的能力。2006年9月，国家发改委确定响水涧为我国抽水蓄能机组国产化示范项目，实行国内招标，全部采用国内自主设计和制造。响水涧成为我国抽水蓄能机组完全自主开发、设计和制造的第一个国产化的大容量、高水头抽水蓄能项目，意义重大。作为我国首台完全国产化设计、制造的大容量、高水头抽水蓄能机组，它的起点是非常高。首先，响水涧抽水蓄能电站的技术参数要求达到了同类型机组的国际先进水平；其次，为了核实模型试验结果，检验水泵水轮机的水力性能，要分别在国内试验台和国外中立试验台进行模型验收试

4、验。2008年初哈尔滨电机厂有限责任公司在该项目中中标。2008年10月，在国内哈尔滨大电机研究所高水头试验二台进行了响水涧模型水泵水轮机验收试验。2009年6月，在国外瑞士洛桑理工学院水力试验室PF3试验台再次进行响水涧模型水泵水轮机验收试验。2电站概况响水涧抽水蓄能电站位于安徽省芜湖市三山区峨桥镇，装机容量1000MW。电站临近华东电网负荷中心，直线距离距芜湖市区30km，合肥130km，南京120km。电站安装4台单机容量为250MW的可逆式发电电动机组。电站建成后，以500kV一级电压、2回出线接入500kV繁昌变电站，

5、承担华东电网调峰、填谷、事故备用、调频、调相等任务。水泵水轮机型式为立轴、单级、混流可逆式水泵水轮机。与额定转速为250r/min、50Hz发电电动机通过主轴法兰直接连接。转动方向为：水轮机工况俯视逆时针，水泵工况俯视顺时针。2电站所在地重力加速度gp=9.7943/s多年平均水温16.7℃机组台数4台水泵水轮机安装高程-52.05m。额定频率50Hz水轮机工况正常频率变化范围49.5～50.2Hz水泵工况正常频率变化范围49.8～50.5Hz短时允许频率变化范围48.5～50.5Hz水泵水轮机额定转速为250r/min。额定净

6、水头为190m。水轮机工况额定输出功率不小于254MW。3水力模型试验台简介哈尔滨大电机研究所高水头试验二台建成于2000年，是一座高参数、高精度的水力机械通用试验台（图1a）。试验台设有A、B两个工位，可分别进行贯流式、轴流式、混流式及可逆式水力机械模型试验，试验台效率综合误差≤±0.20%；瑞士洛桑理工学院水力试验室是国际上最著名中立水力试验室，历史悠久，代表着世界最高技术水平，共有3座通用水力机械试验台（图1b），可进行诸如水泵、水轮机和水泵水轮机等立式或卧式所有类型的水力机械的试验，试验台效率综合误差≤±0.25%。两座

7、试验台的具体参数如下：图1a哈尔滨大电机研究所高二台图1b瑞士洛桑中立试验台表2两试验台的参数项目HILEMLMH最高水头(m)1501003最大流量(m/s)2.01.4测功机功率(kW)500300测功机转速(r/min)0～25000～2500供水泵电机功率(kW)600×2400×23流量校正筒容积(m)120×2150效率综合误差(%)≤±0.20≤±0.25注：HILEM-哈尔滨大电机研究所高二试验台LMH-洛桑PF3试验台4模型试验结果及分析本文对响水涧模型水泵水轮机在两座试验台的主要试验结果进行了比较和分析，内容

8、包括效率特性、空化特性、压力脉动、飞逸特性、四象限试验。4.1效率特性试验效率特性试验包括：1）水轮机工况下的模型、原型的最优效率点、运行区内最优效率点、额定效率点和加权平均效率点试验结果。2）水泵工况下的模型、原型的最优效率点和加权平均效率点试验结果。效率试验