某大型水电站异常振动和出力不足问题研究.pdf

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1、第46卷第16期人民长江Vo1．46，No．162015年8月YangtzeRiverAug．，2015文章编号：1001—4179(2015)16—0087—06某大型水电站异常振动和出力不足问题研究郭彦峰2，赵越，刘登峰(1．水力发电设备国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150040；2．哈尔滨大电机研究所，黑龙江哈尔滨150040)摘要：以我国自主研发的600MW级混流式水轮发电机组投运后的运行状态为例展开研究分析。针对该大型水电站高负荷区出现的异常振动和最大出力不达标的严重问题，从问题的产生机理分析和故障诊断入手，先对引起异常振动的原因展开分析，然后通

2、过对现场稳定性和出．力测试结果进行评估，提出了对机组实施改进的方案，即沿着水轮发电机组转轮叶片的出水边进行切割修型，并同时对泄水锥进行改进，再结合数值和同步模型试验的模拟结果进行比较分析，成功地解决了该水电站的高负荷区域异常振动和出力不足问题，并由此提炼出一套较为完整的针对这一类型问题的分析和处理通用方法。关键词：异常振动；现场试验；模型试验；压力脉动；水轮机出力中图法分类号：TV734文献标志码：ADOI：10．16232／j．enki．1001—4179．2015．16．021而引起水压力脉动的因素主要有以下几个方面：1水电站运行存在的问题(1)动静

3、干扰；某大型水电站的机组是我国首次自主研发的600(2)迷宫密封的轴承效应；MW混流式水轮发电机组。这样的巨型机组，其稳定(3)尾水管涡带；性问题尤其受到关注，但是在全部机组投运之后发现，(4)卡门涡；1～5号机组在高负荷区域存在着异常振动情况，水轮(5)叶道涡；机顶盖振动值超标，有异常噪音，而且最大出力无法达(6)其他不稳定旋涡。到设计值，给水电站的安全生产和经济运行带来了巨针对该水电站运行过程中存在的问题及现象，根大隐患和损失。为了解决该电站水轮机组高负荷区异据现场测试数据，结合水轮机振动机理进行了详细分常振动、噪音以及出力不足问题，消除机组运行中的

4、安析。根据分析结果，初步推断该水电站机组振动问全隐患，提高水电站的经济运行水平，针对该水电站全题主要是由卡门涡、尾水管涡带造成的。部5台机组进行了多次现场实测，并对试验结果进行3故障诊断汇总分析，以期找到解决上述问题的方法¨。3．1卡门涡2问题分析根据分析结果所做出的推断，初步拟定了解决方水轮机稳定性问题涉及机械、电气和水力等多方案，即通过对过流部件进行修型来解决这一问题。修面因素，十分复杂，而机械和电气因素引起的机组振动型方案通过CFD计算结果来确定，分别针对每次修型相对比较简单，引起的振幅也相对较小，处理也相对要前后的高负荷工况点进行CFD计算分析，

5、最终确定对容易一些，对机组的稳定运行影响不大。然而，由3号机组转轮叶片出水边靠近下环处(长约80mm)的水力因素引起的振动则是所有机组都难以避免的，因叶片厚度进行适当减薄处理，以改变卡门涡的频率，避为它是水力机械所固有的特性。引起水轮发电机组振免叶片的固有频率与卡门涡频率相近引起共振现象。动的水力因素主要是作用于过流表面的水压力脉动，在对3号机组的叶片进行减薄处理以后，在上游收稿日期：2015—04—09作者简介：郭彦峰，女，工程师，主要从事水轮机测试技术研究工作。E—mail：10167839@qq．corn88人民长江水位为603．0～600．1In

6、、下游水位为440．9～439．0m分析研究，决定对转轮叶片的出水边进行切割修型，具以及水头为161．3—159．1m的条件下，分别对修型后体方法为：对叶片的出水边进行切割，范围是从出水边的3号机组及未修型的5号机组和2号机组进行了对的中部至下环处，切割40mm，将出水边形状由压力面比测试。测试结果表明：3台机组的出力均没有达到平直吸力面弧面改为吸力面平直压力面弧面。试图通该水头下的保证出力520MW，但3台机组的顶盖垂过切割叶片的出水边来改变叶片的出流角度，从而改直振动和压力脉动值的变化趋势主要以500MW为分变出口环量，进而改善高负荷尾水管的涡带形状

7、，以达界线，当机组出力小于500MW时，顶盖垂直振动和压到改善压力脉动的效果。而局部增加叶片的开度，则力脉动值变化不大；当机组出力超过500MW之后，顶可以少量地增加流量和功率，同时也可以改善出水边盖垂直振动和压力脉动值随负荷的增加而增大；由于的局部空化特性，以此缓解卡门涡噪声，提高大流量大尾水位比较高，自然补气与否均不会影响到顶盖垂直出力机组的稳定性。振动和压力脉动值的变化趋势，而且这3台机组的变将该方案在5号机组上付诸实施，对5号机组叶化趋势相同。据此，可以排除由于转轮叶片出水边卡片的出水边进行切割修型处理以后，分别对5号机组门涡的原因而导致机组高负

8、荷区顶盖垂直振动超标的及1号和4号机组进行了振动和压力脉动试验。试验假设。条件为