水轮机防止抬机和减轻反水锤问题的实践与探讨

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1、第33卷第4期水电站机电技术Vo】．33No．42010年8月Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStationAug．201011水轮机防止抬机和减轻反水锤问题的实践与探讨雷江逵，李建卫。(1．甘肃电投九甸峡水电开发有限责任公司，甘肃兰州730050；2．国投甘肃小三峡水电发电有限公司，甘肃兰卅I730050)摘要：反水锤是发生在反击式水轮发电机尾水管流道中的一种特殊水锤现象，在轴流转桨武机组中时有发生，主要表现是在机组事故停机、甩负荷、空载或空转停机过程中发生的抬机现象，更为甚者发生肢解转轮叶

2、片、破坏水轮机顶盖的严重事故。以甘肃洮河峡城水电站机组试验为例，对反水锤的成因进行了探讨，并对取得的成果进行了说明。关键词：水轮机；防止抬机和减轻反水锤；探讨中图分类号：TK730文献标识码：B文章编号：1672—5387(2010)04—0011-03压系统的随动性和准确性也有了很大的提高。实践1水轮机抬机原因证明利用调速器的调节控制功能及调节参数的调整水轮机抬机，是指水轮机在甩负荷过程中，尾水改善机组的抬机现象非常有效。管内出现真空，形成反水击以及水轮机进入水泵工2峡城水电站机组结构形式况，产生的水泵升力因而产生反向轴向力，只要反向轴向力大

3、于机组转动部分的总重量就会使机组转动甘肃洮河峡城水电站水轮机型号部分被抬起一定高度，此现象称为水轮机的抬机。LH—ZZ550—360，水轮机额定功率13MW，额定水头造成抬机的原因可能有两种：一是机组甩负荷16-2m，额定流量88．4m3／s，额定转速166．7r／min，水时，尾水管内出现反水锤引起的。导叶关闭时，由于轮机转轮直径3．6m，吸出高度≤一5．02m，尾水管长水流的惯性作用，会在转轮室中产生一段真空，同时度15820mm，尾水管上翘角15．4。，水轮机设计抬水流在下游水压力作用下减速停止并反向运动，撞机间隙为20mm，调保计算导叶

4、关闭规律：第一段关击转轮叶片，引起向上的水力冲击，即所谓的反水闭时间4．2s，第二段关闭时间7s，拐点为40％导叶锤。二是水轮机进入水泵工况，产生了向上的轴向水开度。推力。负吸出高程的轴流式水轮机，即便导叶关闭，3现场反水锤试验切断了上游来水，转轮室仍充满水，机组转动部分的惯性使转轮在水中仍然旋转，就象一个螺旋推进器，3．1峡城水电站机组试验基本条件将水流向下推动，同时产生一个向上的轴向水推力，按照调节保证计算结果对调速器进行两段关闭也叫水泵升力，这就是水轮机的水泵工况，当水泵升规律进行调整试验，两段关闭动作正确；蜗壳、机组力大于机组转动部分重

5、量时，就会造成抬机。顶盖、尾水管压力测量装置测试正确；试验人员组织机组在设备制造、设备改造中采用了防抬机装到位，进行机组甩负荷试验。置予以防范；有的电站在电站设计时为了防止抬机3．2试验基本现象及结果事故的发生，对机组尾水管的结构尺寸、机组的吸出(1)甩负荷试验主要数据(表1)高度、机组的效率、空化系数、机组的刚度强度进行(2)甩负荷时主要现象了综合优化，从而最大限度地降低了抬机量。对于已1)机组甩负荷后，转速随即上升，导叶在第一段经有抬机现象的机组，应该设法予以解决。关闭时，机组转速上升不是最大值，蜗壳水压上升出利用调速器功能的拓展解决水轮机

6、抬机不失为一种有效的手段。计算机技术的发展和应用使调速收稿日期：2010—04-19器的调节控制功能有了很大的提高，调速器机械液作者简介：雷江逵，男，高级工程师，从事大型水电站建设管理工作。12水电站机电技术第33卷表1甩负荷试验数据Pz=klQn——kzn式中k和k2均为常量。不难看出，只要控制好流量Q使其和转速rt保持一定的关系，就可保证轴向水推力之值不会大于机组转动部分的重量G，从而避免抬机。机组甩负荷时调速器的基本要求是：机组甩100％负荷时蜗壳水压上升率及机组转速上升率均现最大值。不应超过设计值；要观察励磁系统的稳定性，甩2)抬机现象

7、没有发生在机组转速最大时，也不100％负荷时，发电机机端电压超调量不大于15％，是机组顶盖压力最小时。调节时间不大于5s，电压摆动次数不超过3次；甩3)抬机现象主要发生在机组转速开始下降的初期。100％负荷时，超过稳定转速3％以上的波峰不超过4)抬机高度和水轮机转轮桨叶的角度有关，桨2次，机组导叶第一次向开启方向移动起到稳定转叶开度越小，抬机量越大；桨叶开度大，抬机量相对速摆动值不超过-t-O．5％为止，调节时间不应大于40s。较小，但顶盖压力会急剧上升。从微机调速器应用实践隋况表明，微机调速器有可(5)补气阀的补气情况和抬机量对比：机组补气靠

8、、准确、灵活的调节控制功能，现代技术的发展机阀不动作，抬机现象明显严重；补气充分，抬机现象械液压系统的随动f生也越来越好，调速器电气部分明显减轻。和机