Височината на засмукване на помпено-акумулиращата електроцентрала ще окаже пряко въздействие върху системата за отклоняване и разположението на електроцентралата, а изискването за плитка дълбочина на изкопа може да намали съответните разходи за строителство на електроцентралата; това обаче ще увеличи и риска от кавитация по време на работата на помпата, така че точността на оценката на височината по време на ранния монтаж на електроцентралата е много важна. В ранния процес на приложение на помпено-турбинните системи се установи, че кавитацията в работното колело при работа на помпата е по-сериозна, отколкото при работа на турбината. При проектирането се смята, че ако може да се постигне кавитация при работа на помпата, тогава може да се постигне и работно условие на турбината.
Изборът на височина на засмукване на турбината на помпата със смесен поток се основава главно на два принципа:
Първо, то трябва да се извърши при условие, че няма кавитация при работни условия на водната помпа; второ, разделяне на водния стълб не може да се случи в цялата система за пренос на вода по време на преходния процес на отхвърляне на единичен товар.
Обикновено специфичната скорост е пропорционална на коефициента на кавитация на работното колело. С увеличаване на специфичната скорост, коефициентът на кавитация на работното колело също се увеличава, а кавитационните характеристики намаляват. В комбинация с емпирично изчислената стойност на височината на засмукване и изчислената стойност на степента на вакуум в тръбата за отвеждане на въздуха при най-опасните условия на преходния процес, и като се вземе предвид, че с цел максимално спестяване на строителни изкопни работи, агрегатът има достатъчна дълбочина на потапяне, за да осигури безопасна и стабилна работа на агрегата.
Дълбочината на потапяне на високонапорната помпена турбина се определя от липсата на кавитация в помпената турбина и липсата на отделяне на водния стълб в изпускателната тръба по време на различни преходни процеси. Дълбочината на потапяне на помпените турбини в помпено-акумулиращите електроцентрали е много голяма, така че височината на монтаж на агрегатите е ниска. Височината на засмукване на високонапорните агрегати, използвани в електроцентрали, пуснати в експлоатация в Китай, като например Xilong Pond, е –75 м, докато височината на засмукване на повечето електроцентрали с 400-500 м воден напор е около –70 до –80 м, а височината на засмукване при 700 м воден напор е около –100 м.
По време на процеса на отхвърляне на натоварването от помпената турбина, ефектът на водния удар води до значително спадане на средното налягане в секцията на тръбата за отвеждане на потока. С бързото увеличаване на скоростта на ротора по време на преходния процес на отхвърляне на натоварването, извън изходната секция на ротора се появява силен въртящ се воден поток, което прави централното налягане в секцията по-ниско от външното налягане. Въпреки че средното налягане в секцията все още е по-високо от налягането на изпаряване на водата, локалното налягане в центъра може да е по-ниско от налягането на изпаряване на водата, което води до разделяне на водния стълб. При числения анализ на преходния процес на помпената турбина може да се даде само средното налягане във всяка секция на тръбата. Само чрез пълно симулационно изпитване на процеса на преход на отхвърляне на натоварването може да се определи локалният спад на налягането, за да се избегне феноменът на разделяне на водния стълб в тръбата за отвеждане на потока.
Дълбочината на потапяне на турбината с висок напор трябва не само да отговаря на изискванията за антиерозия, но и да гарантира, че тръбата за отвеждане на водата няма разделяне на водния стълб по време на различни преходни процеси. Турбината с изключително висок напор използва голяма дълбочина на потапяне, за да избегне разделяне на водния стълб по време на преходния процес и да гарантира безопасността на системата за отклоняване на водата и агрегатите на електроцентралата. Например, минималната дълбочина на потапяне на помпено-акумулиращата електроцентрала Геечуан е – 98 м, а минималната дълбочина на потапяне на помпено-акумулиращата електроцентрала Шенлючуан е – 104 м. Местната помпено-акумулираща електроцентрала Джиси е – 85 м, Дунхуа е – 94 м, Чанлуншан е – 94 м и Янцзян е – 100 м.
За една и съща помпена турбина, колкото повече се отклонява от оптималното работно състояние, толкова по-голяма е интензивността на кавитацията. При работни условия на висок подем и малък дебит, повечето тръбопроводи имат голям положителен ъгъл на атака и кавитацията лесно възниква в зоната на отрицателно налягане на смукателната повърхност на лопатката; при условия на нисък подем и голям дебит, отрицателният ъгъл на атака на натискната повърхност на лопатката е голям, което лесно може да причини разкъсване на потока, което води до кавитационна ерозия на натискната повърхност на лопатката. Обикновено коефициентът на кавитация е сравнително голям за електроцентралите с голям диапазон на промяна на напора и по-ниската височина на монтаж може да отговори на изискването да не се появява кавитация по време на работа при условия на нисък и висок подем. Следователно, ако водният напор варира значително, височината на засмукване ще се увеличи съответно, за да се отговори на условията. Например, дълбочината на потапяне на QX е – 66 м, а на MX – 68 м. Тъй като вариацията на водния напор на MX е по-голяма, е по-трудно да се осъществи регулирането и гарантирането на MX.
Съобщава се, че някои чуждестранни помпено-акумулиращи електроцентрали са претърпели разделяне на водния стълб. В завода на производителя е проведено пълно симулационно моделно изпитване на преходния процес на японска високонапорна помпена турбина и феноменът на разделяне на водния стълб е проучен подробно, за да се определи височината на монтаж на помпената турбина. Най-трудният проблем за помпено-акумулиращите електроцентрали е безопасността на системата. Необходимо е да се гарантира, че повишаването на налягането в спиралния корпус и отрицателното налягане на водата в задната част са в безопасния диапазон при екстремни работни условия и че хидравличните характеристики достигат първокласно ниво, което има по-голямо влияние върху избора на дълбочина на потапяне.
Време на публикуване: 23 ноември 2022 г.
