L'alçada d'aspiració unitària de la central elèctrica d'emmagatzematge per bombament tindrà un impacte directe en el sistema de desviació i la disposició de la central elèctrica, i un requisit de profunditat d'excavació poc profunda pot reduir el cost de construcció civil corresponent de la central; Tanmateix, també augmentarà el risc de cavitació durant el funcionament de la bomba, per la qual cosa la precisió de l'estimació de l'elevació durant la instal·lació inicial de la central és molt important. En el procés d'aplicació inicial de la turbina de bomba, es va trobar que la cavitació del rodet en condicions de funcionament de la bomba era més greu que en condicions de funcionament de la turbina. En el disseny, generalment es creu que si es pot complir la cavitació en condicions de funcionament de la bomba, també es poden complir les condicions de funcionament de la turbina.
La selecció de l'alçada d'aspiració de la turbina de la bomba de flux mixt es refereix principalment a dos principis:
En primer lloc, s'ha de dur a terme sota la condició que no hi hagi cavitació en les condicions de funcionament de la bomba d'aigua; en segon lloc, la separació de la columna d'aigua no es pot produir en tot el sistema de transport d'aigua durant el procés de transició de rebuig de la càrrega unitària.
Generalment, la velocitat específica és proporcional al coeficient de cavitació del rodet. Amb l'augment de la velocitat específica, el coeficient de cavitació del rodet també augmenta i el rendiment de cavitació disminueix. Combinat amb el valor de càlcul empíric de l'alçada de succió i el valor de càlcul del grau de buit del tub de tiratge en les condicions del procés de transició més perilloses, i tenint en compte que, amb la premissa d'estalviar al màxim l'excavació civil, la unitat té una profunditat de submergència suficient per garantir un funcionament segur i estable de la unitat.
La profunditat de submergència de la turbina de bomba d'alta alçada es determina segons l'absència de cavitació de la turbina de bomba i l'absència de separació de la columna d'aigua al tub de tiratge durant diversos transitoris. La profunditat de submergència de les turbines de bomba en centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament és molt gran, per la qual cosa l'elevació d'instal·lació de les unitats és baixa. L'alçada de succió de les unitats d'alta alçada utilitzades en centrals elèctriques que s'han posat en funcionament a la Xina, com ara Xilong Pond, és de -75 m, mentre que l'alçada de succió de la majoria de centrals elèctriques amb una alçada d'aigua de 400-500 m és d'uns -70 a -80 m, i l'alçada de succió d'una alçada d'aigua de 700 m és d'uns -100 m.
Durant el procés de rebuig de càrrega de la turbina de la bomba, l'efecte del martell d'aigua fa que la pressió mitjana de la secció del tub de tirada disminueixi significativament. Amb el ràpid augment de la velocitat del rodet durant el procés de transició de rebuig de càrrega, apareix un fort flux d'aigua rotatiu fora de la secció de sortida del rodet, fent que la pressió central de la secció sigui inferior a la pressió exterior. Tot i que la pressió mitjana de la secció encara és superior a la pressió de vaporització de l'aigua, la pressió local del centre pot ser inferior a la pressió de vaporització de l'aigua, provocant la separació de la columna d'aigua. En l'anàlisi numèrica del procés de transició de la turbina de la bomba, només es pot donar la pressió mitjana de cada secció de la canonada. Només mitjançant la prova de simulació completa del procés de transició de rebuig de càrrega es pot determinar la caiguda de pressió local per evitar el fenomen de separació de la columna d'aigua al tub de tirada.
La profunditat de submergència de la turbina de bomba d'alta pressió no només ha de complir els requisits antierosió, sinó que també ha de garantir que el tub de tirada no tingui separació de la columna d'aigua durant els diversos processos de transició. La turbina de bomba d'alta pressió adopta una gran profunditat de submergència per evitar la separació de la columna d'aigua durant el procés de transició i garantir la seguretat del sistema de desviació d'aigua i les unitats de la central elèctrica. Per exemple, la profunditat mínima de submergència de la central elèctrica d'emmagatzematge de bombament de Geyechuan és de -98 m, i la profunditat mínima de submergència de la central elèctrica d'emmagatzematge de bombament de Shenliuchuan és de -104 m. La central elèctrica d'emmagatzematge de bombament domèstica de Jixi és de -85 m, Dunhua de -94 m, Changlongshan de -94 m i Yangjiang de -100 m.
Per a la mateixa turbina de bomba, com més s'allunyi de la condició òptima de treball, més gran serà la intensitat de cavitació que pateix. En condicions de treball d'elevació elevada i cabal petit, la majoria de les línies de flux tenen un angle d'atac positiu gran, i és fàcil que es produeixi cavitació a la zona de pressió negativa de la superfície de succió de la pala; En condicions de baixa elevació i cabal gran, l'angle d'atac negatiu de la superfície de pressió de la pala és gran, cosa que facilita la separació del flux, cosa que provoca l'erosió per cavitació de la superfície de pressió de la pala. Generalment, el coeficient de cavitació és relativament gran per a la central elèctrica amb un rang de canvi de capçal gran, i la menor elevació d'instal·lació pot complir el requisit que no es produeixi cavitació durant el funcionament en condicions de baixa i alta elevació. Per tant, si el capçal d'aigua varia molt, l'alçada de succió augmentarà en conseqüència per complir les condicions. Per exemple, la profunditat de submergència de QX és de –66 m i MX de –68 m. Com que la variació del capçal d'aigua MX és més gran, és més difícil realitzar l'ajust i la garantia de MX.
S'ha informat que algunes centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament estrangeres han experimentat separació de la columna d'aigua. El fabricant va dur a terme una prova de model de simulació completa del procés de transició de la turbina de bomba d'alta pressió japonesa, i es va estudiar en profunditat el fenomen de la separació de la columna d'aigua per determinar l'elevació d'instal·lació de la turbina de bombament. El problema més difícil per a les centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament és la seguretat del sistema. Cal garantir que l'augment de pressió de la carcassa en espiral i la pressió negativa de l'aigua de cua estiguin dins del rang segur en condicions de treball extremes, i garantir que el rendiment hidràulic arribi al nivell de primera classe, cosa que té un major impacte en la selecció de la profunditat d'immersió.
Data de publicació: 23 de novembre de 2022
