Enhedens sugehøjde i et pumpekraftværk vil have en direkte indflydelse på afledningssystemet og kraftværkets layout, og et krav om lav udgravningsdybde kan reducere de tilsvarende anlægsomkostninger for kraftværket. Det vil dog også øge kavitationsrisikoen under pumpens drift, så nøjagtigheden af højdeestimeringen under den tidlige installation af kraftværket er meget vigtig. I den tidlige anvendelsesproces for pumpeturbiner blev det konstateret, at kavitationen i løberøret under pumpens driftstilstand var mere alvorlig end under turbinens driftstilstand. I designet antages det generelt, at hvis kavitationen under pumpens driftstilstand kan opfyldes, kan turbinens driftstilstand også opfyldes.
Valget af sugehøjde for en blandet flowpumpeturbine refererer hovedsageligt til to principper:
For det første skal det udføres under den betingelse, at der ikke er kavitation under vandpumpens driftstilstand; for det andet må vandsøjleseparation ikke forekomme i hele vandtransportsystemet under overgangsprocessen for afvisning af enhedslast.
Generelt er den specifikke hastighed proportional med løberens kavitationskoefficient. Med stigende specifikke hastighed øges løberens kavitationskoefficient også, og kavitationsydelsen falder. Kombineret med den empiriske beregningsværdi for sugehøjden og beregningsværdien for sugerørets vakuumgrad under de farligste overgangsprocesforhold, og under hensyntagen til at spare så meget som muligt på udgravning, har enheden tilstrækkelig nedsænkningsdybde til at sikre sikker og stabil drift af enheden.
Nedsænkningsdybden for højtrykspumpeturbiner bestemmes ud fra fraværet af kavitation i pumpeturbinen og fraværet af vandsøjleseparation i sugerøret under forskellige transienter. Nedsænkningsdybden for pumpeturbiner i pumpekraftværker er meget stor, så enhedernes installationshøjde er lav. Sugehøjden for højtryksenheder, der anvendes i kraftværker, der er taget i brug i Kina, såsom Xilong Pond, er -75 m, mens sugehøjden for de fleste kraftværker med en vandsøjle på 400-500 m er omkring -70 til -80 m, og sugehøjden for en vandsøjle på 700 m er omkring -100 m.
Under pumpeturbinens belastningsafvisningsproces får vandhammereffekten det gennemsnitlige tryk i trækrørssektionen til at falde betydeligt. Med den hurtige stigning i løberens hastighed under belastningsafvisningsprocessen opstår en stærk roterende vandstrøm uden for løberens udløbssektion, hvilket gør sektionens centertryk lavere end det udvendige tryk. Selvom sektionens gennemsnitstryk stadig er større end vandets fordampningstryk, kan det lokale tryk i midten være lavere end vandets fordampningstryk, hvilket forårsager vandsøjleseparation. I den numeriske analyse af pumpeturbinens overgangsprocessen kan kun det gennemsnitlige tryk for hver sektion af røret gives. Kun gennem en fuld simuleringstest af belastningsafvisningsprocessen kan det lokale trykfald bestemmes for at undgå fænomenet vandsøjleseparation i trækrøret.
Nedsænkningsdybden for en turbin med højt tryk skal ikke kun opfylde kravene til erosionsbekæmpelse, men også sikre, at der ikke opstår vandsøjleadskillelse i trækrøret under forskellige overgangsprocesser. Turbinen med superhøjt tryk har en stor nedsænkningsdybde for at undgå vandsøjleadskillelse under overgangsprocessen og sikre sikkerheden af vandafledningssystemet og kraftværkets enheder. For eksempel er den minimale nedsænkningsdybde for Geyechuan Pumped Storage Power Station – 98 m, og den minimale nedsænkningsdybde for Shenliuchuan Pumped Storage Power Station er – 104 m. Det indenlandske Jixi pumpekraftværk er – 85 m, Dunhua er – 94 m, Changlongshan er – 94 m og Yangjiang er – 100 m.
For den samme pumpeturbine gælder det, at jo længere den afviger fra den optimale driftstilstand, desto større kavitationsintensitet oplever den. Under driftsforhold med højt løft og lille flow har de fleste flowlinjer en stor positiv angrebsvinkel, og kavitation forekommer let i det negative trykområde på bladets sugeflade. Under forhold med lavt løft og stor flow er den negative angrebsvinkel på bladets trykflade stor, hvilket let forårsager strømningsseparation, hvilket fører til kavitationserosion af bladets trykflade. Generelt er kavitationskoefficienten relativt stor for kraftværker med et stort trykændringsområde, og den lavere installationshøjde kan opfylde kravet om, at der ikke vil forekomme kavitation under drift ved lavt og højt løft. Derfor, hvis vandsøjlen varierer meget, vil sugehøjden stige tilsvarende for at imødekomme forholdene. For eksempel er nedsænkningsdybden for QX -66 m og MX -68 m. Fordi variationen i MX-vandsøjlen er større, er det vanskeligere at realisere justeringen og garantien for MX.
Det rapporteres, at nogle udenlandske pumpekraftværker har oplevet vandsøjleseparation. En komplet simuleringsmodeltest af overgangsprocessen for japanske højtrykspumpeturbiner blev udført hos producenten, og fænomenet vandsøjleseparation blev undersøgt i dybden for at bestemme pumpeturbinens installationshøjde. Det vanskeligste problem for pumpekraftværker er systemets sikkerhed. Det er nødvendigt at sikre, at spiralhusets trykstigning og det negative tryk i eftervandet er inden for det sikre område under ekstreme driftsforhold, og at den hydrauliske ydeevne når et førsteklasses niveau, hvilket har større indflydelse på valget af nedsænkningsdybde.
Opslagstidspunkt: 23. november 2022
