Pumpelektrijaama üksuse imemiskõrgus mõjutab otseselt elektrijaama ümbersuunamissüsteemi ja elektrijaama paigutust ning madal kaevetööde sügavuse nõue võib vähendada elektrijaama vastavaid ehituskulusid; see aga suurendab ka kavitatsiooniriski pumba töötamise ajal, seega on kõrguse hindamise täpsus elektrijaama varajasel paigaldamisel väga oluline. Pumbaturbiini varajases rakendusprotsessis leiti, et jooksja kavitatsioon pumba töötamise tingimustes oli tõsisem kui turbiini töötamise tingimustes. Projekteerimisel arvatakse üldiselt, et kui kavitatsiooni nõue pumba töötamise tingimustes on täidetud, on täidetud ka turbiini töötamise tingimused.
Segavoolupumba turbiini imemiskõrguse valik viitab peamiselt kahele põhimõttele:
Esiteks tuleb see läbi viia tingimusel, et veepumba töötingimustes ei esine kavitatsiooni; teiseks ei tohi veesamba eraldumine kogu veetranspordisüsteemis ühikukoormuse tagasilükkamise üleminekuprotsessi ajal toimuda.
Üldiselt on erikiirus proportsionaalne jaoturi kavitatsioonikoefitsiendiga. Erikiiruse suurenemisega suureneb ka jaoturi kavitatsioonikoefitsient ja kavitatsiooni jõudlus väheneb. Koos imemiskõrguse empiirilise arvutusväärtuse ja tõmbetoru vaakumastme arvutusväärtusega kõige ohtlikumates üleminekuprotsessi tingimustes ning arvestades, et tsiviilkaevetööde võimalikult suure kokkuhoiu eeldusel on seadmel piisav sukeldumissügavus, et tagada seadme ohutu ja stabiilne töö.
Kõrgsurvepumba turbiini sukeldumissügavus määratakse vastavalt pumba turbiini kavitatsiooni puudumisele ja veesamba eraldumise puudumisele tõmbetorus erinevate siirdeprotsesside ajal. Pump-akumulatsioonielektrijaamades on pumba turbiinide sukeldumissügavus väga suur, seega on seadmete paigalduskõrgus madal. Hiinas kasutusele võetud elektrijaamades, näiteks Xilongi tiigis, kasutatavate kõrgsurveseadmete imemiskõrgus on –75 m, samas kui enamiku 400–500 m veesurvega elektrijaamade imemiskõrgus on umbes –70 kuni –80 m ja 700 m veesurvega elektrijaamade imemiskõrgus on umbes –100 m.
Pumbaturbiini koormuse vähendamise protsessi ajal langetab hüdrauliline haamriefekt tõmbetoru sektsiooni keskmist rõhku märkimisväärselt. Koormuse vähendamise üleminekuprotsessi ajal, kui jaoturi kiirus kiiresti suureneb, ilmub jaoturi väljundsektsioonist väljapoole tugev pöörlev veevool, mistõttu sektsiooni keskrõhk on välisrõhust madalam. Kuigi sektsiooni keskmine rõhk on endiselt suurem kui vee aurustumisrõhk, võib keskpunkti lokaalne rõhk olla madalam kui vee aurustumisrõhk, põhjustades veesamba eraldumist. Pumbaturbiini üleminekuprotsessi numbrilises analüüsis saab määrata ainult iga torusektsiooni keskmise rõhu. Ainult koormuse vähendamise üleminekuprotsessi täieliku simulatsioonitesti abil saab määrata lokaalse rõhulangu, et vältida veesamba eraldumist tõmbetorus.
Kõrgsurvepumba turbiini sukeldumissügavus peaks vastama mitte ainult erosioonikaitse nõuetele, vaid tagama ka selle, et tõmbetorus ei tekiks veesamba eraldumist erinevate üleminekuprotsesside ajal. Ülikõrgsurvepumba turbiin kasutab suurt sukeldumissügavust, et vältida veesamba eraldumist üleminekuprotsessi ajal ja tagada vee ümbersuunamissüsteemi ning elektrijaama seadmete ohutus. Näiteks on Geyechuani pump-akumulatsioonelektrijaama minimaalne sukeldumissügavus 98 m ja Shenliuchuani pump-akumulatsioonelektrijaama minimaalne sukeldumissügavus 104 m. Kodumaise Jixi pump-akumulatsioonelektrijaam on 85 m, Dunhua oma 94 m, Changlongshani oma 94 m ja Yangjiangi oma 100 m.
Sama pumba turbiini puhul, mida kaugemale see optimaalsest töötingimusest kõrvale kaldub, seda suurem on kavitatsiooni intensiivsus. Suure tõstejõu ja väikese vooluhulga korral on enamikul vooluliinidel suur positiivne rünnakunurk ning laba imemispinna negatiivse rõhu piirkonnas on kavitatsioon kergesti tekkiv; väikese tõstejõu ja suure vooluhulga korral on laba survepinna negatiivne rünnakunurk suur, mis põhjustab kergesti voolu eraldumist ja seega laba survepinna kavitatsioonierosiooni. Üldiselt on kavitatsioonitegur suure rõhumuutuse vahemikuga elektrijaamade puhul suhteliselt suur ja madalam paigalduskõrgus suudab täita nõude, et madala ja suure tõstejõu korral töötamise ajal kavitatsiooni ei tekiks. Seega, kui veesammas varieerub oluliselt, suureneb imemiskõrgus vastavalt tingimuste täitmiseks. Näiteks QX sukeldumissügavus on –66 m ja MX –68 m. Kuna MX veesamba kõikumine on suurem, on MX reguleerimine ja tagamine keerulisem.
On teatatud, et mõnedes välismaistes pump-elektrijaamades on esinenud veesamba eraldumist. Tootja viis läbi Jaapani kõrgsurvepumba turbiini üleminekuprotsessi täieliku simulatsioonimudeli testimise ja veesamba eraldumise nähtust uuriti põhjalikult, et määrata pumba turbiini paigalduskõrgus. Pump-elektrijaamade kõige keerulisem probleem on süsteemi ohutus. On vaja tagada, et spiraalkorpuse rõhu tõus ja sabavee negatiivne rõhk oleksid äärmuslikes töötingimustes ohutul tasemel ning et hüdrauliline jõudlus saavutaks esmaklassilise taseme, millel on suurem mõju sukeldumissügavuse valikule.
Postituse aeg: 23. november 2022
