L'altezza di aspirazione unitaria di una centrale elettrica ad accumulo con pompaggio avrà un impatto diretto sul sistema di derivazione e sulla configurazione della centrale, e un requisito di profondità di scavo ridotta può ridurre i relativi costi di costruzione civile della centrale; tuttavia, aumenterà anche il rischio di cavitazione durante il funzionamento della pompa, quindi l'accuratezza della stima dell'altezza durante l'installazione iniziale della centrale è molto importante. Nel processo di applicazione iniziale della turbina a pompa, si è riscontrato che la cavitazione della girante in condizioni di funzionamento della pompa era più grave rispetto a quella in condizioni di funzionamento della turbina. In fase di progettazione, si ritiene generalmente che se si riesce a soddisfare la cavitazione in condizioni di funzionamento della pompa, si possano soddisfare anche le condizioni di funzionamento della turbina.
La selezione dell'altezza di aspirazione della turbina della pompa a flusso misto si riferisce principalmente a due principi:
In primo luogo, deve essere eseguito a condizione che non vi sia cavitazione durante il funzionamento della pompa dell'acqua; in secondo luogo, la separazione della colonna d'acqua non può verificarsi nell'intero sistema di trasporto dell'acqua durante il processo di transizione del rigetto del carico unitario.
Generalmente, la velocità specifica è proporzionale al coefficiente di cavitazione della girante. All'aumentare della velocità specifica, aumenta anche il coefficiente di cavitazione della girante e le prestazioni di cavitazione diminuiscono. In combinazione con il valore di calcolo empirico dell'altezza di aspirazione e il valore di calcolo del grado di vuoto del tubo di aspirazione nelle condizioni di processo di transizione più pericolose, e tenendo conto del fatto che, al fine di ridurre al minimo gli scavi civili, l'unità ha una profondità di immersione sufficiente a garantirne un funzionamento sicuro e stabile.
La profondità di immersione della turbina della pompa ad alta prevalenza è determinata dall'assenza di cavitazione della turbina e dall'assenza di separazione della colonna d'acqua nel tubo di aspirazione durante i vari transitori. La profondità di immersione delle turbine della pompa nelle centrali elettriche ad accumulo è molto elevata, quindi la quota di installazione delle unità è bassa. L'altezza di aspirazione delle unità ad alta prevalenza utilizzate nelle centrali elettriche entrate in funzione in Cina, come Xilong Pond, è di -75 m, mentre l'altezza di aspirazione della maggior parte delle centrali elettriche con prevalenza di 400-500 m è di circa -70-80 m, e l'altezza di aspirazione di una centrale con prevalenza di 700 m è di circa -100 m.
Durante il processo di rigetto del carico della turbina della pompa, l'effetto del colpo d'ariete fa sì che la pressione media della sezione del tubo di aspirazione diminuisca significativamente. Con il rapido aumento della velocità della girante durante il processo di transizione di rigetto del carico, si forma un forte flusso d'acqua rotante all'esterno della sezione di uscita della girante, rendendo la pressione centrale della sezione inferiore alla pressione esterna. Sebbene la pressione media della sezione sia ancora maggiore della pressione di vaporizzazione dell'acqua, la pressione locale del centro può essere inferiore alla pressione di vaporizzazione dell'acqua, causando la separazione della colonna d'acqua. Nell'analisi numerica del processo di transizione della turbina della pompa, è possibile ottenere solo la pressione media di ciascuna sezione del tubo. Solo attraverso il test di simulazione completo del processo di transizione di rigetto del carico è possibile determinare la caduta di pressione locale per evitare il fenomeno di separazione della colonna d'acqua nel tubo di aspirazione.
La profondità di immersione della turbina della pompa ad alta prevalenza non deve solo soddisfare i requisiti antierosione, ma anche garantire che il tubo di aspirazione non subisca separazioni della colonna d'acqua durante i vari processi di transizione. La turbina della pompa ad altissima prevalenza adotta un'elevata profondità di immersione per evitare la separazione della colonna d'acqua durante il processo di transizione e garantire la sicurezza del sistema di derivazione idrica e delle unità della centrale elettrica. Ad esempio, la profondità minima di immersione della centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Geyechuan è di 98 m, mentre quella della centrale elettrica ad accumulo di pompaggio di Shenliuchuan è di 104 m. La centrale elettrica ad accumulo di pompaggio nazionale di Jixi è di 85 m, quella di Dunhua di 94 m, quella di Changlongshan di 94 m e quella di Yangjiang di 100 m.
Per la stessa turbina di pompaggio, maggiore è la deviazione dalle condizioni di funzionamento ottimali, maggiore è l'intensità di cavitazione. In condizioni di esercizio con elevata portata e bassa portata, la maggior parte delle linee di flusso presenta un ampio angolo di attacco positivo, e la cavitazione è facile da verificare nell'area di pressione negativa della superficie di aspirazione della pala; in condizioni di bassa portata e alta portata, l'angolo di attacco negativo della superficie di pressione della pala è ampio, il che può facilmente causare la separazione del flusso, con conseguente erosione da cavitazione della superficie di pressione della pala. Generalmente, il coefficiente di cavitazione è relativamente elevato per le centrali elettriche con un ampio intervallo di variazione della portata, e la minore altezza di installazione può soddisfare il requisito che non si verifichi cavitazione durante il funzionamento in condizioni di bassa e alta portata. Pertanto, se il carico idrico varia notevolmente, l'altezza di aspirazione aumenterà di conseguenza per soddisfare le condizioni. Ad esempio, la profondità di immersione di QX è di -66 m e di MX di -68 m. Poiché la variazione del carico idrico MX è maggiore, è più difficile realizzare la regolazione e la garanzia di MX.
È stato segnalato che alcune centrali elettriche ad accumulo con pompaggio estere hanno riscontrato una separazione della colonna d'acqua. Il test completo del modello di simulazione del processo di transizione della turbina di pompaggio ad alta portata giapponese è stato effettuato presso il produttore e il fenomeno della separazione della colonna d'acqua è stato studiato in modo approfondito per determinare l'altezza di installazione della turbina di pompaggio. Il problema più complesso per le centrali elettriche ad accumulo con pompaggio è la sicurezza del sistema. È necessario garantire che l'aumento di pressione della cassa a spirale e la pressione negativa dell'acqua di coda siano entro i limiti di sicurezza in condizioni di esercizio estreme e che le prestazioni idrauliche raggiungano livelli di eccellenza, il che ha un impatto significativo sulla scelta della profondità di immersione.
Data di pubblicazione: 23 novembre 2022
