Hidroakumulācijas elektrostacijas agregāta iesūknēšanas augstums tieši ietekmēs elektrostacijas novadīšanas sistēmu un spēkstacijas izkārtojumu, un sekla rakšanas dziļuma prasība var samazināt atbilstošās elektrostacijas būvniecības izmaksas; tomēr tas arī palielinās kavitācijas risku sūkņa darbības laikā, tāpēc augstuma novērtējuma precizitāte elektrostacijas agrīnās uzstādīšanas laikā ir ļoti svarīga. Sūkņa turbīnas agrīnās pielietošanas procesā tika konstatēts, ka rotora kavitācija sūkņa darbības apstākļos bija nopietnāka nekā turbīnas darbības apstākļos. Projektēšanā parasti tiek uzskatīts, ka, ja var izpildīt kavitāciju sūkņa darbības apstākļos, var izpildīt arī turbīnas darbības nosacījumus.
Jauktas plūsmas sūkņa turbīnas iesūkšanas augstuma izvēle galvenokārt attiecas uz diviem principiem:
Pirmkārt, tas jāveic saskaņā ar nosacījumu, ka ūdens sūkņa darba stāvoklī nav kavitācijas; otrkārt, ūdens staba atdalīšanās nedrīkst notikt visā ūdens padeves sistēmā vienības slodzes noraidīšanas pārejas procesā.
Parasti īpatnējais ātrums ir proporcionāls rullīša kavitācijas koeficientam. Palielinoties īpatnējam ātrumam, palielinās arī rullīša kavitācijas koeficients un samazinās kavitācijas veiktspēja. Apvienojumā ar empīrisko iesūkšanas augstuma aprēķinu vērtību un iegrimes caurules vakuuma pakāpes aprēķinu vērtību visbīstamākajos pārejas procesa apstākļos, kā arī ņemot vērā, ka, lai pēc iespējas vairāk ietaupītu civilos izrakumus, iekārtai ir pietiekams iegremdēšanas dziļums, lai nodrošinātu drošu un stabilu iekārtas darbību.
Augstspiediena sūkņa turbīnas iegremdēšanas dziļumu nosaka atkarībā no sūkņa turbīnas kavitācijas neesamības un ūdens staba atdalīšanās neesamības iegremdēšanas caurulē dažādu pāreju laikā. Sūkņu turbīnu iegremdēšanas dziļums hidroakumulācijas elektrostacijās ir ļoti liels, tāpēc agregātu uzstādīšanas augstums ir zems. Ķīnā ekspluatācijā nodotajās elektrostacijās, piemēram, Sjilunas dīķī, izmantoto augstspiediena agregātu iesūknēšanas augstums ir –75 m, savukārt vairumam elektrostaciju ar 400–500 m ūdens spiedienu iesūknēšanas augstums ir aptuveni –70 līdz –80 m, un 700 m ūdens spiediena iesūknēšanas augstums ir aptuveni –100 m.
Sūkņa turbīnas slodzes noraidīšanas procesā hidrauliskā āmura efekts ievērojami samazina iegremdējamās caurules sekcijas vidējo spiedienu. Strauji palielinoties spoles ātrumam slodzes noraidīšanas pārejas procesā, ārpus spoles izejas sekcijas parādās spēcīga rotējoša ūdens plūsma, kā rezultātā sekcijas centra spiediens ir zemāks par ārējo spiedienu. Lai gan sekcijas vidējais spiediens joprojām ir lielāks par ūdens iztvaikošanas spiedienu, centra lokālais spiediens var būt zemāks par ūdens iztvaikošanas spiedienu, izraisot ūdens staba atdalīšanos. Sūkņa turbīnas pārejas procesa skaitliskajā analīzē var noteikt tikai katras caurules sekcijas vidējo spiedienu. Tikai veicot pilnu slodzes noraidīšanas pārejas procesa simulācijas testu, var noteikt lokālo spiediena kritumu, lai izvairītos no ūdens staba atdalīšanās parādības iegremdējamās caurules sekcijā.
Augstspiediena sūkņa turbīnas iegremdēšanas dziļumam ir ne tikai jāatbilst erozijas novēršanas prasībām, bet arī jānodrošina, lai iegremdēšanas caurulē dažādu pārejas procesu laikā nenotiktu ūdens staba atdalīšanās. Īpaši augsta spiediena sūkņa turbīna izmanto lielu iegremdēšanas dziļumu, lai pārejas procesā novērstu ūdens staba atdalīšanos un nodrošinātu ūdens novadīšanas sistēmas un elektrostacijas agregātu drošību. Piemēram, Geječuaņas sūknēšanas elektrostacijas minimālais iegremdēšanas dziļums ir 98 m, bet Šeņliučuaņas sūknēšanas elektrostacijas minimālais iegremdēšanas dziļums ir 104 m. Dzjisji sūknēšanas elektrostacijas dziļums ir 85 m, Dunhua elektrostacijas dziļums ir 94 m, Čanlongšaņas elektrostacijas dziļums ir 94 m un Jaņdzjanas elektrostacijas dziļums ir 100 m.
Vienai un tai pašai sūkņa turbīnai, jo tālāk tā novirzās no optimālā darba stāvokļa, jo lielāka ir kavitācijas intensitāte. Augsta pacēluma un mazas plūsmas darba apstākļos lielākajai daļai plūsmas līniju ir liels pozitīvs uzbrukuma leņķis, un kavitācija viegli rodas lāpstiņas iesūkšanas virsmas negatīvā spiediena zonā; zema pacēluma un lielas plūsmas apstākļos lāpstiņas spiediena virsmas negatīvais uzbrukuma leņķis ir liels, kas viegli izraisa plūsmas atdalīšanos, tādējādi izraisot lāpstiņas spiediena virsmas kavitācijas eroziju. Parasti elektrostacijām ar lielu spiediena maiņas diapazonu kavitācijas koeficients ir relatīvi liels, un zemāks uzstādīšanas augstums var nodrošināt, ka darbības laikā gan zema, gan augsta pacēluma apstākļos kavitācija nerodas. Tāpēc, ja ūdens spiediens ievērojami mainās, iesūkšanas augstums attiecīgi palielināsies, lai atbilstu apstākļiem. Piemēram, QX iegremdēšanas dziļums ir – 66 m, bet MX – 68 m. Tā kā MX ūdens spiediena svārstības ir lielākas, ir grūtāk realizēt MX regulēšanu un garantēšanu.
Tiek ziņots, ka dažās ārvalstu sūknēšanas elektrostacijās ir notikusi ūdens staba atdalīšanās. Ražotājā tika veikta pilna Japānas augstspiediena sūknēšanas turbīnas pārejas procesa simulācijas modeļa pārbaude, un ūdens staba atdalīšanās fenomens tika padziļināti pētīts, lai noteiktu sūknēšanas turbīnas uzstādīšanas augstumu. Sarežģītākā problēma sūknēšanas elektrostacijās ir sistēmas drošība. Ir jānodrošina, lai spirālveida korpusa spiediena pieaugums un aizmugurējā ūdens negatīvais spiediens ekstremālos darba apstākļos būtu drošā diapazonā, un jānodrošina, lai hidrauliskā veiktspēja sasniegtu pirmās klases līmeni, kam ir lielāka ietekme uz iegremdēšanas dziļuma izvēli.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 23. novembris
