Sugehøyden til pumpekraftverk vil ha en direkte innvirkning på avledningssystemet og kraftverkets utforming, og et krav om grunn utgravingsdybde kan redusere de tilsvarende anleggskostnadene for kraftverket. Det vil imidlertid også øke kavitasjonsrisikoen under pumpens drift, så nøyaktigheten av høydeestimeringen under tidlig installasjon av kraftverket er svært viktig. I den tidlige bruksprosessen av pumpeturbiner ble det funnet at kavitasjonen i løpehjulet under pumpens driftstilstand var mer alvorlig enn under turbinens driftstilstand. I designet antas det generelt at hvis kavitasjonen under pumpens driftstilstand kan oppfylles, kan også turbinens driftstilstand oppfylles.
Valg av sugehøyde for blandet strømningspumpeturbin refererer hovedsakelig til to prinsipper:
For det første skal det utføres under forutsetning av at det ikke er kavitasjon under vannpumpens driftstilstand. For det andre kan det ikke forekomme vannsøyleseparasjon i hele vanntransportsystemet under overgangsprosessen for avvisning av enhetslast.
Generelt er den spesifikke hastigheten proporsjonal med kavitasjonskoeffisienten til løpehjulet. Med økningen av den spesifikke hastigheten øker også kavitasjonskoeffisienten til løpehjulet, og kavitasjonsytelsen reduseres. Kombinert med den empiriske beregningsverdien for sugehøyden og beregningsverdien for vakuumgraden i trekkrøret under de farligste overgangsprosessforholdene, og med tanke på at under forutsetningen om å spare sivil utgraving så mye som mulig, har enheten tilstrekkelig nedsenkingsdybde til å sikre sikker og stabil drift av enheten.
Nedsenkningsdybden til høytrykkspumpeturbinen bestemmes i henhold til fraværet av kavitasjon i pumpeturbinen og fraværet av vannsøyleseparasjon i sugerøret under ulike transienter. Nedsenkningsdybden til pumpeturbiner i pumpekraftverk er svært stor, så installasjonshøyden til enhetene er lav. Sugehøyden til høytrykksenheter som brukes i kraftverk som er satt i drift i Kina, som Xilong Pond, er – 75 m, mens sugehøyden til de fleste kraftverk med 400–500 m vannsøyle er omtrent – 70 til – 80 m, og sugehøyden ved 700 m vannsøyle er omtrent – 100 m.
Under lastavvisningsprosessen til pumpeturbinen, fører vannhammereffekten til at gjennomsnittstrykket i sugerørseksjonen synker betydelig. Med den raske økningen av løpehjulshastigheten under lastavvisningsovergangsprosessen, oppstår en sterk roterende vannstrøm utenfor løpehjulets utløpsseksjon, noe som gjør at sentertrykket i seksjonen blir lavere enn det ytre trykket. Selv om gjennomsnittstrykket i seksjonen fortsatt er større enn vannets fordampningstrykk, kan det lokale trykket i sentrum være lavere enn vannets fordampningstrykk, noe som forårsaker vannsøyleseparasjon. I den numeriske analysen av pumpeturbinovergangsprosessen kan bare gjennomsnittstrykket for hver seksjon av røret gis. Bare gjennom en fullstendig simuleringstest av lastavvisningsovergangsprosessen kan det lokale trykkfallet bestemmes for å unngå fenomenet med vannsøyleseparasjon i sugerøret.
Nedsenkningsdybden til en turbin med høyt trykkfall bør ikke bare oppfylle kravene til erosjonsbeskyttelse, men også sikre at vannsøylen ikke skiller seg ut i trekkrøret under ulike overgangsprosesser. Turbinen med superhøyt trykkfall har en stor nedsenkningsdybde for å unngå at vannsøylen skiller seg ut under overgangsprosessen og sikre sikkerheten til vannavledningssystemet og enhetene i kraftverket. For eksempel er minimum nedsenkningsdybde for Geyechuan pumpekraftverk – 98 m, og minimum nedsenkningsdybde for Shenliuchuan pumpekraftverk er – 104 m. Det innenlandske pumpekraftverket Jixi er – 85 m, Dunhua er – 94 m, Changlongshan er – 94 m og Yangjiang er – 100 m.
For den samme pumpeturbinen, jo lenger den avviker fra optimale arbeidsforhold, desto større kavitasjonsintensitet lider den av. Under driftsforhold med høyt løft og liten strømning har de fleste strømningslinjer en stor positiv angrepsvinkel, og kavitasjon er lett å oppstå i det negative trykkområdet på bladets sugeflate. Under forhold med lavt løft og stor strømning er den negative angrepsvinkelen på bladets trykkflate stor, noe som lett kan forårsake strømningsseparasjon, noe som fører til kavitasjonserosjon av bladets trykkflate. Generelt er kavitasjonskoeffisienten relativt stor for kraftverk med stort høydeendringsområde, og den lavere installasjonshøyden kan oppfylle kravet om at det ikke skal oppstå kavitasjon under drift ved lavt løft og høyt løft. Derfor, hvis vannhøyden varierer mye, vil sugehøyden øke tilsvarende for å møte forholdene. For eksempel er nedsenkningsdybden til QX -66 m, og MX -68 m. Fordi variasjonen i MX-vannhøyden er større, er det vanskeligere å realisere justeringen og garantien for MX.
Det er rapportert at noen utenlandske pumpekraftverk har opplevd vannsøyleseparasjon. En fullstendig simuleringsmodelltest av overgangsprosessen til japanske høytrykkspumpeturbiner ble utført hos produsenten, og fenomenet vannsøyleseparasjon ble studert i dybden for å bestemme installasjonshøyden til pumpeturbinen. Det vanskeligste problemet for pumpekraftverk er systemets sikkerhet. Det er nødvendig å sikre at spiraltrykkstigningen og undertrykket i bakvannet er innenfor det sikre området under ekstreme arbeidsforhold, og at den hydrauliske ytelsen når førsteklasses nivå, noe som har større innvirkning på valg av nedsenkningsdybde.
Publisert: 23. november 2022
