Высота всасывания агрегата гидроаккумулирующей электростанции будет иметь прямое влияние на систему водоотведения и компоновку здания электростанции, а требование к небольшой глубине выемки может снизить соответствующие затраты на гражданское строительство электростанции; Однако это также увеличит риск кавитации во время работы насоса, поэтому точность оценки высоты во время ранней установки электростанции очень важна. В процессе раннего применения насосной турбины было обнаружено, что кавитация рабочего колеса в условиях работы насоса была более серьезной, чем в условиях работы турбины. При проектировании обычно считается, что если кавитация в условиях работы насоса может быть выполнена, то и условия работы турбины могут быть выполнены.
Выбор высоты всасывания турбины насоса смешанного потока в основном основывается на двух принципах:
Во-первых, это должно осуществляться при условии отсутствия кавитации в рабочем состоянии водяного насоса; во-вторых, во всей системе водоснабжения не может произойти отрыва водяного столба в процессе перехода сброса единичной нагрузки.
Как правило, удельная скорость пропорциональна коэффициенту кавитации рабочего колеса. С увеличением удельной скорости коэффициент кавитации рабочего колеса также увеличивается, а кавитационные характеристики уменьшаются. В сочетании с эмпирическим расчетным значением высоты всасывания и расчетным значением степени вакуума всасывающей трубы при наиболее опасных условиях переходного процесса, и принимая во внимание, что при условии максимальной экономии строительных земляных работ, блок имеет достаточную глубину погружения для обеспечения безопасной и стабильной работы блока.
Глубина погружения турбины насоса высокого напора определяется в соответствии с отсутствием кавитации турбины насоса и отсутствием разделения столба воды в отсасывающей трубе во время различных переходных процессов. Глубина погружения турбин насоса в гидроаккумулирующих электростанциях очень большая, поэтому высота установки агрегатов низкая. Высота всасывания агрегатов высокого напора, используемых на электростанциях, которые были введены в эксплуатацию в Китае, таких как пруд Силун, составляет -75 м, в то время как высота всасывания большинства электростанций с напором воды 400-500 м составляет около -70 до -80 м, а высота всасывания с напором воды 700 м составляет около -100 м.
Во время процесса сброса нагрузки турбины насоса эффект гидравлического удара приводит к значительному падению среднего давления в секции отсасывающей трубы. При быстром увеличении скорости рабочего колеса во время процесса перехода сброса нагрузки сильный вращающийся поток воды появляется снаружи выходной секции рабочего колеса, делая давление в центре секции ниже внешнего давления. Несмотря на то, что среднее давление секции все еще больше давления испарения воды, локальное давление в центре может быть ниже давления испарения воды, что приводит к разделению столба воды. В численном анализе процесса перехода турбины насоса можно указать только среднее давление каждой секции трубы. Только с помощью полного имитационного испытания процесса перехода сброса нагрузки можно определить локальное падение давления, чтобы избежать явления разделения столба воды в трубе отсасывания.
Глубина погружения турбины насоса с высоким напором должна не только соответствовать требованиям противоэрозионной защиты, но и гарантировать, что всасывающая труба не будет разделения водяного столба во время различных переходных процессов. Турбина насоса с сверхвысоким напором принимает большую глубину погружения, чтобы избежать разделения водяного столба во время переходного процесса и обеспечить безопасность системы водоотвода и агрегатов электростанции. Например, минимальная глубина погружения ГАЭС Geyechuan составляет - 98 м, а минимальная глубина погружения ГАЭС Shenliuchuan составляет - 104 м. Внутренняя ГАЭС Jixi составляет - 85 м, Dunhua - 94 м, Changlongshan - 94 м, а Yangjiang - 100 м.
Для той же насосной турбины, чем дальше она отклоняется от оптимального рабочего состояния, тем больше интенсивность кавитации, которой она подвергается. В рабочих условиях высокого подъема и малого расхода большинство линий потока имеют большой положительный угол атаки, и кавитация легко возникает в области отрицательного давления всасывающей поверхности лопасти; В условиях низкого подъема и большого расхода отрицательный угол атаки напорной поверхности лопасти большой, что легко вызывает разделение потока, что приводит к кавитационной эрозии напорной поверхности лопасти. Как правило, коэффициент кавитации относительно велик для электростанции с большим диапазоном изменения напора, и более низкая высота установки может соответствовать требованию, что кавитация не будет происходить во время работы в условиях низкого и высокого подъема. Поэтому, если напор воды сильно меняется, высота всасывания будет соответственно увеличиваться, чтобы соответствовать условиям. Например, глубина погружения QX составляет -66 м, а MX-68 м. Поскольку изменение напора воды MX больше, сложнее реализовать регулировку и гарантию MX.
Сообщается, что некоторые зарубежные гидроаккумулирующие электростанции испытали разделение водяного столба. Полное имитационное испытание модели переходного процесса японской высоконапорной насосной турбины было проведено на заводе-изготовителе, и явление разделения водяного столба было глубоко изучено для определения высоты установки насосной турбины. Самой сложной проблемой для гидроаккумулирующих электростанций является безопасность системы. Необходимо гарантировать, что повышение давления в спиральном корпусе и отрицательное давление хвостовой воды находятся в безопасном диапазоне в экстремальных рабочих условиях, и гарантировать, что гидравлические характеристики достигают уровня первого класса, что оказывает большее влияние на выбор глубины погружения.
Время публикации: 23 ноября 2022 г.
