Enhetens sughöjd i ett pumpkraftverk kommer att ha en direkt inverkan på avledningssystemet och kraftverkets utformning, och ett krav på grunt grävdjup kan minska motsvarande byggkostnad för kraftverket. Det kommer dock också att öka kavitationsrisken under pumpens drift, så noggrannheten i höjdsuppskattningen under den tidiga installationen av kraftverket är mycket viktig. I den tidiga tillämpningsprocessen av pumpturbiner fann man att kavitationen i löpröret under pumpens driftsförhållanden var allvarligare än under turbinens driftsförhållanden. I konstruktionen anses det allmänt att om kavitationen under pumpens driftsförhållanden kan uppfyllas, kan även turbinens driftsförhållanden uppfyllas.
Valet av sughöjd för en blandflödespumpturbin hänvisar huvudsakligen till två principer:
För det första ska det utföras under förutsättning att det inte förekommer någon kavitation under vattenpumpens driftförhållanden; för det andra får vattenpelarseparation inte uppstå i hela vattentransportsystemet under övergångsprocessen för enhetslastavvisning.
Generellt sett är den specifika hastigheten proportionell mot löprörets kavitationskoefficient. Med ökningen av den specifika hastigheten ökar även löprörets kavitationskoefficient, och kavitationsprestandan minskar. Kombinerat med det empiriska beräkningsvärdet för sughöjden och beräkningsvärdet för sugrörets vakuumgrad under de farligaste övergångsförhållandena, och med hänsyn till att enheten, under förutsättningen att minska grävningskostnaderna så mycket som möjligt, har tillräckligt nedsänkningsdjup för att säkerställa säker och stabil drift av enheten.
Sänkdjupet för högtryckspumpens turbin bestäms utifrån avsaknaden av kavitation i pumpturbinen och avsaknaden av vattenpelare i dragröret under olika transienter. Sänkdjupet för pumpturbiner i pumpkraftverk är mycket stort, så enheternas installationshöjd är låg. Sughöjden för högtrycksenheter som används i kraftverk som har tagits i drift i Kina, såsom Xilong Pond, är – 75 m, medan sughöjden för de flesta kraftverk med 400-500 m vattenpelare är cirka – 70 till – 80 m, och sughöjden för 700 m vattenpelare är cirka – 100 m.
Under pumpturbinens lastavvisande process gör vattenhammareffekten att medeltrycket i dragrörssektionen sjunker avsevärt. Med den snabba ökningen av löprörets hastighet under övergångsprocessen för lastavvisande, uppstår ett starkt roterande vattenflöde utanför löprörets utloppssektion, vilket gör att sektionens mitttryck blir lägre än det yttre trycket. Även om sektionens medeltryck fortfarande är större än vattnets förångningstryck, kan det lokala trycket i mitten vara lägre än vattnets förångningstryck, vilket orsakar vattenpelarseparation. I den numeriska analysen av pumpturbinens övergångsprocessen kan endast medeltrycket för varje sektion av röret anges. Endast genom ett fullständigt simuleringstest av lastavvisande övergångsprocessen kan det lokala tryckfallet bestämmas för att undvika fenomenet med vattenpelarseparation i dragröret.
Djupet för en högtryckspumpturbin bör inte bara uppfylla kraven på erosionsskydd, utan också säkerställa att vattenpelaren inte separerar i dragröret under olika övergångsprocesser. Superhögtryckspumpturbinen använder ett stort djup för att undvika att vattenpelaren separerar under övergångsprocessen och säkerställa säkerheten för vattenavledningssystemet och kraftverkets enheter. Till exempel är det minsta djupdjupet för Geyechuan pumpkraftverk – 98 m, och det minsta djupdjupet för Shenliuchuan pumpkraftverk är – 104 m. Det inhemska pumpkraftverket Jixi är – 85 m, Dunhua är – 94 m, Changlongshan är – 94 m och Yangjiang är – 100 m.
För samma pumpturbin gäller att ju längre den avviker från det optimala arbetsförhållandet, desto större kavitationsintensitet uppstår. Under arbetsförhållanden med hög lyftkraft och litet flöde har de flesta flödesledningar en stor positiv anfallsvinkel, och kavitation uppstår lätt i området med negativt tryck på bladets sugyta. Under förhållanden med låg lyftkraft och stort flöde är den negativa anfallsvinkeln för bladets tryckyta stor, vilket lätt orsakar flödesseparation, vilket leder till kavitationserosion av bladets tryckyta. Generellt sett är kavitationskoefficienten relativt stor för kraftverk med stort tryckförändringsområde, och den lägre installationshöjden kan uppfylla kravet att ingen kavitation ska uppstå under drift vid låga och höga lyftförhållanden. Därför, om vattentrycket varierar kraftigt, kommer sughöjden att öka i enlighet därmed för att möta förhållandena. Till exempel är nedsänkningsdjupet för QX -66 m och MX-68 m. Eftersom variationen i MX-vattentrycket är större är det svårare att uppnå justering och garanti för MX.
Det har rapporterats att vissa utländska pumpkraftverk har upplevt vattenpelarseparation. Ett fullständigt simuleringsmodelltest av övergångsprocessen för japanska högtryckspumpturbiner utfördes hos tillverkaren, och fenomenet vattenpelarseparation studerades djupgående för att bestämma pumpturbinens installationshöjd. Det svåraste problemet för pumpkraftverk är systemets säkerhet. Det är nödvändigt att säkerställa att spiralhöljets tryckökning och bakvattentrycket ligger inom det säkra intervallet under extrema arbetsförhållanden, och att den hydrauliska prestandan når en förstklassig nivå, vilket har större inverkan på valet av nedsänkningsdjup.
Publiceringstid: 23 november 2022
