淺析水輪機調保計算

黎麗

摘 要：水輪機調保計算能夠將調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定、機組慣性力矩、水流慣性力矩三者之間的問題予以協(xié)調解決，并且能夠為飛輪力矩、導葉關閉規(guī)律、導葉關閉時間的確定打下良好的基礎。本文以洞巴水電站為例，深入探討了水輪機調保計算，具有一定的參考價值。

關鍵詞：水輪機；調保；計算

水輪機調保計算主要研究水輪機組超負荷或者甩負荷時調節(jié)系統(tǒng)的過渡過程特征，計算出尾水管的最大真空度、蝸殼的壓力變化，以及水輪機組的轉速變化，本文以洞巴水電站為例，就水輪機調保計算進行探討。

1 洞巴水電站的基本參數(shù)

1）額定水頭：74.0m；

2）最大水頭：87.0m；

3）機組臺數(shù)：3臺；

4）單機設計流量：36.3m3/s；

5）三機設計流量：108.9m3/s；

6）水輪機型號：HLA630-LJ-220；

7）額定轉速：300r/min（東風電機廠提供）；

8）機組轉動慣量：GD2=550t·m2（東風電機廠提供）；

9）水錘壓力波傳播速度：C=1342.8m/s（水工提供）。

2 水輪機在額定水頭（74m）下額定負荷時∑LiVi值

由于該電站是聯(lián)合供水，所以只計算引水管最長的1#機，其結果：

1）平均流速計算：Vcp =≈4.705（m/s）；

2）水流慣性時間常數(shù) Tw≈3.568（秒）；

因為TW =3.568秒小于4.0秒，所以，不必設置調壓設備。

3）導葉總關閉時間TS。

根據(jù)TW=3.568秒，并按機組甩負荷時允許壓力上升值ξmax=0.5（水頭在100米以下時）。壓力管道的特性系數(shù)ρ≈ 4.055。

A：查曲線表選取TS=10秒時：

機組速率上升值為：≈0.433

修正值：βmax=1.1βm=1.1×0.433≈0.4763

B：查曲線表選取TS=11秒時：

機組速率上升值為：≈0.44731

修正值：βmax =1.1βm =1.1×0.44731≈0.4920

C：查曲線表選取TS=12秒時：

機組速率上升值為：≈0.4609

修正值：βmax =1.1βm =1.1×0.4609≈0.507

3 水輪機調保計算成果表

洞巴水電站壓力輸水管系統(tǒng)采用一管三機聯(lián)合供水方式，主管由直徑為5.5m的引水隧洞和壓力鋼管組成，主管后接三條支管，分別給三臺機組供水。根據(jù)電站電氣主結線方式，三臺機組存在同時甩全負荷的可能，因此，對機組在額定水頭工況和最大水頭工況下運行，三臺機同時甩全負荷進行了調保計算，計算成果匯總如下表1。

由計算結果可知，洞巴水電站的水輪機導葉直線關閉時間TS選擇為11S，機組的蝸殼壓力上升值、轉速上升值和尾水管最大真空值均滿足規(guī)范要求（ξ≤50%，β≤50%，HB≤80%）。

參考文獻：

[1] 姬晉廷，鄭小波，羅興錡.基于全流道非定常流動計算的軸流式水輪機尾水管壓力脈動分析[J].水力發(fā)電學報，2009，20（02）：141-145.