中國儲能網訊：水泵水輪機組在低水頭空載并網時，往往由于較大的壓力脈動，造成機組大的振動噪音等，從而影響機組的安全穩(wěn)定運行。水泵水輪機空載壓力脈動尤其以無葉區(qū)壓力脈動為甚，其值往往是正常運行工況壓力脈動的數(shù)倍。
近年來大家對水泵水輪機空載壓力脈動越來越重視，對水泵水輪機無葉區(qū)空載壓力脈動做出越來越嚴格的要求，由起初的不大于25%~30%，逐漸要求到不大于18%，最近要求不大于12%，反映出大家對該問題的重視。
從目前已有的國內外抽水蓄能制造廠家的相關模型試驗報告中可以看出， 10年前的抽水蓄能模型水泵水輪機無葉區(qū)最大空載壓力脈動為26%，較好的廠家電站模型水泵水輪機無葉區(qū)最大空載壓力脈動約為15%，近來來對水泵水輪機無葉區(qū)最大空載壓力脈動要求為不小于12%，目前國內廠家已順利通過多個項目驗收，說明其在降低無葉區(qū)空載壓力脈動方面已有了不小進步。
國內抽蓄電站相關資料的統(tǒng)計來看，對于200~400m水頭段，水頭變幅Hpmax/Htmin的比值不大于1.2的蓄能電站，水泵水輪機無葉區(qū)空載壓力脈動最大值為不大于25%；對于400~600m水頭段，水頭變幅Hpmax/Htmin的比值不大于1.15的蓄能電站，水泵水輪機無葉區(qū)空載壓力脈動最大值為不大于18%；對于600~800m水頭段，水頭變幅Hpmax/Htmin的比值不大于1.1的蓄能電站，水泵水輪機無葉區(qū)空載壓力脈動最大值為不大于15%。水頭變幅超過以上規(guī)定值的情況，水泵水輪機無葉區(qū)空載壓力脈動最大值要視具體情況而定。
導葉分度圓直徑、原模型比以及轉輪葉片翼型，對空載工況無葉區(qū)壓力脈動具有重要影響，但導葉分度圓直徑變化、原模型比大小以及轉輪葉片翼型的優(yōu)化受水泵水輪機駝峰特性、“S”特性以及加權效率的制約，為改善空載工況無葉區(qū)壓力脈動相關參數(shù)不能無限制的變化。
在低于額定水頭的空載開度運行時，水泵水輪機可能會進入S形不穩(wěn)定區(qū)，這會導致機組頻率在網頻附近波動，難以正常并網?；?0年前對于此問題的認識，工程上大多是采用安裝不同步導葉裝置或者采用預開啟導葉的方法來預防“S”區(qū)，然而隨著行業(yè)對這一問題認知提高，現(xiàn)在更多地著力于從水力設計層面入手，改善 S 特性。
水輪機工況在低于額定水頭的空載開度運行時，有可能進入S 特性，亦稱S 形不穩(wěn)定區(qū)。S 特性使機組頻率在網頻附近上下波動，難以正常并網，且造成由調相工況轉發(fā)電運行及水輪機工況的甩負荷停機過程產生不穩(wěn)定運行區(qū)，甚至滑入反水泵工況。
早年較多抽水蓄能機組無葉區(qū)動靜干涉較大、機組振動噪聲大，影響機組的運行壽命和安全可靠性。近年來水力開發(fā)人員從水力設計的角度入手，優(yōu)化輪輪葉型等措施，大大降低了機組的振動和噪聲，提高了機組的安全可靠性。從2020年后投產的機組穩(wěn)定性得到較大提升，通過在長期運行中的不斷總結分析，對抽蓄電站的功能和關鍵技術的研究不斷深入，在電站廠房振動、水輪機壓力脈動、轉輪關鍵性能穩(wěn)定性技術研究上不斷取得突破。通過長短葉片和葉型 優(yōu)化等新型轉輪，優(yōu)化無葉區(qū)距離，大幅降低了水泵水輪機的壓力脈動，基本解決了電站廠房振動過大和噪音過大問題。
