中國儲能網(wǎng)訊：水泵水輪機(jī)組在低水頭空載并網(wǎng)時，往往由于較大的壓力脈動，造成機(jī)組大的振動噪音等，從而影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。水泵水輪機(jī)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(yùn)行工況壓力脈動的數(shù)倍。
近年來大家對水泵水輪機(jī)空載壓力脈動越來越重視，對水泵水輪機(jī)無葉區(qū)空載壓力脈動做出越來越嚴(yán)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(nèi)外抽水蓄能制造廠家的相關(guān)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(jī)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(jī)無葉區(qū)最大空載壓力脈動約為15%，近來來對水泵水輪機(jī)無葉區(qū)最大空載壓力脈動要求為不小于12%，目前國內(nèi)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(jìn)步。
國內(nèi)抽蓄電站相關(guān)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)無葉區(qū)空載壓力脈動最大值要視具體情況而定。
導(dǎo)葉分度圓直徑、原模型比以及轉(zhuǎn)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(dǎo)葉分度圓直徑變化、原模型比大小以及轉(zhuǎn)輪葉片翼型的優(yōu)化受水泵水輪機(jī)駝峰特性、“S”特性以及加權(quán)效率的制約，為改善空載工況無葉區(qū)壓力脈動相關(guān)參數(shù)不能無限制的變化。
在低于額定水頭的空載開度運(yùn)行時，水泵水輪機(jī)可能會進(jìn)入S形不穩(wěn)定區(qū)，這會導(dǎo)致機(jī)組頻率在網(wǎng)頻附近波動，難以正常并網(wǎng)。基于10年前對于此問題的認(rèn)識，工程上大多是采用安裝不同步導(dǎo)葉裝置或者采用預(yù)開啟導(dǎo)葉的方法來預(yù)防“S”區(qū)，然而隨著行業(yè)對這一問題認(rèn)知提高，現(xiàn)在更多地著力于從水力設(shè)計層面入手，改善 S 特性。
水輪機(jī)工況在低于額定水頭的空載開度運(yùn)行時，有可能進(jìn)入S 特性，亦稱S 形不穩(wěn)定區(qū)。S 特性使機(jī)組頻率在網(wǎng)頻附近上下波動，難以正常并網(wǎng)，且造成由調(diào)相工況轉(zhuǎn)發(fā)電運(yùn)行及水輪機(jī)工況的甩負(fù)荷停機(jī)過程產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，甚至滑入反水泵工況。
早年較多抽水蓄能機(jī)組無葉區(qū)動靜干涉較大、機(jī)組振動噪聲大，影響機(jī)組的運(yùn)行壽命和安全可靠性。近年來水力開發(fā)人員從水力設(shè)計的角度入手，優(yōu)化輪輪葉型等措施，大大降低了機(jī)組的振動和噪聲，提高了機(jī)組的安全可靠性。從2020年后投產(chǎn)的機(jī)組穩(wěn)定性得到較大提升，通過在長期運(yùn)行中的不斷總結(jié)分析，對抽蓄電站的功能和關(guān)鍵技術(shù)的研究不斷深入，在電站廠房振動、水輪機(jī)壓力脈動、轉(zhuǎn)輪關(guān)鍵性能穩(wěn)定性技術(shù)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(zhuǎn)輪，優(yōu)化無葉區(qū)距離，大幅降低了水泵水輪機(jī)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。
