原型可逆式水泵水輪機在水輪機工況下壓力脈動特性的試驗研究及分析.pdf

1、可逆式水泵水輪機集合了水泵與水輪機兩種功能，并廣泛應(yīng)用于抽水蓄能電站。由于水泵水輪機啟停迅速和工況變換靈活等優(yōu)點使得抽水蓄能電站能快速反應(yīng)與追蹤電網(wǎng)負(fù)荷變化，并對其進行高效率的削峰填谷，進而維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。近些年隨著大容量、高水頭水泵水輪機的出現(xiàn)，機組啟停事故、廠房振動、并網(wǎng)困難、噪聲、葉片紋裂等一系列問題頻發(fā)。根據(jù)文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)在諸多問題起因中，壓力脈動是主要原因之一。因此有必要對可逆式機組過流通道內(nèi)的壓力脈動的傳播機制和幅頻特性

2、進行深入的分析研究，為水泵水輪機的安全運行和水力設(shè)計提供可靠參考。
　　為了研究國內(nèi)某抽水蓄能電站水泵水輪機組的水力特性和廠房的振動規(guī)律，對該電站原型機組在水輪機工況下進行了兩次變負(fù)荷試驗。其中，第一次試驗平均毛水頭為326.01m，第二次試驗平均毛水頭為316.23m。試驗過程中在過流通道內(nèi)的蝸殼進口（1個）、頂蓋（2個）和無葉區(qū)（2個）三個位置安置了四個壓力脈動測點，并用壓力傳感器搜集了機組運行過程中產(chǎn)生的壓力脈動信號。本文以

3、壓力脈動信號分析為主，內(nèi)容如下。
　　首先，對第一次試驗中的壓力信號進行時域分析，著重對比了不同測點位置壓力脈動的強弱及其隨負(fù)荷的變化情況。分析結(jié)果如下:無葉區(qū)測點處的壓力脈動幅值最大，壓力信號沿著流道向上游傳播，并且延伸距離越遠(yuǎn)，幅值越小;隨著機組負(fù)荷的提升，各個測點的壓力脈動幅值呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，且無量綱負(fù)荷為0.8時達(dá)到最小值，此時流態(tài)相對最好，運行最為安全穩(wěn)定。
　　第二，對第一次試驗中的壓力信號利用進行FFT

4、變換，并分析壓力脈動的頻域特性。分析結(jié)果如下:壓力脈動信號中9倍葉輪轉(zhuǎn)頻和18倍葉輪轉(zhuǎn)頻成分占主導(dǎo)，且均產(chǎn)生于無葉區(qū)，同時這兩個特征頻率下的壓力脈動是造成廠房振動的主要原因;隨著負(fù)荷的提升，以上兩中成分的壓力脈動呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，9倍葉輪轉(zhuǎn)頻下的壓力脈動幅值隨著負(fù)荷的提升逐漸減小，而18倍葉輪轉(zhuǎn)頻下的壓力脈動幅值隨著負(fù)荷的提升先減小后增大。
　　第三，對第二次試驗中的壓力脈動信號進行如上幅頻特性分析，并與第一次試驗數(shù)據(jù)進行對比