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1、[文章编号]1002-0624(2007)01-0016-02分段关闭装置在白山抽水蓄能电站的应用刘淑娟,魏洪久,张策(白山发电厂,吉林桦甸132400)[摘要]蓄能电站机组属于可逆机组,既作为发电机运行,又作为水泵运行。两种不同工况产生的水锤时间、大小各不相同,防范措施也不同。为了确保机组安全稳定运行,减小水锤的影响,结合以往其它水电厂经验,白山抽水蓄能电站采用分段关闭装置,达到减小水锤目的。[关键词]水锤;分段关闭装置;白山抽水蓄能电站[中图分类号]TV873+.1[文献标识码]A白山抽水蓄能电站采用电气分段关闭装置与机械分段关闭装置,解决水锤
2、问题,根据实际试验证明,有效保证调保计算在允许范围内,达到预期效果。波传播时间t,因为t=2L/c。这样可以使降压顺行波较早地反射到阀门的断面,削减最大的水锤压强。常用方法采用调压室或调压井。(2)增加管道直径,减小管内流速变化,也可以减小水锤。(3)在管道或水轮机蜗壳上设置放空阀,当压强升高时,打开阀门泻放部分水体。(4)适当延长导叶关闭时间T,使降压顺行波对水锤压强的削减起最大作用。水锤类型判断水锤有两种类型:直接水锤和间接水锤。(1)直接水锤。当水轮机开度的调节时间TS≤12L/a时,由水库处反射回来的水锤波尚未到达阀门之前,阀门开度变化已经
3、终止,水管末端的水锤压力只受开度变化直接引起的水锤波的影响,这种水锤称为直接水锤。(2)间接水锤。若水轮机开度的调节时间TS>2L/a时,当阀门关闭过程结束前,水库反射回来的降压波已经到达阀门处,因此水管末端的水锤压力是由向上游传播的水锤波F和反射回来的水锤波f叠加的结果,这种水锤称为间接水锤。降压波对阀门处产生的升压波起着抵消作用,使此处的水锤值小于直接水锤值。为了减小水锤影响,一般都尽量避开直接水锤。白山抽水蓄能电站水轮机开度的调节时间TS>2L/a,为间接水锤。而且!"0>1.5,常发生极限水锤。由以上措施可以看出,白山抽水蓄能电站建成后,钢
4、管与阀门直径已经固定,而调压室的方法一般应用在长管路上,而且投资大,建设也复杂。故一般采用改变导叶关闭时间的方法。常用的方法就是利用分段关闭装置改变导叶关闭规律。分段关闭装置如图1,2所示:曲线Ⅱ表示开始阶段关闭速度较快,因此水锤压强迅速上升到最大值,而后关闭速度减慢,水锤压强逐渐减小;曲线Ⅲ的规律与曲线Ⅱ相反,关闭速度是先慢后快,而水锤压强是先小后大。水锤压强的上升速度随阀门的关闭速度的加快而加快,最大压强出现在关闭速度较快的那一时段末尾。从图中可以看出,关闭规律Ⅰ较为合理,最不利的是规律Ⅲ。3减小水锤的措施(1)减小压力管道的长度。原理是缩短水
5、锤2由此可见,通过调速器或针阀等设备,采取比较合理的启闭规律,可以作为减小水锤压力和0.5"Ⅲ0.40.3Ⅱ0.2Ⅰ0.10.0012345678t(s)图1关闭时间t与水锤压力相对值"关系0.80.6)/ⅠⅢs3m0.4(qⅡ0.20.002468t(s)图2关闭时间t与流量q关系2007年第1期(第25卷270期)东北水利水电17g—加速度,m/s2;H0—设计水头,m。(2)导叶分段关闭拐点出现的时间,Tsg。Tsg=KTs式中K=0.9;Ts=4.6s。则Tsg=4.14s。(3)机械分段关闭装置:由YJF节流阀、电磁阀组成。(4)分段时间
6、整定:根据计算结果,规定发电机工况拐点在60%。第一段关闭时间为2.65s(含接力器迟滞时间0.25s),接力器行程由100%关至60%,第二段由60%至全关,时间54s(含接力器迟滞时间0.25s);水泵工况拐点在80%。第一段关闭时间为5.05s(含接力器迟滞时间0.25s),接力器行程由100%关至80%,第二段由80%至全关,时间8s(含接力器迟滞时间0.25s)。存在问题:原设计发电状态只采用一个节流阀与电磁阀,在60%拐点投入。但是经过计算发现关闭时间快,水压上升率超过标准,为了解决此问题,白山抽水蓄能电站在发电状态增加了一套节流阀与电
7、磁阀,在机组停机开始投入一套节流阀与电磁阀,60%拐点后投入第二套节流阀与电磁阀进行慢关闭。调保计算采用先进的特征线法编程计算,解决调节保证问题的措施之一。在低水头水电站中常发生极限水锤,可采取先快后慢的非直线关闭规律,以降低末相水锤值。4计算水轮机管道中水流的瞬变流态。调保计算要求:蜗壳末根据水锤计算及以往经验,况均采用快慢两段关闭规律。(1)分段关闭的时间计算。发电机及水泵工端允许水压上升率不大于180m;率不大于45%。(1)水轮机工况计算结果允许转速上升①快关闭时间。导叶的快关闭时间可根据允许的速率上升值按下式确定:22TS=n0GD(1+
8、0.5B)B/182N0Kf①系统最大压力:179.09~179.67m(小于180m,满足设计最大压力要求),发生在蜗壳
