可逆式水泵水轮机热力学法现场效率试验

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1、可逆式水泵水轮机热力学法现场效率试验可逆式水泵水轮机热力学法现场效率试验黄晓东（广州蓄能水电厂，广东从化510950）目前尚缺乏实践经验。广州蓄能水电厂（以下简称“广蓄电厂"）在这方面做了有益的尝试，经对该厂一期3号机和二期7号机（均为300MWO进行现场效率试验的结果看，试验是成功和可行的，从而为我国今后使用该方法积累了宝贵的经验。通过广蓄电厂的工程实践，重点介绍了热力学法的基本原理、测定装置及试验结果的分析与评价，并对该方法的使用提出了一些看法……7：1关于现场效率试验方法对水力机组进行现场效率试验具有重要的意义。首先，可进行水力机组性能质量现场验收，鉴定

2、水力机组的效率特性；其次，可率定蜗壳压差计，以便日后在任意水头下用蜗壳压差计来正确地测量通过水力机组的流量；第三，可鉴定机组的其他特性，分析机组的振动、汽蚀、尾水管的压力脉动等是否与效率有关；第四，为水电厂安全经济运行提供最可靠的原始资料。水力机组现场效率试验方法较多，各有其优缺点。具体方法的选择实际上是测流方法的选择问题，它主要取决于水电厂的水头和过流流道的结构形式。对大中型水电厂机组进行效率试验方法现行国际公认的有：流速仪法、水锤法、不踪法、蜗壳压差法、相对法、超声波法和直接测出机组效率的热力学法等。其中，流速仪法较为原始，是一种可行但不理想的方法；水锤法

3、适应于中高水头的电厂，且引水系统为等径或收缩形的封闭管道，等径直段应满足50m2/s示踪法试验费用高，试验工艺复杂；蜗壳压差法简单，可实时监测，但需要其他精度较高的方法率定蜗壳压差系数；相对法应用范围广，费用少，但测量精度低，不能测到绝对流量和绝对效率值；超声波法要求测量断面的流速分布均匀，且必须有外露平直管段长2D（压力管路直径）以上，不同声道有不同平直段长度要求，测量仪器昂贵；热力学法则只要求电厂水头高于150m,且水头越高，测量的精度也越高考虑到广蓄电厂水头高（00m以上），输水系统较长出口安装了尾水事故紧急闸门，同时采用一洞四机方案，工况多，流态相对复

4、杂，从精度、经济、方便和可操作性的角度考虑，采用热力学法进行现场效率试验是最佳选择。广蓄电厂一期工程（4X300MWO水泵水轮机由法国Neyrpic厂提供，二期（4X300MWO则由德国VOITH厂供货。应业主的要求，一期工程于1994年8月在3号机上进行了现场效率试验,二期工程则于2000年4月在7号机上进行了试验。试验分别由法国NEYRPIC厂和德国VOITH厂实施并在顾问公司Lahmeyer及业主代表的监督下进行。该试验由不同人、在不同时间、对不同的机组、用同样的方法进行，均取得了圆满成功。这在我国运用热力学法对水轮机（尤其是可逆式水泵水轮机）进行现场效

5、率试验尚缺少实践经验的今天，广蓄电厂对此进行了有益的尝试，这无疑有助于该法今后在我国的推广运用C2热力学测定法的基本原理用热力学测定水轮机效率是法国人皮尔逊（poirson）于1914年首先提出来的。他认为在水轮机中产生的水力损失完全转变为热能，使流经水轮机的水温升高，因此测出水轮机进、出口的水温差就可求出水轮机的效率。这种方法的基本依据就是能量守恒定律。在实际运行情况下，流经机组的单位质量的水传递给水轮机主轴的能量或从水泵轴获得的能量取决于机组进、岀口特征变量（压力p水温e、流速V、水位z）的测量及水的热力学性质，称这部分能量为单位质量机械能Em.Em的表达

6、式为：Pl、P2为机组进、出口断面压力；1、V2为机组进、出口断面水流流速；为重力加速度，m/s2；1、Z2为机组进、出口断面高程，m；茁为能量修正系数。在理想运行情况下，也就是无摩阻的水流，单位质量的水传递给水轮机主轴或从水泵轴获得的能量仅仅取决于水的性质和水电厂的特性，称该能量为单位质量水能Eh见式由（1）和（2）式，就可以求得机组的水力效率而不需进行流量的测量，见表（3）和（4）。在实际应用中，单位质量机械能中各量的测量是通过与机组进、出口测量断面相连的测量容器来进行的（参见）单位质量机械能表达式变为：高、低压侧测量容器中的水压，Pa；11、z21为高低

7、压侧测量容器的中心高程，mmvn、V21为高、低压侧测量容器中的水流速其中：vn=Qn/V21=Q21/・（Qn、Q21为流经高、低压侧测量容器的水流流量，m3/s；kS2为高、低压侧测量容器的截面积，m2）为了提高对单位质量机械能Em的测量精度，通常采用3热力学法测定装置广蓄电厂现场效率试验依照IEC为例，介绍热力学法的测定装置（见）广蓄电厂现场效率试验装置高压侧测量断面位于蜗壳进口与进水球阀之间的伸缩节中间，两个取样点（DS）对称分布，位于通过直径的水平面。从取样点DS引出的水样，经手动阀BK和节流阀VD进入到高压膨胀器HE膨胀后的水压Pu由压力传感器DM

8、测得，蘑损功率,通过实测得到；P为机组