原型可逆式水泵水輪機(jī)在水輪機(jī)工況下壓力脈動(dòng)特性的試驗(yàn)研究及分析.pdf

1、可逆式水泵水輪機(jī)集合了水泵與水輪機(jī)兩種功能，并廣泛應(yīng)用于抽水蓄能電站。由于水泵水輪機(jī)啟停迅速和工況變換靈活等優(yōu)點(diǎn)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(duì)其進(jìn)行高效率的削峰填谷，進(jìn)而維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。近些年隨著大容量、高水頭水泵水輪機(jī)的出現(xiàn)，機(jī)組啟停事故、廠房振動(dòng)、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(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)在諸多問題起因中，壓力脈動(dòng)是主要原因之一。因此有必要對(duì)可逆式機(jī)組過流通道內(nèi)的壓力脈動(dòng)的傳播機(jī)制和幅頻特性

2、進(jìn)行深入的分析研究，為水泵水輪機(jī)的安全運(yùn)行和水力設(shè)計(jì)提供可靠參考。
　　為了研究國(guó)內(nèi)某抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)組的水力特性和廠房的振動(dòng)規(guī)律，對(duì)該電站原型機(jī)組在水輪機(jī)工況下進(jìn)行了兩次變負(fù)荷試驗(yàn)。其中，第一次試驗(yàn)平均毛水頭為326.01m，第二次試驗(yàn)平均毛水頭為316.23m。試驗(yàn)過程中在過流通道內(nèi)的蝸殼進(jìn)口（1個(gè)）、頂蓋（2個(gè)）和無葉區(qū)（2個(gè)）三個(gè)位置安置了四個(gè)壓力脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)，并用壓力傳感器搜集了機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)信號(hào)。本文以

3、壓力脈動(dòng)信號(hào)分析為主，內(nèi)容如下。
　　首先，對(duì)第一次試驗(yàn)中的壓力信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析，著重對(duì)比了不同測(cè)點(diǎn)位置壓力脈動(dòng)的強(qiáng)弱及其隨負(fù)荷的變化情況。分析結(jié)果如下:無葉區(qū)測(cè)點(diǎn)處的壓力脈動(dòng)幅值最大，壓力信號(hào)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(jī)組負(fù)荷的提升，各個(gè)測(cè)點(diǎn)的壓力脈動(dòng)幅值呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，且無量綱負(fù)荷為0.8時(shí)達(dá)到最小值，此時(shí)流態(tài)相對(duì)最好，運(yùn)行最為安全穩(wěn)定。
　　第二，對(duì)第一次試驗(yàn)中的壓力信號(hào)利用進(jìn)行FFT

4、變換，并分析壓力脈動(dòng)的頻域特性。分析結(jié)果如下:壓力脈動(dòng)信號(hào)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(shí)這兩個(gè)特征頻率下的壓力脈動(dòng)是造成廠房振動(dòng)的主要原因;隨著負(fù)荷的提升，以上兩中成分的壓力脈動(dòng)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(dòng)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(dòng)幅值隨著負(fù)荷的提升先減小后增大。
　　第三，對(duì)第二次試驗(yàn)中的壓力脈動(dòng)信號(hào)進(jìn)行如上幅頻特性分析，并與第一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比