淺析水輪機調保計算

黎麗

摘 要：水輪機調保計算能夠將調節系統穩定、機組慣性力矩、水流慣性力矩三者之間的問題予以協調解決，并且能夠為飛輪力矩、導葉關閉規律、導葉關閉時間的確定打下良好的基礎。本文以洞巴水電站為例，深入探討了水輪機調保計算，具有一定的參考價值。

關鍵詞：水輪機；調保；計算

水輪機調保計算主要研究水輪機組超負荷或者甩負荷時調節系統的過渡過程特征，計算出尾水管的最大真空度、蝸殼的壓力變化，以及水輪機組的轉速變化，本文以洞巴水電站為例，就水輪機調保計算進行探討。

1 洞巴水電站的基本參數

1）額定水頭：74.0m；

2）最大水頭：87.0m；

3）機組臺數：3臺；

4）單機設計流量：36.3m3/s；

5）三機設計流量：108.9m3/s；

6）水輪機型號：HLA630-LJ-220；

7）額定轉速：300r/min（東風電機廠提供）；

8）機組轉動慣量：GD2=550t·m2（東風電機廠提供）；

9）水錘壓力波傳播速度：C=1342.8m/s（水工提供）。

2 水輪機在額定水頭（74m）下額定負荷時∑LiVi值

由于該電站是聯合供水，所以只計算引水管最長的1#機，其結果：

1）平均流速計算：Vcp =≈4.705（m/s）；

2）水流慣性時間常數 Tw≈3.568（秒）；

因為TW =3.568秒小于4.0秒，所以，不必設置調壓設備。

3）導葉總關閉時間TS。

根據TW=3.568秒，并按機組甩負荷時允許壓力上升值ξmax=0.5（水頭在100米以下時）。壓力管道的特性系數ρ≈ 4.055。

A：查曲線表選取TS=10秒時：

機組速率上升值為：≈0.433

修正值：βmax=1.1βm=1.1×0.433≈0.4763

B：查曲線表選取TS=11秒時：

機組速率上升值為：≈0.44731

修正值：βmax =1.1βm =1.1×0.44731≈0.4920

C：查曲線表選取TS=12秒時：

機組速率上升值為：≈0.4609

修正值：βmax =1.1βm =1.1×0.4609≈0.507

3 水輪機調保計算成果表

洞巴水電站壓力輸水管系統采用一管三機聯合供水方式，主管由直徑為5.5m的引水隧洞和壓力鋼管組成，主管后接三條支管，分別給三臺機組供水。根據電站電氣主結線方式，三臺機組存在同時甩全負荷的可能，因此，對機組在額定水頭工況和最大水頭工況下運行，三臺機同時甩全負荷進行了調保計算，計算成果匯總如下表1。

由計算結果可知，洞巴水電站的水輪機導葉直線關閉時間TS選擇為11S，機組的蝸殼壓力上升值、轉速上升值和尾水管最大真空值均滿足規范要求（ξ≤50%，β≤50%，HB≤80%）。

參考文獻：

[1] 姬晉廷，鄭小波，羅興錡.基于全流道非定常流動計算的軸流式水輪機尾水管壓力脈動分析[J].水力發電學報，2009，20（02）：141-145.