[发明专利]转桨式水轮机协联关系综合优化试验方法

说明书

技术领域

本发明属于水轮机技术领域，涉及一种转桨式水轮机协联关系综合优化试验方法。

背景技术

随着清洁能源水力发电得到大力开发，转桨式水轮机被要求能够保持各工况下的高效稳定运行。而各水头下其桨叶与导叶的曲线组合，即为转桨式水轮机的协联曲线。在最优协联关系下，水轮机的桨叶与导叶始终处于最佳工作状态，此时流道内流态最佳、水流最平稳，机组振动及水轮机气蚀最小、效率最高。因此协联关系是否正确或是否最优直接影响到水轮机效率和运行稳定性，偏差严重时将引发水轮机组异常振动。如四川紫兰坝水电站贯流式机组，就因协联曲线不正确导致机组严重振动，当时其水导振动达到了500微米。协联关系的确定一般是制造厂家根据模型试验或理论计算结果，按照效率最优的原则得出。由于安装加工偏差、调速器的调节性能以及水轮机模型与原型规律差异性等因素，都会导致厂家提供的协联曲线并非是实际最佳的协联关系，而且水轮机制造厂家一般均没有提供小导叶开度，即40～50%以下导叶开度的协联曲线。因此，转桨式水轮机的协联关系需要在真机上校核、优化。而现场转桨式水轮机的最优协联工况的确定，通常在若干水头下采用导叶——桨叶开度的最高效率点来确定真机在该水头下的最佳导叶——桨叶对应关系，即为该水头下的最优协联关系。由于转桨式水轮机组水头与压力低、流道差压偏小，测压管路易堵塞、测量面不平整，水轮机效率测量误差较大，因此，测量得的水轮机效率值往往因为误差较大而不可靠，低负荷工况下这种情况尤为突出，而且仅依据效率最优来进行协联优化，往往会导致机组振动增大情况发生，而机组的安全稳定运行同样也是电厂关心的重点。因此，对现行的转桨式水轮机协联关系优化方法进行改进是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有转桨式水轮机协联关系优化技术的缺陷，提供一种基于机组运行稳定性特性和水轮机效率特性的转桨式水轮机协联关系综合优化试验方法，通过该方法开展的试验，可为转桨式水轮机的协联优化工作提供指导。

本发明的技术方案是，所提供的这种转桨式水轮机协联关系综合优化试验方法包括下述步骤：

（1）、布置测点。使用常规方法，在待综合优化试验的转桨式水轮机组上布置包括机组振动测点、机组摆度测点、水轮机水压脉动测点在内的转桨式水轮机组稳定性试验测点，和包括机组功率测点、水轮机流道差压测点或水轮机蜗壳差压测点、水轮机流道进口压力测点或水轮机蜗壳进口压力测点、尾水管出口压力测点在内的转桨式水轮机效率试验测点，以及包括导叶开度、桨叶开度、上游水位、下游水位、机组频率、功率因数在内的背景量测点；

（2）、划分水头。将待综合优化试验的转桨式水轮机组的运行水头划分为3～5个试验水头段；

（3）、设定阀值。依据国家标准GB/T11348.5和国家标准GB/T6075.5、国家标准GB/T7894、国家标准GB/T15468、国家标准GB/T8564，使用常规方法，分别设定步骤（1）所获待综合优化试验的转桨式水轮机组的水轮机组稳定性试验中机组振动测点、机组摆度测点、水轮机水压脉动测点的幅值增大阀值，作为待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的依据；

（4）、确定原则。确定待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则，该待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则之一为小开度稳定性特性优先原则，即空载开度以上、导叶开度或桨叶开度40～50%以下的小开度工况下，采用优先考虑机组运行稳定性特性的原则；该待综合优化试验的转桨式水轮机协联关系综合优化的原则之二为大开度能量特性优先原则，即导叶开度或桨叶开度40～50%以上的大开度工况下，采用优先考虑水轮机效率特性的原则；

（5）、调整机组。检查待综合优化试验的转桨式水轮机组的电气、机械及调速系统有无故障，检查并清理该机组的拦污栅和测压管道。使用常规方法，将该机组的上游水位、下游水位、发电机功率、机组频率、功率因数分别调整至综合优化试验时的要求值；

（6）、调节开度。将待综合优化试验的转桨式水轮机组并网至空载开度，将该机组的调速器切至现地控制，该机组的协联置于自动状态，手动单方向调节该机组的导叶开度，使导叶开度分别逐个稳定在空载开度、30％开度、40％开度、50％开度、60％开度、65%开度、70%开度、75%开度、80%开度、85%开度、90%开度、95%开度、试验水头最大负荷所允许的导叶开度，稳定时间分别为3～5分钟，记录各工况测点测到的试验数据；

（7）、定导叶变桨叶。