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江垭水电站水轮机运行工况综述

文档名称:江垭水电站水轮机运行工况综述
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添加时间:2017/06/17
内容摘要:
小水电2012年第4期(总第166期)
运行与维护
江垭水电站水轮机运行工况综述
方军旗张年红冯志伟(湖南澧水流城水利水电开发有限责任公司湖南长沙410014
摘要】通过对江垭水电站3台机组投产前三年的运行考察,分析了机组的稳定运行区间和振动、摆度等;同时,对
具有X型叶片的水轮机转轮进行了較深的探讨,分析总结了转轮的设计结构与材质、制造エ艺、运行缺陷及处理经验,对
关似机组具有重要参考意义。图3幅,表3个
【关键词】水轮机X型叶片缺陷处理
1工程概况
附近时,尾水管中有涡带声,伴随约每分钟30次
的补气;导叶打开至60%开度时仍有补气,但渴
江垭水电站位于澧水一级支流溇水中游,距带声响不明显。尾水管测压表摆动约0.04MPa,相
湖南省慈利县城57km。工程总投资约34亿元,以当于压力脉动幅值4m;机组振动、摆度均正常。
防洪为主,兼有发电、航运、灌溉、旅游等功能
2.2机组稳定运行区间
水库正常蓄水位236m,总库容18.34亿m3,预留
水轮机转轮公称直径D1=3.900m,尺寸较
防洪库容7.4亿m3。工程大坝为全断面碾压混凝小,相对刚度大。机组经历了毛水头64~10m水
士坝,地下式主厂房,总装机容量3x100MwW,设头范围内的0~100%负荷运行,只有当水头在80
计年发电量为7.56亿kW?h。
~85m,0~60MW负荷工况下,蜗壳、导叶区
2机组运行简况
尾水管水压脉动才比其他负荷工况稍微偏大;当水
头升到90m以上时,在20~50MW负荷下,尾水管
江垭水电站3台机组于199年先后并网投入水压脉动幅值有升高趋势,在30MW负荷下达到
发电运行,投运前三年机组经过了毛水头64
10%。
109m的运行工况,其中,以额定水头80m附近运
2.3水轮杌主轴补气
行时间最长。机组在电力系统主要承担调峰、调频
模型试验表明,机组主轴中心补气对水轮机的
任务,网调通过ACC/AVC系统直接控制机组调度稳定运行有较好效果,补气量与过机流量之比以
运行。机组在出力范围0~100MW下均运行过,运
0.35%左右为宜,此时水轮机效率下降很小。机组
行日志记载机组在50MW以下的运行时间占总时
主轴中心补气有效管径为200(当补气量为
的一半以上,并经常处于旋转备用状态。
0.35%额定流量时,管中空气流速约16m/s),轴
2.1机组在固定运行方式下的压力脉动、振动和
顶装有280自由吸力式盘形阀,开启真空度约
摆度
0.02MPa。补气阀下另设1个浮子阀,用以防止高
按照1号机组停运和2、3号机组调频调峰的
尾水位下水淹厂房。
运行方式,当时运行毛水头约80m,导叶开度和机
2.4顶盖自流排水改造
组出力均大幅度频繁变化。导叶打开至50%开度
1号机组投运后,由于水轮机顶盖自流排水不
畅,曾多次出现油槽险些被淹的情况。经检査分析
收稿日期:2012-03-12
作者简介:方军旗(1977-),男,工程师,主要从事水电认为,一是主轴密封水压力不稳定,导致主轴密封
站安全生产管理工作。
水漏水増大;二是离心泵排水能力不足。采取主轴
Email:627559532@gg.com
密封水二级减压和将离心泵更换为潜水泵等措施
运行与维护
SMAIL HYDRO POWER 2012 No4. Total No166
后,顶盖自流排水情况得到大大改善。另外,2号参考价值
机组2004年扩大性检修时,发现顶盖所开排水孔
2000年11月,中国三峡工程开发总公司、湖
与安装预埋自流排水管错位909°;经重新开排水孔南澧水流域水利水电开发有限责任公司、三峡VCS
后,自流排水情况明显改善。
联营体、加拿大CE公司和东方电机厂联合对江垭
2.5机组下导轴承座强度处理
水电站2号机组进行了水轮机稳定性试验,测量了
3台机组运行中多次出现类似的下导摆度增大尾水管进人门、蜗壳进人门和导叶后转轮前3处位
和下导轴承抗重块支撑座撞坏问题。针对3台机组置的压力脉动,97%置信率下的压力脉动时域峰峰
下导出现的共性问题,对机组下导的结构强度进行值和T后的频螋峰峰值(见表2)。试验时的平
了研究,认为机组下导轴承座和下导轴承抗重块结均毛水头为106m,平均尾水位为126.6m。
构过于单薄,强度不够。2003年先对3号机组进
表2各部位最大压力脉动相对峰峰值(H=106m)
行改造,在下导油槽内加焊筋板,将轴承抗重块加
厚及采用35CRMN材料处理,增加下导轴承座的强
部位
幅値
尾水锥管
转轮进口
蜗壳进口
度,改造后下导摆度运行基本稳定。同时,按3号m%
机组处理方法对1、2号机组进行了改造,运行情
18.16
时域
(P=59.76MW)(P=70.14MW)(P=20.03MW)
况良好。
6.34
3水轮机相关特征参数
频域
(P=69.91MW)(P=70.14MW)(P=20.03MW)
水轮机相关特征参数如下所示(见表1)。
注:模型试验的测点布置在转轮下方0.35D处的尾水
管锥管上、下游侧。真实机组虽有相似的2个测点,但被
1水轮机相关特征参数
引到远离尾水管壁的尾水廊道处而不宜用于压力脉动测量
表中数据来自尾水管进人门下方测水管处装设的压力传感
转轮型号
HLD257-IJ-367.5
器,位置高程为115.2m,较0.35Du稍低
H
109.5
H, (m)
80
水轮机转轮
141.68
水轮机转轮结构设计由东方电机厂按照加拿大
D(m
187.5
CE公司提供的水力设计图完成,转轮静强度由CGE
375
公司计算,东方电机厂作了复核校验。在额定水
P (MW
头、额定出力下,转轮最大静应力发生在叶片与上
吸出高度H,(m)
6.0
冠相交的出水边处,最大应力幅值103.6MPa
装机高程(m)
5.1转轮结构及材质
3.737
转轮喉口直径φ3675mm,进口直径
3.675
3900mm,最大外径4000m,高2371.25mm。
水力设计厂商
GE
转轮制造厂商
转轮为铸焊结构,叶片采用低碳马氏体不锈钢
DEW
0Cr13Ni5Mo,上冠、下环为碳钢20SiMn(见表3),
焊接材料为CHS237奥氏体不锈钢,焊接后炉内去
4机组水压脉动、振动和摆度测量应力处理。转轮上、下止漏环也采用低碳马氏体不
由于水轮机转轮叶片为x型,与三峡电厂水锈钢0Cn3NSMo
轮机转轮类似,两者的运行水头范围也很相近,其5.2转轮制造
运行实际工况对三峡电厂水轮机的设计制造有一定
由于转轮叶片为X型,叶片断面后半段很长
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