超高水头大容量水泵水轮机应用长短叶片转轮的优势.PDF

维普资讯 2o07．N2 国 外 大 电机 55 超高水头大容量水泵水轮机 应用长短叶片转轮的优势 (日)KazumasaKUBOTA [摘 要] 为了提高抽水蓄能电站水泵水轮机的水力性能，开发了一种在转轮内交替分布长叶片和短叶 片的新型转轮，通常称之为 “长短叶片转轮”。本文分析了东京电力公司 (TEPCO)安装在Kan’nagawa 蓄能电站的超高水头大容量的水泵水轮机的长短叶片转轮的几种特性。安装了新长短叶片转轮的第一台 机组经过试验测试证明了其具有优 良的水力性能和高可靠性，并于2005年 l2月投入了商业运行。从而， 提高了机组的稳定性和电网的灵活性。 [关键词] 混流式水泵水轮机 ；现场测试；长短叶片转轮；水力性能 ·二次流损失减少，尤其是在偏离设计工况点， 1 简介 比如在部分负荷的运行范围。因此，可以预期在部分 过去一段时间，从经济利益出发，在 日本建设了 负荷下效率会提高，并且尾水管的压力脉动会减少。 许多超高水头和大容量的蓄能电站。但是，这些电站 ·叶片载荷减小，‘因此，压力脉动也会减小。 中水泵水轮机的比转速低，流速高，所以其水力性能 ·由于在泵工况下，叶片出口滑移减小了，与水 不是令人十分满意。一个低比转速转轮的圆盘损失很 头一流量特性相适应的叶片直径或者说叶片出口角可 大，相应达到3％～4％。同时，高流速也导致了在偏 以设计得小一点。 离设计工况下，出现由于强烈的动静干涉以及尾水管 ·叶片直径的减小使转轮的上冠和下环都缩小 涡流引起的危险振动和高强度的空化。为了解决这些 了，从而导致了整机尺寸的减小，并且减少了圆盘损 问题并且开发出更高效率和高可靠性的适用于更高水 失，从而提高了效率。 头蓄能电站的转轮，TEPCO和东芝启动了新型水泵水 ·叶片角度的减小使泵水头随流量的变化变小 ， 轮机转轮的合作研究。这种转轮包含周向交替排列的 从而使一定水头范围内的人流角的变化减少，这就导 长叶片和短叶片，我们称之为 “长短叶片转轮”(图1)。 致空化特性的提高。 ·叶片直径和叶片角度的减小使水轮机工况下相 对流速的叶片人流角变化减少，从而使转轮进口的空 化特性得到提高。 因为常规多叶片转轮的各个叶片都具有相同 的翼型，这样，在转轮出口的空间变得很窄，这给工 人制造和维护等手工工作带来了困难。但是对于长短 叶片转轮，转轮出口的空间是由相邻的长叶片确定的， 因此它的空间是常规多叶片转轮的两倍。如上所述， 一 个长短叶片转轮既可以解决制造或者维修方面的难 图1新型的具有5个长叶片和5个短叶片的转轮 题又具备了多叶片转轮在性能方面的大部分优点。