辛守龍

摘要：本文以贊比亞卡里巴北岸水電站擴(kuò)機(jī)工程為例，通過(guò)A801c模型水輪機(jī)性能實(shí)驗(yàn)、研究、設(shè)計(jì)出的原型水輪機(jī)，通過(guò)相似換算后用于贊比亞卡里巴水電站北岸擴(kuò)機(jī)工程水輪機(jī)發(fā)電組，可以保證水輪機(jī)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。本研究和實(shí)踐將為國(guó)外后續(xù)EPC項(xiàng)目的大型水輪機(jī)模型試驗(yàn)提供有效的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；模型；性能實(shí)驗(yàn)；效率；研究

1 概述

卡里巴水電站位于非洲贊比亞和津巴布韋兩國(guó)交界的贊比亞西河中游卡里巴峽谷內(nèi)，除了砼雙曲拱壩外，由南、北岸電站組成，南岸電站屬于津巴布韋?？ɡ锇捅卑兜叵聫S房?jī)?nèi)已安裝4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量4×150MW。本次擴(kuò)機(jī)工程是以贊比亞境內(nèi)的北岸電站為基礎(chǔ)進(jìn)行，新增擴(kuò)機(jī)2臺(tái)，裝機(jī)容量2×180MW，額定水頭89.0m；

2試驗(yàn)要求

（1）所有試驗(yàn)應(yīng)包括整個(gè)水輪機(jī)運(yùn)行范圍模型水輪機(jī)導(dǎo)葉從0開(kāi)度至110 %導(dǎo)葉額定開(kāi)度之間最大間隔不大于10 %的各種導(dǎo)葉開(kāi)度條件下進(jìn)行。

（2）原型水輪機(jī)的效率應(yīng)根據(jù)模型試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的效率換算確定。

3 試驗(yàn)程序

（1）按照上述要求，性能試驗(yàn)采用定水頭變轉(zhuǎn)速這一方式進(jìn)行，試驗(yàn)水頭為30m。

（2）性能試驗(yàn)覆蓋整個(gè)運(yùn)行范圍，水輪機(jī)模型從0開(kāi)度到110%額定導(dǎo)葉開(kāi)度之間，最大開(kāi)度間隔不大于10%的各種導(dǎo)葉開(kāi)度下進(jìn)行。

（3）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，以單位流量、單位轉(zhuǎn)速（以D1進(jìn)行計(jì)算）為橫軸和縱軸來(lái)繪制綜合特性曲線，最終的綜合特性曲線完全體現(xiàn)模型水輪機(jī)的性能指標(biāo)，其包括等效率曲線、運(yùn)行范圍、間隔10%的導(dǎo)葉開(kāi)度線、95%的功率限制線以及最優(yōu)效率點(diǎn)。

4 特征參數(shù)的換算

（1）效率換算

在效率保證范圍內(nèi)，采用兩步法，由模型水輪機(jī)特性換算成原型水輪機(jī)特性。將測(cè)出的模型效率換算到雷諾數(shù)ReuM*下的效率。

將模型效率換算到原型工況。參照固定的雷諾數(shù)ReuM*，將模型效率hMt用下式

換算到原型雷諾數(shù)ReuP下效率。

在這種情況下，Hm*P按模型最優(yōu)效率點(diǎn)計(jì)算并在保證效率范圍內(nèi)是不變值。

（2）功率和流量的換算

原型水輪機(jī)的功率和流量用下列公式計(jì)算：

5 試驗(yàn)結(jié)果

（1）模型最優(yōu)效率點(diǎn)

A801c最優(yōu)效率點(diǎn)

（2）額定工況點(diǎn)效率

（3）通過(guò)相似換算后得出原型機(jī)試運(yùn)行以后在不同水頭、各級(jí)出力下的效率保證值，由下表可見(jiàn)，所有試驗(yàn)點(diǎn)均滿足合同要求。

原型機(jī)在不同水頭、各級(jí)出力下的效率保證值

（4）出力保證值

6 實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果

A801c模型水輪機(jī)在規(guī)定的水頭范圍和導(dǎo)葉開(kāi)度較寬廣的范圍內(nèi)在穩(wěn)定運(yùn)行的前提下水輪機(jī)有較高的效率，且效率曲線變化平緩，總之，A801c模型水輪機(jī)有較好的水頭適應(yīng)性和負(fù)荷適應(yīng)性。

性能試驗(yàn)的詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)附錄A-性能試驗(yàn)結(jié)果

參考文獻(xiàn)：

[1]IEC60193-1999（第二版）水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)模型驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程；

[2]IEC60609-1-2004，水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)氣蝕損壞評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；

8附錄A 性能試驗(yàn)結(jié)果