陶迎新，任青旭

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司運(yùn)維檢修部，遼寧省 丹東市 118216）

蒲石河抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)效率試驗(yàn)分析

陶迎新，任青旭

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司運(yùn)維檢修部，遼寧省 丹東市 118216）

遼寧蒲石河抽水蓄能電站2號(hào)機(jī)組為哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)制造，采用現(xiàn)場(chǎng)安裝的超聲波流量計(jì)來測(cè)量水輪機(jī)流量，驗(yàn)證2號(hào)機(jī)組水泵水輪機(jī)效率特性，通過數(shù)據(jù)分析，指導(dǎo)水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)對(duì)其他抽水蓄能機(jī)組有借鑒意義。

水泵水輪機(jī)；效率；試驗(yàn)

0 引言

遼寧蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省寬甸滿族自治縣境內(nèi)，距丹東市約60km，為東北地區(qū)第一座大型純抽水蓄能電站，總裝機(jī)容量1200MW（4×300 MW），2012年9月4臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，在東北電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰、填谷、調(diào)頻和事故備用。

1 水泵水輪機(jī)技術(shù)參數(shù)

水泵水輪機(jī)型式：立軸、單級(jí)、混流可逆

型號(hào)：HLN143-LJ-437

額定功率：306.12MW 額定流量：80.1m3/s

額定轉(zhuǎn)速：333.3r/min 最大輸入功率：322MW

設(shè)計(jì)水頭：Hp=308m 最大水頭：Hmax=329.7m

最小水頭：Hmin=287.9m 最大揚(yáng)程：333.6m

最小揚(yáng)程：295.6m 最優(yōu)效率點(diǎn)動(dòng)揚(yáng)程：324.8m

轉(zhuǎn)輪直徑：4.565m 吸出高度：-64m

2 水泵水輪機(jī)效率試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

鑒定2號(hào)水泵—水輪機(jī)效率特性；鑒定水泵—水輪機(jī)試驗(yàn)水頭下的最大出力；率定蝸殼流量計(jì)系數(shù)。

3 試驗(yàn)方法

水輪機(jī)的效率試驗(yàn)采用絕對(duì)法進(jìn)行。流量采用現(xiàn)場(chǎng)超聲波流量計(jì)測(cè)量，其他的主要測(cè)量參數(shù)包括：發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)的有功功率、功率因數(shù)、蝸殼壓差、水輪機(jī)的進(jìn)口壓力、尾水管出口壓力、導(dǎo)葉開度、機(jī)組頻率等，其測(cè)量均采用相應(yīng)傳感器，通過轉(zhuǎn)換裝置輸入GMH550 水輪發(fā)電機(jī)組綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)時(shí)由微機(jī)發(fā)出測(cè)試指令，對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行同步采集，并在試驗(yàn)中人工監(jiān)測(cè)上、下游水位數(shù)據(jù)，以確定電站水頭及引水系統(tǒng)水頭損失情況。效率試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。

本次研究中，實(shí)驗(yàn)組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量少于參照組，在手術(shù)后置管時(shí)間與住院時(shí)間也要少于參照組，組間數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。在術(shù)后并發(fā)癥與治療效果方面，實(shí)驗(yàn)組均好于參照組，組間數(shù)據(jù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

4 試驗(yàn)工況及調(diào)整要求

試驗(yàn)工況按照150MW、180MW、210MW、240MW、255MW、270MW、285MW、300MW、285MW、270MW、255MW、240MW、210MW、180MW、150MW有功負(fù)荷工況進(jìn)行，先依次遞增，再依次遞減，導(dǎo)葉開度采用手動(dòng)，為克服機(jī)械死行程對(duì)測(cè)試精度的影響，試驗(yàn)過程中導(dǎo)葉開度以單方向調(diào)整，避免超調(diào)后再回調(diào)。每次調(diào)整試驗(yàn)工況時(shí)，要求該工況在穩(wěn)定后，再進(jìn)行下一工況試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，功率變化不應(yīng)超過平均功率值的±1.5%，轉(zhuǎn)速的變化不應(yīng)超過平均轉(zhuǎn)速值的±0.5%，發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)應(yīng)盡可能保持為1，試驗(yàn)全過程中水頭盡量保持穩(wěn)定，其偏差不超過平均水頭的±1.0%。

圖1 效率試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置簡(jiǎn)圖

5 水輪機(jī)效率試驗(yàn)結(jié)果

水輪機(jī)效率試驗(yàn)成果包括水泵水輪機(jī)效率試驗(yàn)數(shù)據(jù)表（見表1、表2）、與水輪機(jī)效率試驗(yàn)相關(guān)的各種關(guān)系特性曲線（見圖2～圖7）。效率總不確定度誤差為1.66%，水輪機(jī)最高效率在三個(gè)試驗(yàn)水頭下均滿足合同要求。

圖2 上庫(kù)水位377m時(shí)水輪機(jī)效率特性曲線

圖3 上庫(kù)水位377m時(shí)水輪發(fā)電機(jī)組效率特性曲線

圖4 上庫(kù)水位377m時(shí)率定后的水輪機(jī)流量與蝸殼壓差平方根曲線

圖5 上庫(kù)水位377m時(shí)水輪機(jī)最優(yōu)導(dǎo)葉開度特性曲線

圖6 上庫(kù)水位377m時(shí)水輪機(jī)流量特性曲線

表2 蒲石河抽水蓄能電站2號(hào)水泵效率試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

圖7 上庫(kù)水位377m時(shí)引水系統(tǒng)水頭損失與流量的關(guān)系曲線

圖8 上庫(kù)水位377m時(shí)耗水率特性曲線

（3）在上游水位為371m、382m、391m時(shí)，測(cè)得的水泵工況的最大揚(yáng)程為309.36m、321.61m、330.64m，水泵流量分別為94.3m3/s、89.2m3/s、85.5m3/s，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)功率為-305.84MW、-300.73MW、-296.6MW，若電動(dòng)機(jī)效率按模型效率考慮，得出水泵最高效率為94.48%、94.49%、94.41%。水泵克服的水頭損失為2.9m、3.15m、2.38m。在三個(gè)試驗(yàn)水頭下，水泵最高效率均滿足合同要求。

（4）水輪機(jī)的蝸殼流量計(jì)率定系數(shù)K值為12.591，水輪機(jī)流量可按Q=12.591計(jì)算（式中Q為水輪機(jī)流量，單位為m3/s；為蝸殼壓差，單位為mH2O。蝸殼流量計(jì)率定常數(shù)值的不確定度為±1.7%，率定的K值是可信的，電站將來可以按率定的K值和測(cè)定的蝸殼壓差值求取水輪機(jī)過水流量，從而指導(dǎo)水輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

6 結(jié)論

2號(hào)水泵水輪機(jī)效率試驗(yàn)采用現(xiàn)場(chǎng)安裝的超聲波流量計(jì)來測(cè)量水輪機(jī)流量，試驗(yàn)結(jié)論如下：

（2）在上庫(kù)水位為377m、380m、391m時(shí)，發(fā)電機(jī)效率按模型效率考慮，實(shí)測(cè)得到的水輪機(jī)最高效率分別為94.18%、93.73%、94.79%；在三個(gè)試驗(yàn)水頭下，水輪機(jī)最大導(dǎo)葉開度分別為84.4%、83.89%、77.5%，發(fā)電機(jī)最大負(fù)荷分別為300.82MW、300.02MW、308.79MW，水輪機(jī)最低耗水率分別為1.28m3/kWh、1.27m3/kWh、1.21m3/kWh，最大水頭損失分別為3.36m、3.62m、3.03m。

[1]林愷，譚叔楠.惠州抽水蓄能機(jī)組水泵水輪機(jī)性能試驗(yàn).東方電氣評(píng)論，2005，2（6）.

[2]黃波，天海平，等，超聲波測(cè)流在水輪機(jī)效率試驗(yàn)中的應(yīng)用.湖南電力，2014，（1）.

[3]趙克儉.蓮花電站1號(hào)水輪機(jī)效率試驗(yàn)技術(shù)報(bào)告，大電機(jī)技術(shù).2000，2，（28）.

陶迎新（1982—），男，工程師，主要研究方向：水機(jī)專業(yè)技術(shù)管理。E-mail：yingxin-tao@sgxy.sgcc.com.cn

任青旭（1987—），男，助理工程師，主要研究方向：水輪機(jī)組維護(hù)、檢修。E-mail：qingxu-ren@sgxy.sgcc.com.cn

Analysis of Power Plant Pump Turbine Efficiency Test Pushihepumped Storagepower

TAO Yingxin，REN Qingxu
（Liaoning Pushihe Pumped Storage Co.，Ltd.Dandong 118216，China）

Pushihe pumped storage power station Unit 2 is producted by Harbin Electrical Machinery Co., Ltd.The flow of hydraulic turbine is measured by using the ultrasonic flow meter installed on the spot, in order to verify the efficiency characteristics of pump turbine of unit 2.Through the data analysis, the economic operation of hydroelectric generating set can be guided, while the other pumped storage units can draw lessons from a meaning.

pump turbine; efficiency; test