羅成宗，丁 光，潘羅平，郭曦龍，劉永強(qiáng)，安學(xué)利

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抽水蓄能機(jī)組過渡過程振動(dòng)特性研究

羅成宗1，丁 光1，潘羅平2，郭曦龍2，劉永強(qiáng)2，安學(xué)利2

（1. 浙江仙居抽水蓄能有限公司，浙江 臺(tái)州 317300；2. 中國水利水電科學(xué)研究院，北京 100038）

對(duì)抽水蓄能電站機(jī)組開機(jī)至額定負(fù)荷過程、機(jī)組開機(jī)對(duì)臨近機(jī)組影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。分析這兩種過渡過程中，蓄能機(jī)組和電站廠房的振動(dòng)特性。結(jié)果表明：機(jī)組開機(jī)至額定負(fù)荷過程中，導(dǎo)葉開啟及導(dǎo)葉開度回調(diào)瞬間對(duì)機(jī)組沖擊較大，機(jī)組與廠房出現(xiàn)了較大振動(dòng)。機(jī)組的開機(jī)及運(yùn)行對(duì)臨近機(jī)組的振動(dòng)沒有明顯影響，但對(duì)臨近機(jī)組的廠房振動(dòng)有一定的影響作用，廠房振動(dòng)出現(xiàn)了明顯變大。當(dāng)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)臨近機(jī)組的廠房振動(dòng)沒有明顯的影響。

抽水蓄能機(jī)組；開機(jī)過程；相鄰機(jī)組；機(jī)組振動(dòng)；廠房振動(dòng)

0 引言

截止到2016年底，中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到1.69億千瓦，占全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)的34.7%，為全球風(fēng)電裝機(jī)第一大國。隨著大量的風(fēng)電、核電等能源的并網(wǎng)，抽水蓄能電站的調(diào)節(jié)作用越來越重要[1-5]。抽水蓄能機(jī)組的啟停機(jī)、變負(fù)荷更加頻繁，使得機(jī)組更容易發(fā)生故障[6-10]。為確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要深入對(duì)機(jī)組及電站振動(dòng)特性進(jìn)行研究[11-15]。

本文對(duì)抽水蓄能機(jī)組開機(jī)至額定負(fù)荷過程、相鄰機(jī)組的運(yùn)行對(duì)鄰居機(jī)組的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以分析機(jī)組在這兩種工況時(shí)，蓄能機(jī)組和電站廠房的振動(dòng)特性。

1 試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)

機(jī)組工況參數(shù)測(cè)點(diǎn)包括：有功功率、接力器行程、轉(zhuǎn)速。

機(jī)組振動(dòng)測(cè)點(diǎn)包括：上機(jī)架水平+X位移、上機(jī)架垂直+X位移、下機(jī)架水平+X位移、下機(jī)架垂直-Y位移、頂蓋水平-Y位移、頂蓋垂直-Y位移。各測(cè)點(diǎn)采用低頻速度位移傳感器。

廠房振動(dòng)測(cè)點(diǎn)包括：發(fā)電機(jī)層樓板垂直、發(fā)電機(jī)層下游墻水平、中間層支墩水平、風(fēng)罩+Y水平、水輪機(jī)層樓板垂直、水輪機(jī)層下游墻水平、蝸殼層樓板垂直、蝸殼層上游墻水平。各測(cè)點(diǎn)采用低頻速度傳感器。

該試驗(yàn)機(jī)組水輪機(jī)發(fā)電工況基本參數(shù)見表1、水泵電動(dòng)機(jī)工況基本參數(shù)見表2。

表1 水輪機(jī)發(fā)電工況基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 水泵電動(dòng)機(jī)工況基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 開機(jī)至額定負(fù)荷過程

過渡過程試驗(yàn)包括2號(hào)機(jī)組開機(jī)至額定負(fù)荷過程、相鄰機(jī)組的運(yùn)行對(duì)2號(hào)機(jī)組的影響試驗(yàn)過程。過渡過程試驗(yàn)同步采集工況參數(shù)、機(jī)組振動(dòng)與廠房振動(dòng)等信號(hào)變化的全過程。檢查機(jī)組和廠房在開機(jī)過程中是否存在異常的振動(dòng)現(xiàn)象。

2號(hào)機(jī)組開機(jī)至額定負(fù)荷過程，機(jī)組工況參數(shù)、振動(dòng)與廠房振動(dòng)等信號(hào)時(shí)域波形如圖1～4所示。從圖中可以看出，機(jī)組開機(jī)至額定負(fù)荷過程：

（1）導(dǎo)葉開啟瞬間對(duì)機(jī)組沖擊較大，機(jī)組與廠房出現(xiàn)了較大振動(dòng)；

（2）機(jī)組與廠房振動(dòng)在空載及小負(fù)荷區(qū)相對(duì)較大，在大于200MW的高負(fù)荷區(qū)相對(duì)較小。不過，機(jī)組與廠房振動(dòng)有隨著負(fù)荷增加而緩慢增大的趨勢(shì)。

（3）機(jī)組振動(dòng)與廠房振動(dòng)變化緩慢，沒有發(fā)現(xiàn)異常的振動(dòng)現(xiàn)象。

圖1 開機(jī)過程有功功率、導(dǎo)葉開度與機(jī)組轉(zhuǎn)速時(shí)域波形圖

圖2 開機(jī)過程有功功率、導(dǎo)葉開度與機(jī)組振動(dòng)時(shí)域波形圖

圖3 開機(jī)過程有功功率、導(dǎo)葉開度與廠房振動(dòng)時(shí)域波形圖

3 相鄰機(jī)組的運(yùn)行對(duì)2號(hào)機(jī)組的影響試驗(yàn)

2號(hào)機(jī)組在額定負(fù)荷工況運(yùn)行，然后1號(hào)機(jī)組開機(jī)至300MW負(fù)荷，再然后3號(hào)機(jī)組開機(jī)自200MW負(fù)荷工況運(yùn)行，檢查相鄰機(jī)組的運(yùn)行情況對(duì)2號(hào)機(jī)組的振動(dòng)與廠房振動(dòng)的影響。該試驗(yàn)過程，機(jī)組振動(dòng)與廠房振動(dòng)信號(hào)時(shí)域波形見圖4～5。從圖中可以看出：

（1）相鄰機(jī)組的開機(jī)及運(yùn)行對(duì)2號(hào)機(jī)組的振動(dòng)沒有明顯影響。

（2）相鄰機(jī)組的開機(jī)過程對(duì)2號(hào)機(jī)組的廠房振動(dòng)有一定的影響作用，廠房振動(dòng)出現(xiàn)了明顯變大的現(xiàn)象（紅色矩形框?yàn)?號(hào)機(jī)組開機(jī)過程，綠色矩形框?yàn)?號(hào)機(jī)組開機(jī)過程），而相鄰機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)2號(hào)機(jī)組的廠房振動(dòng)沒有明顯影響作用。

圖4 相鄰機(jī)組開機(jī)過程2號(hào)機(jī)組振動(dòng)時(shí)域波形圖

圖5 相鄰機(jī)組開機(jī)過程2號(hào)機(jī)組廠房振動(dòng)時(shí)域波形圖

4 結(jié)論

對(duì)抽水蓄能電站機(jī)組開機(jī)過程、機(jī)組開機(jī)對(duì)臨近機(jī)組的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：

（1）開機(jī)至額定負(fù)荷過程

導(dǎo)葉開啟及導(dǎo)葉開度回調(diào)瞬間對(duì)機(jī)組沖擊較大，機(jī)組與廠房出現(xiàn)了較大振動(dòng)。機(jī)組與廠房振動(dòng)在空載及小負(fù)荷區(qū)相對(duì)較大，在大于200MW的高負(fù)荷區(qū)相對(duì)較小。不過，機(jī)組與廠房振動(dòng)有隨著負(fù)荷增加而緩慢增大的趨勢(shì)。

（2）機(jī)組開機(jī)對(duì)臨近機(jī)組影響

機(jī)組開機(jī)及運(yùn)行對(duì)臨近機(jī)組的振動(dòng)沒有明顯影響，但對(duì)臨近機(jī)組的廠房振動(dòng)有一定的影響。廠房振動(dòng)出現(xiàn)了明顯變大，而機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)臨近機(jī)組的廠房振動(dòng)沒有明顯影響。

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Study on Vibration Characteristics of Pumped Storage Unit in Transition Process

LUO Chengzong1, DING Guang1, PAN Luoping2, GUO Xilong2, LIU Yongqiang2, AN Xueli2

(1. Zhejiang Xianju Pumped Storage Power Co., Ltd, Taizhou 317300, China; 2. China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China)

The test study on a process of a pumped storage unit start-up to the rated load, and the influence of the unit start-up on the adjacent operating unit was carried out of the pumped storage power station. The vibration characteristics of the pumped storage unit and the hydropower house are researched by analyzing these two transition processes. The results show that in the process of unit start-up to the rated load, the impact of the guide vane open and guide vane callback on the unit is larger. There is a large vibration for the unit and the hydropower house. The start-up process and the operation of the units have no obvious effect on the vibration of the adjacent unit. But the hydropower house vibration of the adjacent unit has a certain influence, and the vibration become obvious larger. When the units begin to operate steadily, the hydropower house vibration of adjacent unit doesn’t been significantly affected.

pumped storage unit; start-up process; adjacent units; unit vibration; hydropower house vibration

TK730.2

A

1000-3983(2017)06-0066-05

2017-04-21

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51309258）

羅成宗（1967-），現(xiàn)從事抽水蓄能電站工程建設(shè)管理方面的工作，高級(jí)工程師。

安學(xué)利（1980-），2009年畢業(yè)于華中科技大學(xué)，現(xiàn)從事水電機(jī)組運(yùn)行保障及故障診斷方面的工作，高級(jí)工程師。通信作者

E-mail：xy-lcz@qq.com

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