蒲石河抽水蓄能電站水泵水輪機效率試驗分析

陶迎新，任青旭

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司運維檢修部，遼寧省 丹東市 118216）

蒲石河抽水蓄能電站水泵水輪機效率試驗分析

陶迎新，任青旭

（遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司運維檢修部，遼寧省 丹東市 118216）

遼寧蒲石河抽水蓄能電站2號機組為哈爾濱電機廠有限責任公司生產制造，采用現場安裝的超聲波流量計來測量水輪機流量，驗證2號機組水泵水輪機效率特性，通過數據分析，指導水輪發電機組經濟運行，同時對其他抽水蓄能機組有借鑒意義。

水泵水輪機；效率；試驗

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，距丹東市約60km，為東北地區第一座大型純抽水蓄能電站，總裝機容量1200MW（4×300 MW），2012年9月4臺機組全部投產發電，在東北電網中擔任調峰、填谷、調頻和事故備用。

1 水泵水輪機技術參數

水泵水輪機型式：立軸、單級、混流可逆

型號：HLN143-LJ-437

額定功率：306.12MW 額定流量：80.1m3/s

額定轉速：333.3r/min 最大輸入功率：322MW

設計水頭：Hp=308m 最大水頭：Hmax=329.7m

最小水頭：Hmin=287.9m 最大揚程：333.6m

最小揚程：295.6m 最優效率點動揚程：324.8m

轉輪直徑：4.565m 吸出高度：-64m

2 水泵水輪機效率試驗目的

鑒定2號水泵—水輪機效率特性；鑒定水泵—水輪機試驗水頭下的最大出力；率定蝸殼流量計系數。

3 試驗方法

水輪機的效率試驗采用絕對法進行。流量采用現場超聲波流量計測量，其他的主要測量參數包括：發電機/電動機的有功功率、功率因數、蝸殼壓差、水輪機的進口壓力、尾水管出口壓力、導葉開度、機組頻率等，其測量均采用相應傳感器，通過轉換裝置輸入GMH550 水輪發電機組綜合試驗系統，試驗時由微機發出測試指令，對測量參數進行同步采集，并在試驗中人工監測上、下游水位數據，以確定電站水頭及引水系統水頭損失情況。效率試驗測點布置如圖1所示。

本次研究中，實驗組手術時間、術中出血量少于參照組，在手術后置管時間與住院時間也要少于參照組，組間數據進行對比，差異有統計學意義（P＜0.05）。在術后并發癥與治療效果方面，實驗組均好于參照組，組間數據差異有統計學意義（P＜0.05）。

4 試驗工況及調整要求

試驗工況按照150MW、180MW、210MW、240MW、255MW、270MW、285MW、300MW、285MW、270MW、255MW、240MW、210MW、180MW、150MW有功負荷工況進行，先依次遞增，再依次遞減，導葉開度采用手動，為克服機械死行程對測試精度的影響，試驗過程中導葉開度以單方向調整，避免超調后再回調。每次調整試驗工況時，要求該工況在穩定后，再進行下一工況試驗。試驗時，功率變化不應超過平均功率值的±1.5%，轉速的變化不應超過平均轉速值的±0.5%，發電機的功率因數應盡可能保持為1，試驗全過程中水頭盡量保持穩定，其偏差不超過平均水頭的±1.0%。

圖1 效率試驗測點布置簡圖

5 水輪機效率試驗結果

水輪機效率試驗成果包括水泵水輪機效率試驗數據表（見表1、表2）、與水輪機效率試驗相關的各種關系特性曲線（見圖2～圖7）。效率總不確定度誤差為1.66%，水輪機最高效率在三個試驗水頭下均滿足合同要求。

圖2 上庫水位377m時水輪機效率特性曲線

圖3 上庫水位377m時水輪發電機組效率特性曲線

圖4 上庫水位377m時率定后的水輪機流量與蝸殼壓差平方根曲線

圖5 上庫水位377m時水輪機最優導葉開度特性曲線

圖6 上庫水位377m時水輪機流量特性曲線

表2 蒲石河抽水蓄能電站2號水泵效率試驗數據表

圖7 上庫水位377m時引水系統水頭損失與流量的關系曲線

圖8 上庫水位377m時耗水率特性曲線

（3）在上游水位為371m、382m、391m時，測得的水泵工況的最大揚程為309.36m、321.61m、330.64m，水泵流量分別為94.3m3/s、89.2m3/s、85.5m3/s，相應的電動機功率為-305.84MW、-300.73MW、-296.6MW，若電動機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。在三個試驗水頭下，水泵最高效率均滿足合同要求。

（4）水輪機的蝸殼流量計率定系數K值為12.591，水輪機流量可按Q=12.591計算（式中Q為水輪機流量，單位為m3/s；為蝸殼壓差，單位為mH2O。蝸殼流量計率定常數值的不確定度為±1.7%，率定的K值是可信的，電站將來可以按率定的K值和測定的蝸殼壓差值求取水輪機過水流量，從而指導水輪發電機組經濟運行。

6 結論

2號水泵水輪機效率試驗采用現場安裝的超聲波流量計來測量水輪機流量，試驗結論如下：

（2）在上庫水位為377m、380m、391m時，發電機效率按模型效率考慮，實測得到的水輪機最高效率分別為94.18%、93.73%、94.79%；在三個試驗水頭下，水輪機最大導葉開度分別為84.4%、83.89%、77.5%，發電機最大負荷分別為300.82MW、300.02MW、308.79MW，水輪機最低耗水率分別為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.惠州抽水蓄能機組水泵水輪機性能試驗.東方電氣評論，2005，2（6）.

[2]黃波，天海平，等，超聲波測流在水輪機效率試驗中的應用.湖南電力，2014，（1）.

[3]趙克儉.蓮花電站1號水輪機效率試驗技術報告，大電機技術.2000，2，（28）.

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

任青旭（1987—），男，助理工程師，主要研究方向：水輪機組維護、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