减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108915931A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810744523.5F03B13/06(2006.01)(22)申请日2018.07.09F03B3/18(2006.01)(71)申请人中国水利水电科学研究院地址100038北京市海淀区复兴路甲一号水科院机电所申请人北京中水科水电科技开发有限公司(72)发明人徐洪泉廖翠林赵立策陆力李铁友王万鹏王武昌穆恩良瞿军易艳林宫衍斌孟龙范小付梁璐秦鑫刘莎(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人徐宁何家鹏(51)Int.Cl.F03B11/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法(57)摘要本发明涉及一种减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法，其包括在水泵水轮机水力参数设计选择中采取的以下两个方面优化：1)水泵水轮机的选择：选择水轮机工况最优水头Hopt与电站最高水头Hmax之比Hopt/Hmax小于1.25的水泵水轮机；2)防共振设计：在厂房结构固有频率难以避开ns·fr的情况下，活动导叶和固定导叶之间采用同径向线布置的方式，即活动导叶轴心径向线与固定导叶中心所在径向线之间的夹角在0°到2°之间，其中，fr为叶频，ns为叶片对活动导叶和固定导叶总体的整数覆盖系数。CN108915931ACN108915931A权利要求书1/1页1.一种减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法，其包括在水泵水轮机水力参数设计选择中采取的以下两个方面优化：1)水泵水轮机的选择：选择水轮机工况最优水头Hopt与电站最高水头Hmax之比Hopt/Hmax小于1.25的水泵水轮机；2)防共振设计：在厂房结构固有频率难以避开ns·fr的情况下，活动导叶和固定导叶之间采用同径向线布置的方式，即活动导叶轴心径向线与固定导叶中心所在径向线之间的夹角在0°到2°之间，其中，fr为叶频，ns为叶片对活动导叶和固定导叶总体的整数覆盖系数。2CN108915931A说明书1/3页减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法，属于水力机械和抽水蓄能技术领域。背景技术[0002]现代的大型抽水蓄能电站多采用抽水与发电同机的可逆式水泵水轮机，抽水时作为水泵运行，发电时作为水轮机运行。部分抽水蓄能电站，水头变化很大，机组转速高，功率和机组尺寸也有往大型化发展的趋势。在抽水蓄能电站的运行中，常遇到大幅值、高频率压力脉动，引起水泵水轮机顶盖、机架和机组其它设备剧烈振动，部分抽水蓄能电站还产生非常强烈的厂房振动，严重威胁到电站安全及机组稳定运行。根据调查分析，厂房振动严重的抽水蓄能电站绝大多数是由水力因素引起的，其振动主频率多为水泵水轮机转轮叶片通过频率fr(以下简称“叶频”，fr＝Zr·fn，其中fn为转速频率，Zr为水泵水轮机转轮叶片数)的倍频，以2倍频和3倍频居多，公认为由“旋转”的转轮和“静止”的导叶之间的“动静”相互干扰引起。[0003]因此，有必要研究水泵水轮机动静干扰的机理及对厂房振动的影响，并在此基础上提出减轻水泵水轮机动静干扰在水泵水轮机设计选择方面的措施和方法，减轻机组和厂房振动。发明内容[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法，该方法是在弄清水泵水轮机动静干扰机理及对厂房振动影响的基础上提出的，能够有效减轻水泵水轮机动静干扰带来的机组和厂房振动等危害。[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种减轻抽水蓄能电站机组和厂房振动的水泵水轮机设计方法，其包括在水泵水轮机水力参数设计选择中采取的以下两个方面优化：[0006]1)水泵水轮机的选择：选择水轮机工况最优水头Hopt与电站最高水头Hmax之比Hopt/Hmax小于1.25的水泵水轮机；[0007]2)防共振设计：在厂房结构固有频率难以避开ns·fr的情况下，活动导叶和固定导叶之间采用同径向线布置的方式，即活动导叶轴心径向线与固定导叶中心所在径向线之间的夹角在0°到2°之间，其中，fr为叶频，ns为叶片对活动导叶和固定导叶总体的整数覆盖系数。[0008]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明方法是在弄清水泵水轮机动静干扰机理及对厂房振动影响的基础上提出的，能够有效减轻水泵水轮机动静干扰带来的机组和厂房振动等危害。2、本发明提出的选择水轮机最优工况水头接近电站最高水头方法操作简单，方案明确而有效。3、本发明提出的防共振方案降激振频率效果明显，和提高厂房结构固有频率相比，可