抽水蓄能机组过渡过程振动特性研究

2017-03-20罗成宗潘罗平郭曦龙刘永强安学利

大电机技术 2017年6期

罗成宗，丁光，潘罗平，郭曦龙，刘永强，安学利

抽水蓄能机组过渡过程振动特性研究

罗成宗1，丁光1，潘罗平2，郭曦龙2，刘永强2，安学利2

（1. 浙江仙居抽水蓄能有限公司，浙江台州 317300；2. 中国水利水电科学研究院，北京 100038）

对抽水蓄能电站机组开机至额定负荷过程、机组开机对临近机组影响进行了试验研究。分析这两种过渡过程中，蓄能机组和电站厂房的振动特性。结果表明：机组开机至额定负荷过程中，导叶开启及导叶开度回调瞬间对机组冲击较大，机组与厂房出现了较大振动。机组的开机及运行对临近机组的振动没有明显影响，但对临近机组的厂房振动有一定的影响作用，厂房振动出现了明显变大。当机组稳定运行后，对临近机组的厂房振动没有明显的影响。

抽水蓄能机组；开机过程；相邻机组；机组振动；厂房振动

0 引言

截止到2016年底，中国风电累计装机量达到1.69亿千瓦，占全球风电累计装机的34.7%，为全球风电装机第一大国。随着大量的风电、核电等能源的并网，抽水蓄能电站的调节作用越来越重要[1-5]。抽水蓄能机组的启停机、变负荷更加频繁，使得机组更容易发生故障[6-10]。为确保机组的安全稳定运行，需要深入对机组及电站振动特性进行研究[11-15]。

本文对抽水蓄能机组开机至额定负荷过程、相邻机组的运行对邻居机组的影响进行了试验研究，以分析机组在这两种工况时，蓄能机组和电站厂房的振动特性。

1 试验测点

机组工况参数测点包括：有功功率、接力器行程、转速。

机组振动测点包括：上机架水平+X位移、上机架垂直+X位移、下机架水平+X位移、下机架垂直-Y位移、顶盖水平-Y位移、顶盖垂直-Y位移。各测点采用低频速度位移传感器。

厂房振动测点包括：发电机层楼板垂直、发电机层下游墙水平、中间层支墩水平、风罩+Y水平、水轮机层楼板垂直、水轮机层下游墙水平、蜗壳层楼板垂直、蜗壳层上游墙水平。各测点采用低频速度传感器。

该试验机组水轮机发电工况基本参数见表1、水泵电动机工况基本参数见表2。

表1 水轮机发电工况基本参数统计表

表2 水泵电动机工况基本参数统计表

2 开机至额定负荷过程

过渡过程试验包括2号机组开机至额定负荷过程、相邻机组的运行对2号机组的影响试验过程。过渡过程试验同步采集工况参数、机组振动与厂房振动等信号变化的全过程。检查机组和厂房在开机过程中是否存在异常的振动现象。

2号机组开机至额定负荷过程，机组工况参数、振动与厂房振动等信号时域波形如图1～4所示。从图中可以看出，机组开机至额定负荷过程：

（1）导叶开启瞬间对机组冲击较大，机组与厂房出现了较大振动；

（2）机组与厂房振动在空载及小负荷区相对较大，在大于200MW的高负荷区相对较小。不过，机组与厂房振动有随着负荷增加而缓慢增大的趋势。

（3）机组振动与厂房振动变化缓慢，没有发现异常的振动现象。

图1 开机过程有功功率、导叶开度与机组转速时域波形图

图2 开机过程有功功率、导叶开度与机组振动时域波形图

图3 开机过程有功功率、导叶开度与厂房振动时域波形图

3 相邻机组的运行对2号机组的影响试验

2号机组在额定负荷工况运行，然后1号机组开机至300MW负荷，再然后3号机组开机自200MW负荷工况运行，检查相邻机组的运行情况对2号机组的振动与厂房振动的影响。该试验过程，机组振动与厂房振动信号时域波形见图4～5。从图中可以看出：

（1）相邻机组的开机及运行对2号机组的振动没有明显影响。

（2）相邻机组的开机过程对2号机组的厂房振动有一定的影响作用，厂房振动出现了明显变大的现象（红色矩形框为1号机组开机过程，绿色矩形框为3号机组开机过程），而相邻机组稳定运行后，对2号机组的厂房振动没有明显影响作用。

图4 相邻机组开机过程2号机组振动时域波形图

图5 相邻机组开机过程2号机组厂房振动时域波形图

4 结论

对抽水蓄能电站机组开机过程、机组开机对临近机组的影响进行了试验研究，得出以下结论：

（1）开机至额定负荷过程

导叶开启及导叶开度回调瞬间对机组冲击较大，机组与厂房出现了较大振动。机组与厂房振动在空载及小负荷区相对较大，在大于200MW的高负荷区相对较小。不过，机组与厂房振动有随着负荷增加而缓慢增大的趋势。

（2）机组开机对临近机组影响

机组开机及运行对临近机组的振动没有明显影响，但对临近机组的厂房振动有一定的影响。厂房振动出现了明显变大，而机组稳定运行后，对临近机组的厂房振动没有明显影响。

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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

1000-3983(2017)06-0066-05

2017-04-21

国家自然科学基金项目（51309258）

罗成宗（1967-），现从事抽水蓄能电站工程建设管理方面的工作，高级工程师。