張河灣抽水蓄能電站3號(hào)機(jī)組在更換水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪后,進(jìn)行了一系列的調(diào)試試驗(yàn)。在準(zhǔn)備甩75%負(fù)荷試驗(yàn)的升負(fù)荷過程中出現(xiàn)了異常的振動(dòng)現(xiàn)象,異常振動(dòng)主要頻率成分為202 Hz和196.5 Hz。通過對(duì)壓力脈動(dòng)和頂蓋振動(dòng)在時(shí)域、頻域及時(shí)頻聯(lián)合分析后,得出異常振動(dòng)是轉(zhuǎn)輪葉片出水邊的卡門渦頻率與轉(zhuǎn)輪固有頻率相接近而引發(fā)的水力共振現(xiàn)象。后來對(duì)葉片出水邊進(jìn)行了修型處理,處理后卡門渦誘發(fā)的共振現(xiàn)象消失。 

【文章來源】：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2020,18(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

升降負(fù)荷過程有功功率與壓力量時(shí)域變化波形

抽水蓄能機(jī)組的振動(dòng)主要由水力、機(jī)械和電氣三種因素共同作用而產(chǎn)生的[6]。上述異常振動(dòng)現(xiàn)象只在負(fù)荷大于160 MW后出現(xiàn)，由此可知不是機(jī)械和電氣因素引起的，而是水力因素造成的，且與過機(jī)流量存在關(guān)系。水力因素主要有尾水管渦帶、導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪之間動(dòng)靜干涉產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)、轉(zhuǎn)輪迷宮間隙壓力脈動(dòng)、導(dǎo)葉出口脫流、葉片過流不均以及卡門渦列等[7]，頻率成分表現(xiàn)為1/5～1/3倍轉(zhuǎn)頻（轉(zhuǎn)頻為333.3/60=5.55 Hz）、轉(zhuǎn)頻及其倍頻、葉片過流頻率（葉片數(shù)×轉(zhuǎn)頻=9×5.55=49.95 Hz）及其倍頻和導(dǎo)葉過流頻率（導(dǎo)葉數(shù)×轉(zhuǎn)頻=20×5.55=111.1 Hz）及其倍頻，卡門渦頻率不是定值，可用如下公式計(jì)算得到[8]:式中：f為卡門渦頻率；Sr為斯特勞哈數(shù)，對(duì)于混流式水輪機(jī)常取值0.22～0.25;v為卡門渦脫離處的相對(duì)流速；d為卡門渦脫離處的特征尺寸，通常為轉(zhuǎn)輪葉片出水邊的厚度加邊界層的厚度。

為了進(jìn)一步證實(shí)上述分析判斷，后來在發(fā)生異常振動(dòng)的工況下進(jìn)行了高壓補(bǔ)氣測(cè)試，通過無葉區(qū)壓力測(cè)壓管路補(bǔ)氣后異常振動(dòng)消失，這是因?yàn)楦邏簹怏w對(duì)卡門渦形成了破壞作用。此外，轉(zhuǎn)輪制造廠家利用有限元計(jì)算了轉(zhuǎn)輪在水中的固有頻率，其中有兩階固有頻率與196.5 Hz和202 Hz相接近，如下圖6所示，最大振動(dòng)區(qū)域位于葉片出水邊中部。綜上可見上述分析判斷是正確的。圖4 轉(zhuǎn)輪出口壓力脈動(dòng)時(shí)頻分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3105912