
乌鲁瓦提水电厂位于和田县境内,和田河支流—喀拉喀什河中上游,离和田市71km。电站总装机容量4×15MW,年发电量1.97亿MW·h。
1.1水轮机的参数
水轮机型号 HLFJ2511—LJ—1620
最高水头 106m
设计水头 76m
最低水头 58.7m
极限最低水头 53.7m
额定转速 428.6r/min
设计流量(单机) 22.14m3/sec
吸出高度 -2.52m
1.2 机组运行状况
电站机组由1998年开始土建,1999年开始预埋件及机组安装,2000年12月并网发电。2002年10月发现1号尾水管进人孔漏水,经打开进人孔检查发现尾水管里衬,4个补气管上、下部及补气管和里衬连接处严重气蚀。2003年4月下旬开始对4台机组正式中修,7月15日完成。对4台机组水轮机转轮及尾水管里衬检查时发现以下几个问题。
1)、1号机尾水管里衬气蚀比较严重,进人孔上部锥管段气蚀穿透造成漏水,补气管及里衬连接处周围气蚀破坏面积400×500mm2,深度达8~10mm的点有4处。
2)、补气管上、下面气蚀也严重,用10mm厚的钢板做的补气管上、下面有40×70mm2面积气蚀破坏穿透,其它部位也不同程度的气蚀。
3)、转轮与泄水锥之间的气蚀破坏体120×120×10mm3大小共14处(每个叶片与泄水锥连接处),转轮叶片与叶片之间60×60×10mm3左右的气蚀破坏体有14处。
以上是1号机的气蚀程度,其它3台机也均存在同样的气蚀破坏,比1号机气蚀程度较轻。
2 气蚀原因
1)、水轮机在运行时始终没有滿负荷情况下运行,在总运行时间内水轮机带滿负荷时间占不到总运行时间的10%,机组在大部分情况低负荷运行,甚至处于空载旋转备用状态,这样造成气蚀损坏。
2)、水轮机尾水管补气方式
电站水轮机尾水管补气主要是通过在尾水平台上各设一个补气阀,采用自然补气方式,电站机组转速高,在尾水管内出现涡带,出现真空,因真空破坏阀有时吸气多,有时吸气少,吸气不均匀,真空破坏阀的弹簧动作不灵活,没有足够的气进去破坏真空,造成气蚀。
3)、运行工况与气蚀破坏的关系
水轮机尾水管里衬气蚀破坏是由于空腔气蚀造成的,空腔气蚀与涡带形状有关,并与水轮机的运行工况有关。
混流式水轮机在非设计工况运行时,由于水流沿法向出口遭到破坏,转轮出口水流进入尾水管时有一个圆周分速度,形成有一定频率的旋转涡带。此涡带中心具有很大的真空,当其周期性的碰触尾水管管壁时,一方面会造成管壁的气蚀,另一方面还会使尾水管内出现周期性的压力脉动,尾水管出流阻力发生变化,并使水轮机出流,产生波动,这是空腔气蚀。发生空腔气蚀是因为机组轴向,横向振动增大,尾水管壁振动剧烈,尾水管内产生强烈的噪音及周期性的水流冲击,严重时甚至发生共振。气蚀对水轮机过流表面的破坏过程会缩短机组的检修周期,增加检修的复杂性,耗费大量的人力、物力,减少发电量。