主题：三峡左岸电站2F、6F相对效率试验成果分析

三峡左岸电站2F、6F相对效率试验成果分析
叶青平，张晓澍
（三峡水力发电厂，湖北省 宜昌市 443133）

摘要：文章重点介绍了三峡左岸电站机组在上游库水位135m～139m时的最大出力，并将相对效率试验得到的稳定性指标、能量指标与该水头段下的水轮机模型试验曲线进行了对比、分析。
关键词：三峡水力发电厂；相对效率；模型试验；分析

三峡左岸电站首台机组于2003年7月投产发电，围堰发电期库水位为135m～139m。2003年10月～11月，在库水位由135m蓄至139m的过程中，三峡水力发电厂对左岸电站2F（VGS机组）、6F（ALSTOM机组）[B]进行了最大出力试验及相对效率试验[/B]，结果表明：在当前水头段下，两个厂家提供的机组在导叶最大开度时的出力均超出厂家预期最大出力；最优效率处的出力也超出厂家预期的最优效率处的出力。真机的相对效率曲线与厂家预期的效率曲线趋势基本一致，说明真机的能量指标与模型的能量指标比较接近。
1 试验目的
在上游库水位由135m蓄至139m过程中，水位每升高0.5m分别对2F和6F进行相对效率和稳定性试验，试验目的：
检验各水头下2F、6F最大实际出力，并与模型试验成果对比；
检验真机相对效率并与模型试验曲线对比；
检验真机最高效率点相应的出力并与模型试验成果对比；
查明随水位上升时真机出力的变化；
查明随水位上升真机运行稳定性的变化；
查明真机在各水头下的运行稳定区；
作出真机的运转特性曲线。
2 测点布置
水压：蜗壳进人门、蜗壳进口、尾水锥管上游(或下游)、尾水下游。
摆度：水导＋X、+Y各 1点，下导＋X、+Y各 1点，上导＋X、+Y各 1点。
振动：下机架水平振动＋X、＋Y各1点，垂直振动＋X、＋Y各1点，顶盖水平振动＋Y、垂直振动＋X、＋Y各1点。
蜗壳差压：1点。

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水头：1点。
导叶开度或接力器行程：1点。
键相：1点。
有功和无功：各1点，由电站监控接系统引入。3 试验程序
每隔0.5m水头做一次试验，即上游水位135m、135.5m、136m、136.5m、137m、137.5m、138m、138.5m、139m。上游到达139m后，下游水位降低至65.5m、65m、64.5m。
试验由调速器现地手动控制导叶开度，导叶开度分步从30%（或当前值）增至100%，即30%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%，每工况稳定运行3分钟。然后导叶开度从100%减至40%，即：100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%，每工况稳定运行3分钟。
每一工况稳定后，进行相对效率试验并同时进行稳定性试验采集各传感器输出数据，在效率拐点附近如有必要适当增加试验点。
相对效率试验过程中，计算机屏幕上跟踪试验工况点的效率点，同时跟踪检查效率点的重复性，根据试验需要进行工况点的补充。2F和6F各个水头下的相对效率试验结果表明，相对效率工况点的重复性较好。
4 2F相对效率试验结果分析
4.1 不同水头下相对效率试验结果分析 三峡2F模型换算真机效率曲线图60.065.070.075.080.085.090.095.0100.0100150200250300350400450500550600650700水机出力（MW）水机效率（％）69.610m70.058m70.697m71.151m71.312m72.376m73.085m72.285m
图1 2F不同水头下真机实测相对效率曲线
从图1可以看到：
随着开度的增加，水轮机效率逐渐上升，达到

最高效率点后，水轮机效率随开度加大而下降的速度加快；
在最高效率点以前，各水头下的相对效率曲线基本相同，达到最高效率点后，随着水头的增加，水轮机效率随开度加大而下降的速度逐渐减缓，因此，最高效率点后的效率曲线较离散；
涡带工况自然补气使水轮机效率略有降，每一水头的水轮机相对效率在涡带工况区（约40％～55％开度左右）呈下凹形状；
随着水头的增加，最高效率点有向大开度偏移的趋势。
随着开度增加，各水头的出力逐渐增加、直到100％开度出力没有减小。
4.2 各水头下实测最大出力与预期最大出力对比
表1 2F各水头下实测最大出力与预期最大出力对比
实测最大出力及其开度
预期最大出力及其开度
工作水头
(m)
(MW)
（%）
（MW）
（度）
69.597
614.794
99.243
596.009
45
70.032
620.301
99.182
601.862
45
70.697
631.383
99.286
610.782
45
71.151
637.872
99.313
616.857
45
71.302
640.054
99.390
618.876
45
72.376
655.970
99.237
633.222
45
73.085
666.686
99.175
642.691
45
72.285
654.378
99.277
632.006
45
从表1中可看出，在所测的各个水头下，实测水轮机最大出力均超出厂家提出的预期值。差别最大值约为24MW。
4.3 各水头下实测最优出力与预期最优出力对比
表2 2F各水头下实测最优出力与预期最优出力对比
实测最优出力及其开度
预期最优出力及其开度
工作水头
(m)
(MW)
（%）
（MW）
（度）
69.597
515.900
70.281
503.014
31.593
70.032
532.000
71.909
506.785
31.510
70.697
543.900
72.341
512.549
31.379
71.151
529.900
69.183
516.485
31.287
71.302
529.900
68.641
517.793
31.256
72.376
545.700
68.994
527.103
31.033
73.085
526.000
65.586
533.249
30.886
72.285
518.800
65.846
526.315
31.052
从表2中可看出，在所测的各个水头下，实测水轮机最优出力大多数情况下都超出厂家提出的预期最优出力值，这说明机组最优工况点向大流量方向偏移。
4.4 各水头下实测效率曲线与预期效率曲线对比
图2为水头H＝71.312m时，2F真机实测相对效率曲线与厂家预期效率曲线的比较。图中红线为厂家预期效率曲线，蓝线为真机实测相对效率曲线。曲线在整个负荷内，有相同的趋势。随着负荷的增加，效率增加；当机组进入涡带工况（300MW

左右）后，受补气的影响，效率随负荷增加的趋势变缓；随着负荷的继续增加，涡带影响消失（450MW左右），效率随负荷增加的趋势加快，在530MW附近达到最大值；以后随着负荷的增加效率下降。从曲线中也可以看到，在小负荷（300MW以下）区间，两者的差别较大，在大负荷区，两者差别较小。其它各水头下的曲线具有相同趋势。 三峡2F相对效率对比曲线（H＝71.312m）55.060.065.070.075.080.085.090.095.0100.0100150200250300350400450500550600650700水机出力（MW）水机效率（％）真机实测曲线模型换算曲线
图2 2F实测效率曲线与厂家预期效率曲线比较
4.5 各水头下2F尾水管水压脉动与出力关系曲线
图3为水头H＝69.61m的尾水管水压脉动与出力关系曲线，由图可见，上游和下游尾水管水压脉动与出力的关系曲线趋势基本相同。 三峡2F尾水管压力脉动趋势（H=69.61m）0.02.04.06.08.010.012.014.016.018.020.0100150200250300350400450500550600机组有功(MW)压力脉动(%)尾水上游侧尾水下游侧
图3 2F尾水管水压脉动与出力关系曲线
4.6 各水头下2F实测水轮机出力与导叶开度曲线
图4给出了2F 8个水头的机组出力与导叶开度曲线，由图可见，随着水头上升，相同开度下机组出力增加，其规律性较好。并且导叶开度越大，水轮机出力增加值也越大。
5 6F相对效率试验数据分析
5.1 不同水头下6F相对效率试验结果分析
图5 6F不同水头下真机实测相对效率曲线
图5可以看到：
随着开度的增加，水轮机效率逐渐上升，达到

最高效率点后，水轮机效率随开度加大而下降的速度加快； 2#开度-出力图1002003004005006007002030405060708090100110开度(%)出力(MW)H=71mH=71.5mH=72mH=72.5H=73mH=73.5mH=74mH=74.5m
图4 2F实测水轮机出力～导叶开度关系曲线 三峡6F相对效率试验曲线55.060.065.070.075.080.085.090.095.0100.0100150200250300350400450500550600650700水机出力（MW）水机效率（％）70.055 70.499 71.069 71.530 72.365 73.279 72.653
图5 6F不同水头下真机实测相对效率曲线
随着水头的增加，达到最高效率点后，水轮机效率随开度加大而下降的速度逐渐减缓；
涡带工况自然补气使水轮机效率略有下降，每一水头的水轮机相对效率在涡带工况区呈下凹形状；
随着水头的增加，最高效率点有向大开度偏移的趋势。
随着开度增加，各水头的出力逐渐增加、直到100％开度出力没有减小。
5.2 各水头下实测最大出力与预期最大出力对比
表3 6F实测最大出力与预期最大出力对比
实测最大出力及其开度
预期最大出力及其开度
工作水头
(m)
(MW)
（%）
(MW)
（度）
70.055
613.1654
99.866
596.4
38.6
70.499
619.9183
99.887
605.5
38.6
71.069
629.7909
99.792
615.3
38.6
71.53
636.8625
100
620.1
38.6
72.365
646.2767
99.911
624.8
38.6
73.279
658.0624
99.942
643.7
38.6
72.653
649.1174
99.902
625.6
38.6
从表3中可看出，在所测的各个水头下，实测水轮机最大出力均超出厂家提出的预期值。

5.3 各水头下实测最优出力与预期最优出力对比
表4 6F实测最优出力与预期最优出力对比
实测最优出力及其开度
预期最优出力及其开度
工作水头
(m)
(MW)
（%）
(MW)
（MM）
70.055
509.9
72.642
517.1
604
70.499
524.4
74.3501
520.5
602
71.069
534.3
74.8514
524.9
598
71.53
557.
78.1787
528.4
594
72.365
523.3
70.5182
534.9
590
73.279
544.4
71.8144
537.1
589
72.653
537.9
71.8985
541.9
585
从表4中可看出，在所测的各个水头下，实测水轮机最优出力有四个超出厂家提出的预期最优出力值，有三个水头低于厂家提出的预期最优值。
5.4 各水头下实测效率曲线与预期效率曲线对比 三峡6F相对效率对比曲线（H＝71.530m）55.060.065.070.075.080.085.090.095.0100.0100150200250300350400450500550600650700水机出力（MW）水机效率（％）真机实测曲线模型换算曲线
图6 6F实测相对效率曲线与预期效率曲线的比较
图6为水头H＝71.53m时，6F实测相对效率曲线与厂家预期效率曲线的比较。图中红线为厂家预期效率曲线，蓝线为真机实测相对效率曲线。曲线在整个负荷内，有相同的趋势。随着负荷的增加，效率增加；当机组进入涡带工况（300MW左右）后，受自然补气的影响，效率随负荷增加的趋势变缓；随着负荷的继续增加，涡带影响消失（450MW左右），效率随负荷增加的趋势加快，在530MW附近达到最大值；以后随着负荷的增加效率下降。从曲线中也可以看到，在小负荷（300MW以下）区间，两者的差别较大，在大负荷区，两者差别较小。其它各水头下的曲线具有相同趋势。
5.5 各水头下实测水轮机出力与导叶开度曲线
图7给出6F 7个水头的机组出力与导叶开度曲线，由图可见，随着水头上升，相同开度下机组出力增加，其规律性较好。并且导叶开度越大，水轮机出力增加值也越大。
6 试验结论（在当前水头段下）
（1）2F、6F真机相对效率试验，均在计算机屏幕上连续跟踪效率工况点，因此，对于每一水头都

捕捉到水轮机最大相对效率点。 6#开度-出力图0100200300400500600700102030405060708090100110开度(%)出力(MW)H=71mH=71.5mH=72mH=72.5mH=73mH=73.5mH=74m
图7 6F真机实测水轮机出力～导叶开度关系曲线
[B]（2） 真机的相对效率曲线与厂家预期的效率曲线趋势基本一致，说明真机的能量指标与模型的能量指标比较接近。
（3） 涡带工况自然补气使水轮机效率略有下降，每一水头的相对效率曲线在涡带工况区呈下凹形状。
（4） 随着导叶开度的增加、水轮机效率逐渐上升，达到最高效率点后，水轮机效率随开度加大而下降的速度加快。
（5） 在相对效率达到最高点之后，随着开度增加，2F相对效率下降的速度大于6F。
（6） 同一水头下，最大导叶开度处6F的水轮机相对效率值高于2F。
（7）2F相对效率曲线最高点出现在515MW～550MW之间；6F相对效率曲线最高点出现在510MW～557MW之间。
（8） 2台机组在导叶最大开度时的出力均超出厂家预期最大出力的3～4％；最优效率处的出力也超出厂家预期最优效率处出力的3～5％。
（9） 随着水头的上升，最高效率区均有向大开度方向移动的趋势。
（10） 随着水头的上升，最大导叶开度的出力均逐渐增加。
（11） 各水头下，2F和6F水轮机出力随着导叶开度增大而增加，至导叶最大(100%)开度、出力均未减小。[/B]作者简介
叶青平 男，1968年1月出生，重庆大学工程硕士研究生，三峡水力发电厂生产技术部主任工程师，高级工程师，从事水轮发电机组维护检修技术管理工作。
张晓澍 男，1968年7月出生，重庆大学管理工程学士，三峡水力发电厂安全监察部安全监察主管，工程师，从事水电厂运行及安全管理工作。

该贴内容于 [2010-08-09 03:38:24] 最后编辑

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