[发明专利]一种减轻抽水蓄能电站厂房振动的电站设计方法

说明书

本发明涉及一种减轻抽水蓄能电站厂房振动的电站设计方法，包括在电站设计中采取的以下三个方面优化：1)优化抽水蓄能电站引水管路的布置，选择一管多机的引水布置方式，以减小抽水蓄能电站的水头变幅；2)优化厂房结构设计，改变厂房结构的固有频率f₀，避免f₀＝n_z·f_r，从而防止因厂房结构固有频率等于n_z倍叶频而发生共振，式中的f_r为叶频，n_z为叶片对导叶的整数覆盖系数；3)在机组间厂房楼板设防干涉缝，用弹性材料填充，以防止相邻机组同时运行时因同频率振动干涉而导致的振动倍增。

技术领域

本发明涉及一种减轻抽水蓄能电站厂房振动的电站设计方法，属于水力机械和抽水蓄能技术领域。

背景技术

我国的抽水蓄能电站发展很快，目前的装机总量已超过2500万千瓦。根据国家能源局未来电力发展规划，新开工建设4000万千瓦抽水蓄能电站，到2025年达到装机 9000万千瓦。但是，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，噪声强烈，个别还因为厂房振动造成厂房结构裂纹，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，其振动主频率往往和水泵水轮机顶盖、下机架等振动的主频率相同，是 水泵水轮机转轮叶片通过频率f_r(以下简称“叶频”，f_r＝Z_r·f_n，其中f_n为转速频率， Z_r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。

但是，由于目前对水泵水轮机转轮和导叶之间的动静干扰原理还不太清楚，在电站设计、水泵水轮机设计等方面都缺乏针对性比较强的方法措施，更难以做到有的放 矢。

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电站设计措施和方法，减轻机组和厂房振动。

发明内容

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厂房振动的电站设计方法，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。

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厂房振动的电站设计方法，包括在电站设计中采取的以下三个方面优化：1)优化抽水蓄能电站引 水管路的布置，选择一管多机的引水布置方式，以减小抽水蓄能电站的水头变幅；2) 优化厂房结构设计，改变厂房结构的固有频率f₀，避免f₀＝n_z·f_r，从而防止因厂房结 构固有频率等于n_z倍叶频而发生共振，式中的f_r为叶频，n_z为叶片对导叶的整数覆盖 系数；3)在机组间厂房楼板设防干涉缝，用弹性材料填充，以防止相邻机组同时运行 时因同频率振动干涉而导致的振动倍增。

所述步骤2中的f_r等于转速频率f_n和转轮叶片数Z_r乘积；n_z为叶片对导叶的整数覆盖系数，n_z＝int(Z_g/Z_r)，其中Z_g为导叶数，int()表示取整运算，遵从四舍五入 原则。

所述步骤1)中，抽水蓄能电站引水管路采用一管二机或一管三机的引水布置方式。