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随着抽水蓄能电站的装机容量增加,对电站的核心部件水泵水轮机稳定运行提出了更高的要求。但机组在启动、甩负荷等一些过渡过程中易进入“S”曲线特性区域,机组在此区域中运行状态很不平稳,易造成并网困难。虽现阶段多使用增设MGV装置(misaligned guide vanes,非同步导叶装置)改善机组“S”特性,但在机组过渡过程中同步导叶与非同步导叶未能协联,致使其机组振动增加,运行稳定性降低。因此,本文通过对水泵水轮机内部流场流动特性、动力特性以及压力脉动特性的研究,最终得出机组MGV装置协联特性性能的内在规律。本文主要研究内容及成果如下:(1)对水泵水轮机机组启动过程中不同工况点的研究发现,主要引起启动过程中机组振动的原因是由于活动导叶开度较小,导致流过活动导叶内侧流面产生附着涡,在活动导叶内侧尾段有涡脱落的现象,使漩涡进入无叶区,使其流动复杂化。且流体通过活动导叶时相对速度与绝对速度间夹角减小,产生滑移现象,使流体进入转轮的流速降低从而导致对转轮冲撞作用加大,增加了流体的水力损失。(2)无叶区压力脉动频率与叶频保持一致,活动导叶后转轮前的无叶内流区域的压力脉动与转轮旋转所引起的动静干涉有很大关系。对于机组启动过程中不同工况的压力脉动频率,第一主频与第二主频的幅值随着流量的增大而减小,且在同一工况下各个监测点主频幅值变化程度相似。(3)通过对水泵水轮机加装MGV装置后无叶区压力脉动幅值变化的研究发现,MGV装置对机组的稳定性有一定的影响,在其他同步导叶开度开至16mm ((?)0=32.6%,其中(?)0为相对开度,定义为该活动导叶开度与最大活动导叶开度的比值),MGV装置预开活动导叶至24mm ((?)0=48.9%)时对机组振动具有减缓作用。当机组其他同步导叶开度分别开至19mm((?)0=38.7%),MGV装置导叶开度为24mm时对机组振动影响较小。当其他同步导叶开度开至22mm((?)0=44.8%),MGV装置导叶开度为33mm((?)0=67.3%)时机组无叶区压力脉动幅值相对较小。(4)通过对机组的内流特性与压力脉动特性研究,发现当机组启动时MGV装置的活动导叶预开至24mm,待水轮机进入额定转速且转速保持稳定之后,关至与其他同步导叶相同开度。此协联策略可以使机组在启动过程中产生振动最小化,从而保证机组的稳定运行。