白山水电站位于松花江上游吉林省桦甸市白山镇境内，安装有5台混流式水轮发电机组，总装机容量1500MW，为国产化首批30万千瓦的水轮发电机组。主要承担着东北电网系统调峰、调频和事故备用的作用，是东北电网最大的水电站。 课题组经过了三个轮次多个转轮的水力开发和模型试验，采用了近年最新的设计理念，并且经历了三次水轮机模型的专家见证试验，最终得出了符合白山电站运行特点的新型转轮A1243。该成果使水轮机整体效率有了大幅度的提高，特别是部分负荷稳定性能有了重大突破，为白山改造全负荷稳定运行奠定了坚实的基础。 根据白山电站特点，通过对白山电站近10年现场运行数据的深入调查、统计、分析、研究，发现白山电站有如下特点： （1）电站水头变幅大：最大水头与最小水头的比值为1.56； （2）白山电站在电网系统中担任调峰、调频任务，起停机、负荷调节频繁，且长时间在低负荷运行。 （3）白山电站混流机组大水头变幅和长期在低负荷运行的特点，要求改造后的机组全范围稳定运行。 （4）从电站多年运行数据统计来看，电站实际吸出高度比电站提供的吸出高度数据相差较多，最不利情况只有-2.5米，这对机组运行稳定性非常不利。 课题研究的重点和难点包括五方面： （1）白山电站调峰调频运行的特点决定了该电站不能采用通常的避开振动区运行的方式运行，而是长时间在部分负荷不稳定工况运行，45%Pr部分负荷运行权重非常大，达到25%。 （2）在保证部分负荷稳定性的同时，还要满足额定工况出力和空化水平满足白山一期和二期不同吸出高度的要求，因此要求机组从部分负荷至满负荷全范围稳定运行。对于混流式固定叶片水轮机，要保证远离设计工况点全范围的稳定性能难度非常大； （3）由于水头变幅大，在保证高水头部分负荷稳定性、避免叶片背面脱流进入稳定运行区、控制叶道涡范围的同时，同还要兼顾低水头压力脉动； （4）机组稳定性指标要求高，对部分负荷的压力脉动提出了严格的要求；由于改造前转轮出现了严重的空蚀和裂纹。此次改造对转轮空化性能也提出了较高的要求，要具有较大的空化安全裕量。 （5）在可优化更换的水轮机通流部件只有转轮和导叶的无前提下，要全面提高效率； 项目成果水轮机达到了如下主要性能指标： 转轮模型最高效率为94.38%，原型最高效率为95.98%。 模型加权平均效率为91.04％，原型加权平均效率为92.64%。 模型水轮机的初生空化裕度≥1.26，满足合同规定＞1.2的要求；模型水轮机的临界空化裕度＞2.14，满足合同规定＞1.5~1.8的要求。 运行区域压力脉动幅值： 无叶区△H/H ＜5%(国外水平＜6%） 低水头尾水管区△H/H ＜7%(国外水平＜8%） 运行区域无高部分负荷压力脉动，部分负荷工况稳定性优异。 课题亮点及创新点： （1）通过对改造前白山电站现场运行数据的收集、整理、分析，准确掌握白山电站的真实运行情况及特点，有针对性的研发适合白山电站的水轮机； （2）在水轮机的核心部件转轮的设计中，首次采用了双反C叶片翼型，通过改变进水边和上冠形状实现具有更加宽广的高效率运行范围和提高稳定性能。 （3）对如何改善叶片进口背面脱流河叶道涡提出了新的设计思想；首次采用了涡流强度与模型试验进行匹配分析方法，改善了高水头部分负荷及低负荷运行的稳定性。 （4）低矮型补气结构的开发设计，为补气装置高度受限的水轮发电机组提供了解决方案。白山电站尾水位较高且补气装置高度受电站整体最大起吊高度的限制，补气方案研究采用了设置单个浮球式补气阀并将补气阀伸入发电机主轴顶部中心孔内部的低矮型中心孔补气装置，底部补气管尽量靠近尾水涡带的产生区并设置足够的补气孔。此种结构补气量大、补气效果良好，节省了安装空间，有效减少尾水管压力脉动和机组的振动，解决了原尾水管十字架补气系统效果差、尾水管易大面积撕裂等问题，值得大面积推广。 （5）白山混流机组改造已经运行的3台机组全范围运行良好，达到了改造的目标。课题研究技术成果为后续相近水头段电站改造提供了技术储备和成功的范例。有效提升了哈电在国内外市场的竞争能力，在未来的电站改造市场上将会创造更大的经济与社会效益。

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