1　白山电站水轮机运行特点

白山电站由左岸、右岸电站和抽水蓄能电站组成，总装机容量为180万kW。其中一期（右岸）1号、2号、3号机组于1983—1984年相继发电，二期（左岸）4号、5号机组于1991—1992年相继发电。一期和二期电站安装了5台国产单机30万kW的混流式水轮发电机组，由哈尔滨电机厂制造，水轮机型号为HL200-LJ-550。白山电站在东北地区担负着调峰、调频和事故备用任务[1]，是东北电网最大的水电站。

一期、二期电站机组均已运行20～30年以上，随着机组运行年限增加，各种问题越来越凸显出来，尤其水轮机部分问题最多。白山电站改造前HL741转轮出现了严重的空蚀和裂纹。改造的转轮空化性能要同时满足白山电站一期和二期不同安装高程的情况，对空化性能提出了较高的要求。要求空化性能要具有较大的安全裕量。

据最新的统计表明，水头变幅大的水轮机易发生高水头的稳定性问题。这可能由两个原因导致：一是由于高水头与额定水头的比值较大，使得高水头的单位流量Q11偏小；另一原因是高水头叶片吸力面附近易产生叶道涡及背面脱流，这些是混流式水轮机的固有特性[2-3]。

由于混流式水轮机的转轮叶片不随运行工况的调整而改变，在导叶小开度下，叶片进口冲角很大，绕流不好，极易造成叶片进口脱流及叶道涡。此外，由于在叶片出口处产生的正环量很大，产生能量很大的旋转涡带，撞击尾水管壁，产生巨大的撞击和噪声，这些都是造成水轮机不稳定的主要因素。根据理论研究和实测结果的统计分析表明，高水头小开度运行工况容易引起水轮机稳定性问题，使得机组振动随导叶开度减小而增大，这与导叶部分开度时产生脱流及叶道涡加剧密切相关[4-7]。而白山电站在系统中担负调峰、调频和事故备用等任务，部分负荷时的稳定性尤为重要。

根据白山电站的实际运行特点进行水力开发，开发的特点及难点在于以下几个方面：

（1）低水头压力脉动指标高于常规机组。

（2）机组运行范围比常规电站宽广。

（3）机组稳定性要求更高，尤其体现在部分负荷的稳定性。

（4）没有合适的基础转轮，需要“量体裁衣”。

为解决上述特点及难点，白山电站水力优化的整体思路如下：

（1）降低最优单位转速，提高设计水头，优化水轮机稳定运行范围。

（2）减小最优单位流量，降低压力脉动，改善高水头部分负荷工况的稳定性能。

（3）增大转轮直径和导叶分布圆直径，为降低转速提供条件。

（4）在改造允许的范围内进行水轮机通流部件的优化设计和转轮的优化设计。