5.3　水压脉动对推力轴承的影响

一般认为，水轮机水力振动的原因主要来自4方面：①尾水管涡带；②水轮机迷宫止漏装置中的自激振动；③卡门涡；④叶片进出水边附近的脱流。

混流式水轮机是叶片固定的水力机械，当水轮机偏离最优工况运行时，叶片进口附近会产生脱流，叶片出口会产生漩涡。出口漩涡会在尾水管中形成涡带，尾水管涡带是混流式水轮机在偏离最优工况运行时都会产生的一种不稳定流动现象，机组部分负荷和过负荷运行时都会产生，是混流式水轮机的一种普遍固有现象。偏离最优工况点愈远，水轮机内部流态愈恶化，效率愈低，也愈容易产生压力脉动，从而导致流速、压力分布不均加剧，加剧转轮空蚀和产生水力不稳定。水头变化范围越大，上述情况越严重。大量的试验研究证明：尾水管涡带所产生的压力脉动值大、频率低，是机组振动的最主要根源。随着机组尺寸的加大，转频降低，尾水管涡带的压力脉动危害越大。

近十年来，在我国投入运行的由国外著名制造厂商研制的转轮直径6m以上，功率248～620MW的巨型水轮机，虽然都是用先进的水力设计和现代刚强度软件方法设计的，但大多数都发生了不同程度的压力脉动和振动问题。并都在运行初期就出现了严重的转轮裂纹。国外的塔贝拉电站、大古力700MW机组、古里电站等一些巨型水轮机也出现了不稳定问题。

而龙滩水电站水头变化幅度大，前期水头变幅达57m，后期达72m，按常规混流式水轮机运行水头范围一般为Hmax=（1.2～1.25）Hr，Hr=（0.9～0.95）Hav，而龙滩工程Hmax=1.232Hr（前期）～1.292 Hr（后期），Hr=0.9Hav（前期）～0.866Hav（后期），偏离常规运行范围，机组运行时所产生的水压脉动对机组稳定性影响究竟有多大，目前还无法准确预测。若将推力轴承采用顶盖支承方式，则水压脉动给推力轴承造成的影响更无法准确预测。因此，为确保机组的稳定性，根据国内外已建电站的经验，龙滩工程推力轴承不宜采用顶盖支承方式。