升钟水库右干渠取水口铁鞭电站装机2×2000kW，采用重庆水轮厂生产的ZD560-LH180轴流定浆水轮机，1989年投产发电以来，一直存在甩负荷时抬机现象。1992年下游风鸣电站投产发电，铁鞭电站的尾水位有所抬高，抬机现象更加明显，经常撞坏励磁机刷架。

一、原因分析

经分析，造成抬机可能有两种原因：一是机组甩负荷时，尾水管内出现反水锤引起的。导叶关闭时，由于水流的惯性作用，会在转轮室中产生一段真空，同时水流在下游水压力作用下减速停止并反向运动，撞击转轮叶片，引起向上的水力冲击，即所谓的反水锤。二是水轮机进入水泵工况，产生了向上的轴向水推力。负吸出高程的轴流式水轮机，即便导叶关闭，切断了上游来水，转轮室仍充满水，转轮凭机组转动部分的惯性在水中仍然旋转，就象一个螺旋推进器，将水流向下推动，同时产生一个向上的轴向水推力，也叫水泵升力，这就是水轮机的水泵工况。当水泵升力大于机组转动部分重量时，就会造成抬机。

铁鞭电站水轮机安装高程为406.20m，最低尾水位为407.72m，为负吸出高程。每次甩负荷抬机都在导叶完全关闭后几秒钟才发生，抬起一定高度维持一段时间才落下，就其现象应是反水锤和水泵升力共同作用所引起。轴流式机组抬机多是这两种原因共同作用的结果，往往水泵升力占主导地位。

二、处理对策

1．向转轮室补气。甩负荷导叶关闭后，由于水流惯性将在水轮室产生真空，一般采用安装真空破坏阀向转轮室补足充足的空气。尾水回流时，会受到封闭于转轮室内空气的阻挡，不会触及转轮，从而消除抬机。但许多电站在实际运行中虽然加装了真空破坏阀仍然发生抬机，铁鞭电站就是如此。笔者认为有如下原因：一是真空破坏阀调整不准确，补气量不足，以至回流碰及转轮。二是受尾水水位影响，尾水位越高，对水流的减速作用越明显，缩短了水流向前运动的时间和距离，从而造成补气量不足。三是密封不好。若主轴密封、真空破坏阀密封不良，特别是尾水十字补气架气阀开启，补充到转轮室的气体在尾水回流时就可轻易排出，对水流毫无阻挡，从而形成反水锤。

因而在实际中必须解决好两个问题，一要解决好密封，处理好主轴、真空破坏阀的密封，关闭十字补气架的气阀；二要解决补气量，在保证机组正常运行时真空破坏阀阀盘处不漏水的条件下，真空破坏阀的弹簧力还可降低，从而增加补气量。若在高水位时仍然抬机，这时可向转轮室补进压缩空气，这对有调相运行的机组是相当方便的。

2．分段关闭导叶。这种方法是基于对轴流式水轮机甩负荷时过渡过程特性的分析而得出的。我们从对一台水轮机甩50负荷过渡过程线进行分析可以看到：当t=2s～7.8s，导叶关闭，轴向水推力减小，水流对转轮转矩也减小，但大于机组的阻力转矩，机组仍然加速，转速上升，达到最大值，此时为水轮机工况区；当t=7.8s～8s时，轴向水推力由正到零，这时水流对转轮的转矩小于机组的阻力转矩并减小至零，转速开始下降，此时为制动工况区；当t=8s～23s时，导叶继续关闭至最小开度，然后又打开，轴向水推力由零到负的最大又变到零的过程，在这一过程中，水流对转轮产生了制动转矩，转速一直在下降，此时为水泵工况区；当t=23s～26s时，导叶继续开启至15，轴向水推力由零变到正，转速继续下降至最小值，此时又进入了制动工况区；当t=26秒稳定空载，导叶关至空载开度，转速开始升高至额定转速，此时又为水轮机工况区。