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转轮正向旋转时作为泵使用,反向旋转时作为水轮机使用的可逆式水力机械。是抽水蓄能电站的动力设备。水泵水轮机与反击式水轮机的适用水头范围基本一致。其通流部件的几何形状与水轮机有所不同,但是主要部件和结构在许多方面是相仿的。为满足水泵和水轮机两种运行工况的要求,水泵水轮机比相同水头和容量的水轮机尺寸大。水泵水轮机今后的趋向是扩大单级转轮的使用水头,提高比转速,增加单机容量和优化水泵工况起动方法。水泵水轮机的分类与反击式水轮机相仿,按水流途径分混流式、斜流式和贯流式三种。
水流沿径向进入转轮,然后基本上沿轴向自转轮流出的水泵水轮机。转轮形状类似水泵,适用水头一般100~600m,超过600m水头时一般采用两只或两只以上转轮串联组成多级式。日本已试验800m水头段的单级转轮,可望提高单级转轮的适用水头。混流式水泵水轮机的结构简单,适用的水头范围广,因此是应用最多的机型。
水流流经转轮叶片时倾斜于轴线某一角度的水泵水轮机。适用水头30~140m,桨叶可调节,与混流式水泵水轮机相比平均效率高,可以调节水泵输水量,水泵起动力矩小。缺点是结构复杂,造价高,只适用于机组台数少和水头变幅大的抽水蓄能电站。中国在1972年制造了第一台斜流式水泵水轮机在密云水库电站运行。
流道呈直线状的卧轴水泵水轮机。适用水头3~20m,主要用于抽水蓄能型的潮汐电站,除要求机组具有单向发电、抽水功能外,有时还要求具有双向发电、双向抽水和双向泄水六种功能。
以上各类水泵水轮机在发电水头、单机容量方面的世界最高水平见表。
水泵水轮机技术是在近40年来,随着抽水蓄能电站的建设迅速发展起来的。混流式水泵水轮机于1931年首次安装在意大利的格拉·拜顿水电站,单机容量为0.6 MW。抽水蓄能电站发展较快的是美国、日本和西欧各国。已投入运行的机组中,使用水头最高的单级混流式水泵水轮机在日本的葛野川(Kazunogawa)电站,水轮机工况的最大水头为728m,最大输出功率412 MW;水泵工况的最高扬程为778 m,最大抽水流量50.3 m3/s,转速500 r/min。该电站首台机组于1999年12月投入运行。美国巴斯康蒂(Bath County)抽水蓄能电站的单级混流式机组额定工况输出功率350 MW,水泵水轮机的水轮机工况在329 m水头下输出功率为380 MW,最大输出功率457 MW,最大水头为390 m;水泵工况最高扬程387m,抽水流量85 m3/s,在扬程335 m时抽水流量为116m3/s,转轮直径6.35 m,转速257.1 r/min。保加利亚茶拉(Chaira)水电站的单级混流式水泵水轮机也具有一定代表性,水轮机工况的最大水头为677 m,单机额定输出功率216 MW;水泵工况的最高扬程为701 m,最大抽水流量29.5 m3/s,转轮直径3.52 m,转速600r/min。
具有代表性的多级式水泵水轮机安装在意大利的埃德罗(Edolo)抽水蓄能电站,其最高水头/扬程为1256 m/1289 m,为当前应用水头/扬程最高的水泵水轮机,水轮机工况最大输出功率128 MW,5级,转轮直径2.215 m,转速600 r/min;单机输出功率最大的为法国的勒·柯洛电站双级可逆式水轮机工况最大输出功率286 MW,水泵工况最大输入功率244 MW,最高水头/扬程1037 m/1067 m,转速600r/min;使用水头最高的斜流式水泵水轮机安装在日本的高根第一(TakaneI)电站,最高水头/扬程为136 m/137 m,水轮机工况最大输出功率88 MW,转速277 r/min;最大的贯流式水泵水轮机(灯泡式)为法国的朗斯(LaRance)潮汐电站,最大输出功率10 MW,最高水头/扬程为11m/6m。
中国抽水蓄能电站建设发展迅速。国内已投入运行的大型单级混流式水泵水轮机主要有:广州抽水蓄能电站的水泵水轮机,运行水头/扬程范围是496~537 m/514~550 m,水轮机工况额定功率306 MW,转速500 r/min,转轮直径3.886 m (二期3. 865m)。十三陵抽水蓄能电站的水泵水轮机,运行水头/扬程范围是418~475m/440~489m,水轮机工况额定功率204MW,转速500r/min,转轮直径2.63 m;天荒坪抽水蓄能电站的水泵水轮机,运行水头/扬程范围是520~605m/533~615m,水轮机工况额定功率306 MW,转速500r/min,转轮直径4.08 m。中国已投入运行的斜流式水泵水轮机安装在密云抽水蓄能电站,转轮直径2.5 m。发电工况时最大水头64m,输出功率13.5MW;额定水头46 m,输出功率11 MW。抽水工况时,最高扬程59 m,设计扬程52 m。 2100433B
水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程,水泵提供的循环水经过水轮机并带动其旋转。水轮机的输出轴直接与风机相连,进而带动风机旋转。1537@77o78^66~~
水轮机调速器的作用是通过控制导水叶接力器(桨叶接力器)接力器的操作油量来控制导水叶(桨叶)的开度大小进而控制水轮机过水流量的大小来调整水轮机的转速,也就是调整水轮机的转速的作用。 水轮机调速器可按调节...
冲击式水轮机是借助于特殊导水机构引出具有动能的自由射流,冲向转轮水斗,使转轮旋转做功,从而完成将水能转换成机械能的一种水力原动机。在冲击式水轮机中,以工作射流与转轮相对位置和做工次数的不同,可分为切击...
惠州抽水蓄能电站水泵水轮机水轮机工况额定水头选择
抽水蓄能电站水泵水轮机水轮机工况额定水头的确定直接关系到电站运行的稳定性和经济性,而它的选择与常规电站水轮机额定水头的确定既有相似之处、又有不同之处。介绍抽水蓄能电站水泵水轮机水轮机工况额定水头的选择应考虑的因素,对惠州抽水蓄能电站水泵水轮机水轮机工况额定水头的选择提出4个方案进行分析比较,为类似问题提供参考。
水泵水轮机泵工况小流量波动特性
为了研究水泵在水轮机泵工况小流量下的流场特性,对某电站水泵水轮机进行建模.采用SIMPLEC算法和剪切压力传输模型(SSTk-ω)模拟泵工况的流场特性,分析当泵工况活动导叶处于设计开度时在小流量下转轮、导叶的流场,结合实验对水泵水轮机的性能进行对比计算.结果显示,在导叶设计开度下当体积流量为设计流量的15%~53%时扬程曲线有小幅度波动;流量越小在导叶间的类似射流现象越明显,随着流量降低涡结构逐渐增多并且尺度逐渐变大,以至于充满整个活动导叶与固定导叶之间的流域;导叶的存在是小流量下扬程小幅度波动的主要原因.以上结论均可为水泵水轮机的优化设计提供依据.
《电力名词》第三版。 2100433B
《电力名词》第三版。 2100433B
水轮机主轴上只装有一个转轮的可逆式水轮机。