水泵水輪機(jī)課件

第七章水泵水輪機(jī)第七章水泵水輪機(jī)第一節(jié)抽水蓄能電站和水泵水輪機(jī)一、抽水蓄能電站簡(jiǎn)介抽水蓄能電站的工作是由發(fā)電工況和抽水工況組成的，抽水蓄能機(jī)組的工作也相應(yīng)的由水輪機(jī)工況和水泵工況組成。第一節(jié)抽水蓄能電站和水泵水輪機(jī)一、抽水蓄能電站簡(jiǎn)介抽水蓄能電站根據(jù)利用水量的情況可分為兩大類：一類是純抽水蓄能電站，它是利用一定的水量在上、下庫之間循環(huán)進(jìn)行抽水和發(fā)電；另一類是混合式抽水蓄能電站，它修建在河道上，上庫有天然來水，電站內(nèi)裝有抽水蓄能機(jī)組和普通的水輪發(fā)電機(jī)組，既可進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換又能進(jìn)行逕流發(fā)電，可以調(diào)節(jié)發(fā)電和抽水的比例以增加峰荷的發(fā)電量。1．四機(jī)分置式二、抽水蓄能機(jī)組的裝置方式抽水蓄能機(jī)組是抽水蓄能電站的核心設(shè)備，由于機(jī)組的水力特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，其裝置方式可分為以下三種：2．三機(jī)直聯(lián)式圖7—2為一立式裝置的三機(jī)直聯(lián)式機(jī)組的廠房抽水蓄能電站根據(jù)利用水量的情況可分為兩大類：這種裝置方式需要兩套壓力水管、兩個(gè)主閥和兩套尾水管二機(jī)可逆式是由一臺(tái)水輪機(jī)和水泵兩用的可逆式水泵水輪機(jī)和一臺(tái)發(fā)電電動(dòng)機(jī)組成，這種機(jī)組可以雙向旋轉(zhuǎn)，它向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)作發(fā)電運(yùn)行，而向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)作抽水運(yùn)行。圖7—3為一可逆式機(jī)組廠房。3．二機(jī)可逆式這種裝置方式需要兩套壓力水管、兩個(gè)主閥和兩套可逆式水泵水輪機(jī)是利用反擊式水輪機(jī)剛性葉片的可逆性質(zhì)，即當(dāng)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，便可使水輪機(jī)作為水泵運(yùn)行而進(jìn)行抽水。三、可逆式水泵水輪機(jī)的類型現(xiàn)代應(yīng)用的水泵水輪機(jī)按應(yīng)用水頭和水流在轉(zhuǎn)輪中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同也分為混流式、斜流式和軸流式三種：1．混流式水泵水輪機(jī)混流式水泵水輪機(jī)最早于1931年在意大利的拉格、拜頓(LagoBaiton)電站上應(yīng)用，其單機(jī)容量?jī)H有8000kW?？赡媸剿盟啓C(jī)是利用反擊式水輪機(jī)剛性葉片2．斜流式水泵水輪機(jī)斜流式水泵水輪機(jī)最早于1957年在加拿大的阿達(dá)姆一別克第二(SirAdamBeckNO．2)電站運(yùn)行，其單機(jī)容量為3．4萬kW。3．軸流式水泵水輪機(jī)軸流式水泵水輪機(jī)有立式、臥式和斜向三種裝置方式，后兩種適用于貫流式水泵水輪機(jī)組。四、水泵水輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)目前都趨于向高水頭、大容量和高轉(zhuǎn)速方面發(fā)展，這樣可以減少機(jī)組臺(tái)數(shù)，減小機(jī)組尺寸和降低引水流量以節(jié)省電站的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。2．斜流式水泵水輪機(jī)斜流式水泵水輪機(jī)最早于第二節(jié)水泵水輪機(jī)的理論基礎(chǔ)可逆式水泵水輪機(jī)的工作原理主要是利用了反擊式水輪機(jī)的可逆性質(zhì)，它在運(yùn)行時(shí)有水輪機(jī)工況與水泵工況，轉(zhuǎn)輪的外緣和內(nèi)緣分別為水輪機(jī)工況的進(jìn)口和出口，也是水泵工況的出口與進(jìn)口，根據(jù)轉(zhuǎn)輪葉片與水流的相互作用原理便可寫出兩種工況下的工作力矩為：水輪機(jī)工況水泵工況第二節(jié)水泵水輪機(jī)的理論基礎(chǔ)可逆式水泵水輪為了使水泵水輪機(jī)在兩種工況下都有較高的效率，則轉(zhuǎn)輪的葉片應(yīng)有特殊的形狀，若葉片內(nèi)緣的安放角做的適當(dāng)，可使水輪機(jī)最優(yōu)工況下滿足法向出口，在水泵最優(yōu)工況下滿足徑向人流的條件，則上二式便可寫為：為了使水泵水輪機(jī)在兩種工況下都有較高的效率，同時(shí)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的開度，亦可使在水輪機(jī)最優(yōu)工況下滿足無撞擊進(jìn)口，在水泵最優(yōu)工況下水流出口的方向與導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)角相一致，由于，均為轉(zhuǎn)輪的外緣半徑，兩者相等，所以借助導(dǎo)水機(jī)構(gòu)便可保證：若忽略上、下游水庫的水位波動(dòng)，可以認(rèn)為水輪機(jī)工況和水泵工況時(shí)的上、下游水位保持不變，即兩者的毛水頭"，相同，再考慮到引水和輸水管路的水頭損失，則兩種工況下的工作水頭和工作揚(yáng)程為：同時(shí)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的開度，亦可使在水輪機(jī)最優(yōu)工況下水輪機(jī)工況水泵工況工作水頭和工作揚(yáng)程的關(guān)系為：水流在葉道中運(yùn)動(dòng)時(shí)是有水力損失的，由此兩種工況下的有效水頭Htr和有效揚(yáng)程H,p分別為：水輪機(jī)工況水泵工況水輪機(jī)工況水泵工況工作水頭和工作揚(yáng)程的關(guān)系為：水流在葉道有效水頭和有效揚(yáng)程的關(guān)系為：有效水頭和有效揚(yáng)程的關(guān)系為：第三節(jié)水泵水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與特性1．混流式水泵水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、混流式水泵水輪機(jī)2．混流式水泵水輪機(jī)的特性第三節(jié)水泵水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與特性1．混流式水泵水輪機(jī)一、水泵水輪機(jī)課件混流式水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的葉片是固定的，所以它在水輪機(jī)工況下和在水泵工況下的特性是存在著矛盾的，這樣就要求在設(shè)計(jì)制造時(shí)必須通過多次試驗(yàn)研究，找出合理的流道形狀和翼型斷面，使其特性在兩種工況下都能達(dá)到最優(yōu)?；炝魇剿盟啓C(jī)轉(zhuǎn)輪的葉片是固定的，所以它在水輪機(jī)工況水泵水輪機(jī)課件水泵水輪機(jī)模型試驗(yàn)與普通水輪機(jī)和水泵一樣，由試驗(yàn)資料可首先分別繪制模型轉(zhuǎn)輪在兩種工況下的特性曲線，然后再經(jīng)過相應(yīng)的換算便可繪制出水泵水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線，其形式，如圖7－8所示。水泵水輪機(jī)模型試驗(yàn)與普通吸出高應(yīng)由水泵工況控制，其計(jì)算公式通常采用與水輪機(jī)吸出高(2－40)式相同的形式，即：3．混流式水泵水輪機(jī)的水力起動(dòng)混流式水泵水輪機(jī)在水輪機(jī)工況下的起動(dòng)方式和普通水輪機(jī)一樣，可先緩慢開啟導(dǎo)葉以利用水力矩起動(dòng)。圖7－4的實(shí)例中，在轉(zhuǎn)輪外緣的下面有一空腔9，導(dǎo)葉間隙的漏水經(jīng)孔口可流人該空腔，然后由排水管10排至集水井中，在圖7—5中也有類似的裝置。吸出高應(yīng)由水泵工況控制，其計(jì)算公式通常采用與水泵水輪機(jī)課件1．斜流式水泵水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、斜流式水泵水輪機(jī)2．斜流式水泵水輪機(jī)的特性單速斜流式水泵水輪機(jī)在水輪機(jī)工況和水泵工況的運(yùn)行示意圖，以及轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出口速度三角形，如圖7—10所示。1．斜流式水泵水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、斜流式水泵水輪機(jī)2．斜圖7—11、圖7—12給出了我國生產(chǎn)的XNl一LJ一250型雙速斜流式水泵水輪機(jī)分別在水泵工況下和在水輪機(jī)工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線。圖7—11、圖7—12給出了我國生產(chǎn)的XN斜流式水泵水輪機(jī)由于轉(zhuǎn)輪葉片可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)切換作水泵工況運(yùn)行時(shí)，可在導(dǎo)葉關(guān)閉后不再向轉(zhuǎn)輪中充氣壓水，而是采取將轉(zhuǎn)輪葉片調(diào)節(jié)至關(guān)閉狀態(tài)。3．斜流式水泵水輪機(jī)的水力起動(dòng)斜流式水泵水輪機(jī)由于轉(zhuǎn)輪葉片可以轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)切換第四節(jié)水泵水輪機(jī)的選擇水泵水輪機(jī)的選擇是在機(jī)組臺(tái)數(shù)一定的情況下主要選擇機(jī)型及其主要參數(shù)(包括轉(zhuǎn)輪直徑0：r，轉(zhuǎn)速”和吸出高玎5)，這和普通水泵及水輪機(jī)的選擇是不同的。在選擇時(shí)要注意使兩種工況都能在高效率區(qū)穩(wěn)定工作，使抽水蓄能電站有較高的綜合效率并且有良好的吸水性能以減小淹沒深度。為此，就需要列出可能的方案，通過計(jì)算和綜合分析比較，選出經(jīng)濟(jì)合理的方案。第四節(jié)水泵水輪機(jī)的選擇水泵水輪機(jī)的選擇是一、基本資料1)機(jī)組臺(tái)數(shù)及單機(jī)容量；2)兩種工況的特征水頭和特征揚(yáng)程；3)每天抽水、發(fā)電的運(yùn)行規(guī)律及運(yùn)行小時(shí)數(shù)；4)蓄能電站所允許的最大淹沒深度；5)水泵水輪機(jī)模型試驗(yàn)資料、特性曲線及有關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料。

選型時(shí)可根據(jù)工作水頭范圍和揚(yáng)程范圍在表7—1中選擇合適的機(jī)型，有時(shí)也可能有兩種機(jī)型都能適用，則均應(yīng)列入比較方案予以計(jì)算。二、機(jī)型的選擇一、基本資料1)機(jī)組臺(tái)數(shù)及單機(jī)容量；水泵水輪機(jī)課件三、主要參數(shù)的選擇1．轉(zhuǎn)輪外直徑D1的選擇1)根據(jù)模型試驗(yàn)資料繪制水泵工況下的特性曲線。三、主要參數(shù)的選擇1．轉(zhuǎn)輪外直徑D1的選擇1水泵水輪機(jī)課件水泵水輪機(jī)課件

四、繪制水泵水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線水泵水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線可分別按水輪機(jī)工況和水泵工況依模型試