水泵水轮机型式及比转速选择.doc

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1、水泵水轮机型式及比转速选择作者：福建省水利水电勘测设计研究院陈绍钢摘要：长泰抽水蓄能电站装机1800MW，最大动扬程896m，如采用单级混流可逆水泵水轮机并按统计公式计算其水泵比转速为27.59m．m3／s，显然偏低。当采用2级水泵水轮机时水泵比转速可达37.3m．m3／s，此时机组的效率可进步、尺寸减小、土建投资也可减少。2级可调导叶混流可逆水泵水轮机比不可调导叶的机组出力可进步15%；水泵起动时可封闭导叶，起动功率只有最大功率的15%，而不可调导叶的将达65%～70%。长泰抽水蓄能电站经综合比

2、较初步推荐2级可调导叶混流可逆式水泵水轮机，单机容量300MW。该种机组目前国内外尚无实例。在建的韩国一抽水蓄能电站，水头816m，装机4台，单机容量为250MW，选用2级可调导叶混流式可逆机组，将于2001年投产。关键词：水泵水轮机；比转速；超高水头；长泰抽水蓄能电站1　工程概况长泰抽水蓄能电站位于福建省漳州市长泰县陈港镇，距漳州市35km，上库位于吴田山顶部，下库利用已建活盘水库，上、下库水平间隔3887m，高差871m，电站一期装机600MW，二期再装机1200MW。2　单机容量选择电站装机

3、规模大，若采用单机容量200MW，则总装机需9台，一般情况台数多设备多土建投资也大。目前国内制造高水头大容量的抽水蓄能机组尚有困难，主机设备需从国外引进，这种水头高、单机容量大于300MW的机组在国外也较少，故一期工程初拟单机容量300MW，装机2台。3　机组机型选择电站一期净水头为849～880m，动扬程871～882m，最大动扬程与最小净水头之比为882／849＝1.039；二期工程最大动扬程与最小净水头之比为869／847＝1.058。根据电站净水头和动扬程的变幅，初拟机型为单转速混流可逆式

4、水泵水轮机。采用2级水泵水轮机可以减少转轮沉没深度，可采用较高的比转速以获得较高的效率。2级可调水泵水轮机在国外80年代初已完成模型试验，但由于结构复杂和设备价格较贵，一般要比单级可调贵30%～40%。所以尚未在实际工程中应用。90年代随着科学技术水平的进步及结构的改进，2级可调水泵水轮机在技术上的难度已逐渐减小，设备的差价也逐渐缩小，已进进实用期阶段。日立公司以为单级转轮的应用水头上限为800～900m，超过此限度后转轮的结构强度难于保证，但目前超800m水头的还未实践过。一般水头超过600～7

5、00m以上时，单级水泵水轮机效率已经较低，但由于高水头综合效率较高，700m左右仍有采用单级水泵水轮机的。采用2级水泵水轮机主要优点在于把机组每级水头降低，由于每一级水头只是总水头的一半，可以减小脉动压力；转轮圆周速度也大大降低，对转轮强度设计将更有利；转轮直径也可以减小，叶片高度可以增大，更有利于转轮叶片的加工制造；吸出高度Hs值与单级水泵水轮机相比可差15m左右，即可以进步机组安装高程15m；由于转轮直径减小，厂房总体尺寸也可减少30%左右，土建投资可大量减少。选用2级可调水泵水轮机与采用2级

6、不可调固定导叶的水泵水轮机设备相比价格约贵10%，成套机组设备约贵5%，但2级可调水泵水轮机还具有很多优点：在水轮机工况运行时，能根据系统需要调节水轮机的出力；机组可以利用超发来获得与单级可调导叶机组相同的水轮机出力，它比具有固定导叶机组出力大15%；当起动水泵时，可通过封闭导叶，起动功率仅为最大功率的15%，而采用固定导叶时起动功率可达最大功率的65%～70%。对2级以上的多级水泵水轮机，则只能采用固定式导叶。若采用多级水泵、冲击式水轮机和发电电动机的三机式机组，一般不适合大容量机组。西躲羊湖抽

7、水蓄能电站，水头841m，就采用了三机式，水泵为6级，水轮机为冲击式，单机容量为22.5MW，三机式机组会增加设备及土建投资。世界首台2级可调单转速大容量混流可逆式水泵水轮机将在韩国采用，该电站水头816m，装机容量4×250MW，计划于2001年投产。综上分析，长泰抽水蓄能电站初步推荐2级可调单转速混流可逆式水泵水轮机。4　比转速选择水泵比转速nsp是反映机组技术和经济性能的综合参数。在一定的水头和功率条件下，进步机组比转速，能减小机组尺寸、减轻机组重量、降低电站总造价。但nsp值的进步也受到厂

8、房答应挖深、机组设计制造、强度、振动、空蚀、泥沙磨蚀等因素的限制。长泰抽水蓄能电站水泵的比转速宜选在35m。m3／s左右。福建省院1994年统计了国外14个400～500m水头的抽水蓄能电站资料，按水泵比转速年增长率为1.21%进行修正，提出了1998年推荐单级水泵水轮机比转速计算公式为nsp=524.47H-0.435p，长泰电站水头849～880m，动扬程871～882m时对单级水泵的比转速计算得nsp＝27.59m。m3／s，显然该比转速偏低，这是由于水泵扬程太高的缘故。过低