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1、广州蓄能水电厂水泵水轮机结构介绍肖苏平一.简介广州蓄能水电厂分二期建设,一、二期工程分别安装4×300MW可逆式水泵水轮机,单机容量(发电工况300MW,总装机容量2400MW。一期(称A厂工程于1994年全部建成。二期(称B厂工程于1999年全部建成。一、二期工程于2000年3月全部投产。8×300MW机组投产后,已成为当今世界最大的抽水蓄能电厂。可逆式水泵水轮机在抽水、发电起动,停机操作灵活方便,在电网峰荷时放水发电,在低谷负荷时利用系统多余的电能抽水,在电网中起到了填谷调峰的积极作用,使系统中的所有各种电站的负荷趋于均匀,提高了整个电力系统的经济运行。本电站
2、两期工程共装设八台可逆式水泵水轮机。每台机组设备包括:水泵水轮机、调速系统、进水球阀、尾水事故闸门以及相应的操作控制系统,各种连接管路、阀门、管件、表计、自动化元件、控制电缆、备品、专用工具、实验设备等。A厂水泵水轮机由法国Neyrpic公司承制、供货,B厂由德国Voith承制、供货。电站工程主要特征数据如下:上库水位:正常蓄水位816.8m最低蓄水位797.0m下库水位:正常蓄水位287.4m最低蓄水位275.0m电站毛水头:最大水头541.8m额定水头522.0m最小水头509.6m二.水泵水轮机基本参数水泵水轮机为竖轴单级、可逆、法兰西斯式,具有可调导水机构
3、,与电动发电机轴直接连接。A、B厂水泵水轮机主要参数如下:A厂B厂额定转速:水轮机工况500r/min500r/min水泵工况500r/min500r/min旋转方向(俯视:水轮机工况为顺时针水泵工况为反时针转轮直径:进口直径3886mm3802mm出口直径2312mm2090mm额定出力:水轮机工况306MW308MW水泵工况330MW330MW水轮机最大出力:306MW352MW水轮机额定流量:62.88m/s65.95m/s水轮机最大流量:68.7m/s72.92m/s水泵最大流量:60.03m/s57.3m/s水泵最小流量:53.73m/s50.6m/s水
4、泵水轮机总重:450t转动惯量GD2:3600t.m2轴向最大水推力:正常运行时,水轮机工况1500kN水泵工况1500kN过渡工况时,最大向上3600kN最大向下4800kN蜗壳进水方向:与厂房纵向中心线成65º角最大飞逸转速:稳态700r/min690r/min瞬态725r/min725r/min安装高程:205m205m最小淹没深度:-70m-70m三.水泵水轮机结构水泵水轮机为单级、立轴、混流可逆式,电动发电机为悬吊式,主轴有三个径向导轴承荷一个推力轴承。水导轴承布臵在主轴密封德上方,下导轴承布臵在电动发电机下机架上,上导轴承布臵在推力轴承上方,推力轴承布
5、臵在电动发电机上机架上。水泵水轮机由转轮、主轴、导轴承、主轴密封、座环、蜗壳、顶盖、底环、泄流环(基础环、止漏环(迷宫环、抗磨板、导叶及其操作机构、机坑里衬、机坑内环形吊车、尾水管等组成。水泵水轮机的拆装采用中拆方式。水泵水轮机所有可拆部件包括转轮、主轴(包括中间轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导叶、导叶接力器、导水机构、主轴密封装臵等。根据设备的结构特点和习惯,我们将水泵水轮机分成三大部分,即:转动部分,固定部分和埋入部分。下面就机组的各个部件的构成和作用分别作简要介绍。1.转动部分转动部分及其相关部件主要包括:转轮、主轴、中间轴、主轴密封、水导轴承等。转动部分是
6、机组的核心组成部分,是水能转换成机械能/电能的关键设备。1.1.转轮转轮是实现水能转换的主要部件,它将大部分水能转换成转轮的旋转机械能,并通过水轮机主轴传递给发电机主轴及其转子,所以它是水轮机的主体,水轮机转轮的设计和制造水平,是水轮机质量的主要标志。转轮由上冠、叶片(9片、下环和泄水锥焊接而成,材料16Cr5Ni不锈钢,重量34t。转轮与上方的顶盖及下方底环和相邻的导叶形成完整的水流通道,作用是将水能/机械能转换成机械能/水能。可逆式水泵水轮机的转轮要适应两种工况的要求,其特征形状与离心泵更为相似。高水头转轮的外形十分扁平,其进口直径与出口直径的比率为2:1或更
7、大,转轮进口宽度(导叶高度在直径的10%以下;叶片数少但叶片薄而长,包角很大,能到180°或更高。很多混流可逆式机组都使用6~7个叶片,近年来为向更高水头发展,使用到8~9片。因为可逆式机组的过流量相对较小,水轮机工况进口处叶片角度只有10°~12°,为改善水轮机和水泵工况的稳定性,叶片出口边经常作成有后倾角,而不是在一个垂直面上。1.2.主轴/中间轴主轴是水轮机的重要部件之一。其作用是承受水轮机转动部分的重量及轴向水推力所产生的拉力,同时传递转轮产生的扭矩。可概括的说成,水轮机主轴要同时承受拉、扭及径向力的综合作用。水轮机主轴主要由上、下法兰及轴身三部分组成,上
8、端与中间轴
