國(guó)內(nèi)大型抽水蓄能電站水輪機(jī)選型研究

鄧 小 華

(中電建水電開發(fā)集團(tuán)有限公司,四川 成都 610041)

1 國(guó)內(nèi)大型抽水蓄能電站發(fā)展?fàn)顩r

由于光伏和風(fēng)電等新能源波動(dòng)性和隨機(jī)性大,不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定,需要規(guī)模足夠大的儲(chǔ)能電源來(lái)保持和調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定,大型抽水蓄能電站是最佳選擇。

抽水蓄能電站建設(shè)在我國(guó)起步較晚,首臺(tái)抽蓄機(jī)組1968年投入運(yùn)行,至今已有五十余年。20世紀(jì)90年代,我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)才逐步進(jìn)入高速發(fā)展期,進(jìn)入21世紀(jì)以后,發(fā)展更快[1],截至2023年3月底,全國(guó)已建成抽水蓄能電站總裝機(jī)容量達(dá)到4 729萬(wàn)kW,核準(zhǔn)在建抽水蓄能電站總裝機(jī)容量達(dá)到1.32億kW。“十四五”以來(lái),核準(zhǔn)的抽水蓄能電站達(dá)到68座,總裝機(jī)容量達(dá)到9 399萬(wàn)kW[2]。

2 大型抽水蓄能電站機(jī)組的特點(diǎn)

抽水蓄能電站機(jī)組根據(jù)水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的布置型式不同分為組合式和可逆式,組合式又分為四機(jī)式和三機(jī)式,可逆式機(jī)組(也稱為兩機(jī)式機(jī)組)又分為混流式(單級(jí)或多級(jí))、軸流式、斜流式和貫流式。四機(jī)式機(jī)組是最早使用的抽水蓄能機(jī)組,由單獨(dú)的抽水機(jī)和發(fā)電機(jī)組合而成,三機(jī)式機(jī)組是將一臺(tái)水泵和一臺(tái)水輪機(jī)分別連接在可以兼作電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的一端或兩端。兩機(jī)式機(jī)組是由可逆向旋轉(zhuǎn)的水輪機(jī)和可以兼作電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)成,機(jī)組正向旋轉(zhuǎn)發(fā)電,逆向旋轉(zhuǎn)抽水,也稱為可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組。

四機(jī)式機(jī)組兩套設(shè)備完全分開設(shè)置,機(jī)組和附屬設(shè)備數(shù)量多、運(yùn)行維護(hù)成本高、工作量大。三機(jī)式機(jī)組造價(jià)高,水泵運(yùn)行時(shí)需要壓縮空氣壓低水輪機(jī)尾水管水位,增加運(yùn)行維護(hù)難度和土建成本?？赡媸剿盟啓C(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小,土建工程量小、電站造價(jià)低,是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外抽水蓄能電站普遍采用的機(jī)組型式。

近年來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計(jì)手段日趨成熟,新工藝新材料的廣泛應(yīng)用,使可逆式水泵水輪機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)取得較大發(fā)展。

2.1 高水頭化

20世紀(jì)70年代以前,可逆式水泵水輪機(jī)(單級(jí)混流式)最高揚(yáng)程未超過(guò)400.0 m;1973年日本沼原抽水蓄能電站最高揚(yáng)程突破520.0 m;80年代初巴吉納·巴斯塔抽蓄電站最高水頭突破600.0 m,水泵最高揚(yáng)程突破620.0 m;1994年,保加利亞茶拉抽蓄電站最高水頭突破670.0 m,水泵最高揚(yáng)程突破700.0 m;前幾年投產(chǎn)的日本葛野川抽蓄電站最高水頭突破750.0 m,水泵最高揚(yáng)程突破770.0 m。我國(guó)已投產(chǎn)的抽蓄電站大多以500.0 m水頭段居多,近年來(lái),建成的抽蓄電站最大水頭已經(jīng)突破了700.0 m,如山西西龍池抽蓄電站最高揚(yáng)程為703.0 m,廣東陽(yáng)江抽蓄電站最高水頭700.0 m,在建的浙江烏龍山抽蓄電站最高揚(yáng)程也達(dá)到700.0 m以上。

2.2 高轉(zhuǎn)速化

水泵水輪機(jī)的工作水頭大小取決于轉(zhuǎn)輪的線速度。為了達(dá)到與水泵水輪機(jī)工作水頭相應(yīng)的轉(zhuǎn)輪線速度,需要采用較大的轉(zhuǎn)輪直徑或較高的轉(zhuǎn)速。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和加工工藝的提升,現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理論和發(fā)展方向?qū)⑥D(zhuǎn)輪直徑保持在一定范圍內(nèi)而盡量提高水輪機(jī)轉(zhuǎn)速。對(duì)水力特性而言,就需要采用較高的比轉(zhuǎn)速,但是,和常規(guī)水輪機(jī)一樣,水泵水輪機(jī)的水頭越高比轉(zhuǎn)速會(huì)越小,通常采用水泵工況下最低揚(yáng)程時(shí)的比轉(zhuǎn)速。在水泵水輪機(jī)工作水頭提高的同時(shí),比轉(zhuǎn)速的降低會(huì)導(dǎo)致水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的摩擦損失增加,運(yùn)行效率下降,因此,要盡可能不降低水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的比轉(zhuǎn)速。隨著科學(xué)技術(shù)和工藝水平的進(jìn)一步提升,可逆式水泵水輪機(jī)必將同時(shí)向高水頭和高比轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。

2.3 大容量化

20世紀(jì)70年代以后,世界范圍內(nèi)混流單級(jí)可逆式水泵水輪機(jī)單機(jī)容量不斷增大。50年代最大單機(jī)容量?jī)H為90 MW,60年代單機(jī)容量最大220 MW,70年代單機(jī)容量最大400 MW,80年代單機(jī)容量已經(jīng)能達(dá)到457 MW。目前,我國(guó)可逆式水泵水輪機(jī)單機(jī)容量以300 MW為主,技術(shù)成熟,運(yùn)行穩(wěn)定,完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。近年來(lái),國(guó)內(nèi)主要發(fā)電設(shè)備制造商已經(jīng)突破單機(jī)容量400 MW的水輪機(jī)研發(fā)和制造(廣東陽(yáng)江抽蓄),運(yùn)行可靠,水輪機(jī)效率高,正在研發(fā)制造425 MW水輪機(jī)(浙江天臺(tái)抽蓄)。

2.4 高性能化

可逆式水泵水輪機(jī)的高水頭、高轉(zhuǎn)速和大容量發(fā)展,對(duì)水輪機(jī)的材料強(qiáng)度、水輪機(jī)振動(dòng)噪音水平和設(shè)備疲勞損害等提出了更加嚴(yán)格的要求。目前在國(guó)內(nèi)外普遍采用CFD技術(shù)(流體分析技術(shù))實(shí)施從蝸殼進(jìn)口到尾水管出口全流體斷面設(shè)計(jì),CFD技術(shù)的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)水輪機(jī)整體工況最優(yōu)。CFD在給出計(jì)算條件和流道形狀后,能夠快速獲得壓力和流速分布?？梢匀鞯澜馕鑫菜?、轉(zhuǎn)輪、活動(dòng)導(dǎo)葉、座環(huán)(含固定導(dǎo)葉)、蝸殼等數(shù)據(jù)。在實(shí)際工程中,通過(guò)對(duì)流體的反復(fù)解析能夠準(zhǔn)確高效地確定流道和葉片的形狀、預(yù)測(cè)汽蝕程度和水輪機(jī)的效率,實(shí)現(xiàn)高性能化。

2.5 高可靠性

為提高可逆式水泵水輪機(jī)的可靠性,國(guó)內(nèi)外主要發(fā)電設(shè)備制造商都可以在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)水泵水輪機(jī)進(jìn)行真實(shí)大小相同和縮小模型的試驗(yàn),驗(yàn)證其設(shè)計(jì)性能、疲勞強(qiáng)度以及運(yùn)轉(zhuǎn)的耐久性。主要包括真實(shí)揚(yáng)程試驗(yàn)、主軸密封裝置試驗(yàn)和機(jī)組調(diào)相漏氣量試驗(yàn)等。通過(guò)這些試驗(yàn),確保了出廠的水輪機(jī)均具有真實(shí)的較高的運(yùn)行可靠性。

2.6 變速水輪機(jī)

為了滿足新型大電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量和水輪機(jī)更短反應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)越來(lái)越高的要求,大容量的變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)正在逐步投入實(shí)際應(yīng)用。變速發(fā)電電動(dòng)機(jī)相較于恒速發(fā)電電動(dòng)機(jī),可以在一定范圍內(nèi)使水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)速連續(xù)變化,從而達(dá)到水泵工況和水輪機(jī)工況下在較大流量和水頭的變化范圍內(nèi)都具有很高的運(yùn)行效率,滿足更大的功率變化和更寬的揚(yáng)程/水頭變幅。如在建中的河北豐寧抽水蓄能電站(二期)已經(jīng)采用大容量變速可逆式水泵水輪機(jī)(單機(jī)300 MW)[3]。

3 大型抽水蓄能電站水輪機(jī)選型要點(diǎn)

3.1 大型水泵水輪機(jī)的選型原則

(1)水泵水輪機(jī)機(jī)型選擇應(yīng)根據(jù)發(fā)電水頭/抽水揚(yáng)程、運(yùn)行特點(diǎn)及設(shè)計(jì)制造水平等因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后來(lái)確定。發(fā)電水頭特征值包括最大水頭、最小水頭、平均水頭和額定水頭等,抽水揚(yáng)程特征值包括最大揚(yáng)程和最小揚(yáng)程。

(2)水輪機(jī)臺(tái)數(shù)和單機(jī)容量的選擇應(yīng)在分析研究、充分考慮所有影響因素的基礎(chǔ)上,擬定多個(gè)組合方案(至少不少于3個(gè)),經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定,水輪機(jī)臺(tái)數(shù)大于兩臺(tái),一般選偶數(shù)。

(3)額定水頭選擇應(yīng)考慮水頭/揚(yáng)程變幅、水輪機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和效率等因素。水頭變幅較大的抽水蓄能電站,額定水頭應(yīng)大于或等于算術(shù)平均水頭;水頭變幅較小的抽水蓄能電站,額定水頭應(yīng)小于算術(shù)平均水頭或加權(quán)平均水頭[4]。

(4)水泵工況最大入力的選擇,應(yīng)在發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)容量平衡的基礎(chǔ)上考慮電網(wǎng)正常的頻率變化范圍及模型換算至原型時(shí)可能存在的偏差。

(5)水輪機(jī)臺(tái)數(shù)的選擇,應(yīng)充分考慮電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)電站在汛期和非汛期運(yùn)行輸出功率、水輪機(jī)運(yùn)行方式和大修時(shí)間的要求,以及在電網(wǎng)中所占的比重。

(6)水輪機(jī)的選擇必須綜合考慮水輪機(jī)設(shè)備招標(biāo)條件、行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平和潛在制造商的生產(chǎn)能力。

3.2 水輪機(jī)型式和單機(jī)容量選擇

(1)水輪機(jī)型式的選擇。水頭/揚(yáng)程高于800.0 m時(shí),宜選擇組合式水輪機(jī)或多級(jí)式水泵水輪機(jī);水頭/揚(yáng)程為50.0～800.0 m時(shí),宜選擇單級(jí)混流式水泵水輪機(jī);水頭/揚(yáng)程低于50.0 m時(shí),宜根據(jù)實(shí)際情況,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇混流式、軸流式或者貫流式水泵水輪機(jī)。

(2)單機(jī)容量范圍的確定。目前我國(guó)已建和在建抽水蓄能機(jī)組單機(jī)容量以300 MW為主,國(guó)外單機(jī)容量最大已經(jīng)達(dá)到475 MW。近年來(lái)國(guó)產(chǎn)單機(jī)容量有進(jìn)一步增大的趨勢(shì),已有投產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)機(jī)組單機(jī)容量達(dá)到400 MW,在建國(guó)產(chǎn)機(jī)組單機(jī)容量最大達(dá)到425 MW。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和工程實(shí)例表明,單機(jī)容量一般以25 MW作為一個(gè)數(shù)量級(jí)進(jìn)行遞增。隨著自主開發(fā)和蓄能機(jī)組國(guó)產(chǎn)化需求的進(jìn)一步提升,國(guó)內(nèi)制造商的生產(chǎn)制造周期和制造難度等因素在單機(jī)容量選擇時(shí)應(yīng)引起高度重視。

(3)額定水頭的選擇。抽水蓄能電站額定水頭是衡量水輪機(jī)特性的一個(gè)重要參數(shù),對(duì)抽水蓄能電站在電網(wǎng)中的作用及水輪機(jī)的運(yùn)行影響很大,必須嚴(yán)格控制最小水頭和最大水頭的變幅。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式分析可得,額定水頭應(yīng)盡可能靠近平均水頭,上限不高于平均水頭4%,下限不低于平均水頭1%。提高額定水頭可以改善水泵水輪機(jī)的運(yùn)行效率,使水輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的范圍擴(kuò)大,有利于水輪機(jī)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 主要特性參數(shù)選擇

與常規(guī)水輪機(jī)不同,水泵水輪機(jī)國(guó)內(nèi)外制造商都沒(méi)有成形的型譜系列,常規(guī)水輪機(jī)的設(shè)計(jì)方法在項(xiàng)目設(shè)計(jì)前期不能完全適應(yīng)水泵水輪機(jī)設(shè)計(jì)。

3.3.1 設(shè)計(jì)基本假定及初始條件

(1)確定各特征參數(shù)。水頭(揚(yáng)程)、流量、出力(入力)、效率。

(2)流道損失。計(jì)算流道水頭損失時(shí),引入損失系數(shù)KQ,計(jì)算損失水頭公式:

hf=KQQ2

式中hf為流道損失,m;KQ為流道損失系數(shù)。

(3)水輪機(jī)出力與入力基本計(jì)算。

水輪機(jī)出力:Nt=9.81QtHtηt

水泵入力:Np=9.81QpHp/ηP

3.3.2 特性參數(shù)估算

(1)水輪機(jī)工況參數(shù)估算。發(fā)電機(jī)及水輪機(jī)效率初步擬定:參照已經(jīng)運(yùn)行的水輪機(jī),初步擬定水輪機(jī)效率。據(jù)統(tǒng)計(jì),水泵工況效率平均為0.92,水輪機(jī)工況效率平均為0.90,發(fā)電電動(dòng)機(jī)的效率平均為0.98,在具體計(jì)算時(shí),可以根據(jù)情況分別擬定在最小水頭、額定水頭和最大水頭時(shí)的效率。水輪機(jī)額定工況:如果系統(tǒng)沒(méi)有超出力的要求,額定水頭下的水輪機(jī)出力即為額定出力。

(2)水泵工況參數(shù)估算。水泵工況最大入力計(jì)算:按充分利用電機(jī)的原則,發(fā)電機(jī)視在功率約等于電動(dòng)機(jī)視在功率,并留有一定的余量,目前一般按水泵工況電動(dòng)機(jī)預(yù)留3%～5%的裕量來(lái)考慮。水泵最小揚(yáng)程工況:一般情況下,水泵工況最小入力發(fā)生在水泵工況最低揚(yáng)程時(shí)。

(3)比轉(zhuǎn)速估算與水輪機(jī)轉(zhuǎn)速確定。水泵比轉(zhuǎn)速:基于不同的數(shù)學(xué)模型,目前國(guó)內(nèi)外有多個(gè)比轉(zhuǎn)速常用計(jì)算公式,有北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院、清華大學(xué)、東方電氣集團(tuán)公司、哈爾濱電氣集團(tuán)公司、東芝公司等不同的計(jì)算公式。計(jì)算值相差較大,在實(shí)際選擇時(shí),可以初步選取幾個(gè)公式計(jì)算結(jié)果的平均值,再與相似電站參數(shù)水平進(jìn)行比較后初定。水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速:與水泵比轉(zhuǎn)速選擇相同。水輪機(jī)轉(zhuǎn)速:分別用水輪機(jī)工況和水泵工況計(jì)算出的比轉(zhuǎn)速,利用同步轉(zhuǎn)速公式計(jì)算出同步轉(zhuǎn)速范圍,選取不同的同步轉(zhuǎn)速與類似電站進(jìn)行方案比較,確定最終水輪機(jī)轉(zhuǎn)速,該轉(zhuǎn)速必須滿足發(fā)電電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。

(4)轉(zhuǎn)輪直徑。當(dāng)水泵比轉(zhuǎn)速、水輪機(jī)轉(zhuǎn)速和額定水頭確定后,就可以確定轉(zhuǎn)輪直徑以及進(jìn)出水邊直徑比值。

(5)吸出高度選擇。水泵水輪機(jī)吸出高度計(jì)算國(guó)內(nèi)外也有多個(gè)常用計(jì)算公式,主要基于不同的空蝕系數(shù)數(shù)學(xué)模型,同樣有北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院、清華大學(xué)、東方電氣集團(tuán)公司、哈爾濱電氣集團(tuán)公司、東芝公司等不同的計(jì)算公式,計(jì)算值相差較大。同理,可以初步選取幾個(gè)公式計(jì)算結(jié)果的平均值,再與相似電站參數(shù)水平進(jìn)行比較后初定。吸出高度值必須在土建工程招標(biāo)前確定,進(jìn)而確定廠房位置和水道系統(tǒng)的布置。

3.3.3 主要結(jié)構(gòu)尺寸選取

主要結(jié)構(gòu)尺寸包括蝸殼尺寸和尾水管尺寸,蝸殼尺寸有:進(jìn)口直徑Ds、進(jìn)口中心與水輪機(jī)中心距R以及蝸殼其他尺寸(如蝸殼四個(gè)平面軸向外殼至蝸殼中心的距離L+x、L-x、L+y、L-y);尾水管尺寸有:導(dǎo)葉中心圓直徑、安裝高程至尾水管地板高、水輪機(jī)中心到尾出口長(zhǎng)度、尾水管出口寬、尾水管出口高等。蝸殼進(jìn)口直徑Ds和蝸殼進(jìn)口中心與水輪機(jī)中心距R可通過(guò)相應(yīng)公式計(jì)算獲得,其余尺寸可通過(guò)蝸殼尺寸計(jì)算表和尾水管尺寸計(jì)算表中相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲得。

3.3.4 初步選型計(jì)算說(shuō)明

水泵水輪機(jī)選型參數(shù)水平不能取得太高,水輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性應(yīng)放在首位,特別是水頭高、水頭變幅較大或泥沙含量較多的電站,應(yīng)謹(jǐn)慎考慮。一般的做法是在項(xiàng)目前期就和潛在的制造商進(jìn)行技術(shù)交流,共同討論參數(shù)確定。吸出高度選擇應(yīng)留有一定的裕量,特別是長(zhǎng)尾水管的水力損失應(yīng)充分考慮。確定制造商后,應(yīng)根據(jù)最終的設(shè)計(jì)參數(shù)重新進(jìn)行復(fù)核計(jì)算[5]。

4 某大型抽水蓄能電站水輪機(jī)比選實(shí)例

某規(guī)劃抽水蓄能電站位于廣西自治區(qū)北部山區(qū),樞紐建筑物由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房、下水庫(kù)組成。上水庫(kù)為新建人工庫(kù),初擬正常蓄水位784.0 m,死水位749.5 m,設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)庫(kù)容706萬(wàn)m3。下水庫(kù)為一天然河谷內(nèi)筑壩成庫(kù),多年平均流量4 m3/s,初擬正常蓄水位336.5 m,死水位311.0 m,調(diào)節(jié)庫(kù)容868萬(wàn)m3。初擬采用一洞四機(jī)布置方式,電站廠房采用中部式布置方案,設(shè)置下游調(diào)壓室。電站平均水頭438.0 m,發(fā)電最大/最小水頭473.0 m/403.5 m,水泵抽水最大/最小揚(yáng)程480.0 m/405.0 m。上下水庫(kù)進(jìn)/出水口間輸水系統(tǒng)水平距離約為2 643.0 m,距高比(L/H)約為6.03。

本文采用國(guó)內(nèi)某主要電力設(shè)備制造商的比轉(zhuǎn)速和比速系數(shù)計(jì)算公式。(公式略)

當(dāng)電站采用單機(jī)300 MW方案時(shí),參考水泵水輪機(jī)統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn),水輪機(jī)工況額定水頭430.0 m,比轉(zhuǎn)速nst約在108.0～128.0 m·kW范圍內(nèi),比速系數(shù)Kt約在2240～2654范圍內(nèi)。根據(jù)比轉(zhuǎn)速范圍計(jì)算出轉(zhuǎn)速范圍在382～452 r/min之間,可選取的同步轉(zhuǎn)速為428.6 r/min。此時(shí)水輪機(jī)的額定比轉(zhuǎn)速為121.1 m·kW,比速系數(shù)為2 511.3,比轉(zhuǎn)速水平處于合理的統(tǒng)計(jì)位置內(nèi)的中上水平。

當(dāng)電站采用單機(jī)350 MW方案時(shí),根據(jù)比轉(zhuǎn)速范圍計(jì)算出轉(zhuǎn)速范圍在352～419 r/min之間,可選取的同步轉(zhuǎn)速為375 r/min。此時(shí),水輪機(jī)的額定比轉(zhuǎn)速為114.5 m·kW,比速系數(shù)為2 373.3,比轉(zhuǎn)速水平處于合理的統(tǒng)計(jì)位置的中等水平。

水泵工況時(shí),在最小揚(yáng)程Hpmin=405.0 m時(shí),最大流量比轉(zhuǎn)速ns范圍約34～40 m·m3/s,比速系數(shù)Kp在3 070～3 661范圍內(nèi)。當(dāng)水輪機(jī)選用300 MW-428.6 r/min的方案時(shí)的最大流量比轉(zhuǎn)速水平高于統(tǒng)計(jì)水平;當(dāng)水輪機(jī)選用350 MW-375 r/min的方案時(shí)的最大流量比轉(zhuǎn)速水平,與國(guó)內(nèi)同水頭段電站更接近,處在更加合理的范圍內(nèi)。同時(shí),在水泵運(yùn)行時(shí),350 MW-375 r/min方案的流量變化更小,更有利于水輪機(jī)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)以上分析結(jié)果,該抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)最終選擇了350 MW-375 r/min方案,電站總裝機(jī)規(guī)模1 400 MW。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)當(dāng)前國(guó)內(nèi)大型抽水蓄能電站發(fā)展迅速,水泵水輪機(jī)呈現(xiàn)高水頭、大容量發(fā)展趨勢(shì),水輪機(jī)的選型越來(lái)越重要。

(2)大型抽水蓄能電站水輪機(jī)主要有6大特點(diǎn),水輪機(jī)的選型必須結(jié)合這6大特點(diǎn),遵循選型的基本原則,多方面比選水輪機(jī)單機(jī)容量,科學(xué)合理地選擇水輪機(jī)臺(tái)數(shù)和主要特征參數(shù)。

(3)大型抽水蓄能電站水輪機(jī)選型要充分運(yùn)用現(xiàn)代化先進(jìn)科學(xué)技術(shù),如CFD技術(shù)(流體分析技術(shù))和三維CAD技術(shù)等,重點(diǎn)是分析水輪機(jī)工況和水泵工況的水流、壓力、變形等參數(shù)變化,找出最佳組合方式,實(shí)現(xiàn)水泵水輪機(jī)效率最科學(xué)合理。

(4)在大型抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)選型實(shí)例中,要選擇2～3個(gè)不同理論路徑的公式,分別計(jì)算水輪機(jī)工況時(shí)的比轉(zhuǎn)速nst、比速系數(shù)Kt和水泵工況時(shí)的比轉(zhuǎn)速nsp、比速系數(shù)Kp。然后初步選擇這些公式計(jì)算結(jié)果的平均值,和相似抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)參數(shù)水平進(jìn)行比較后選定設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)速和比速系數(shù)。

(5)事實(shí)表明,對(duì)大型抽水蓄能電站機(jī)組選型進(jìn)行深入研究非常必要,將會(huì)對(duì)抽水蓄能電站的工程設(shè)計(jì)、機(jī)組研發(fā)、新技術(shù)應(yīng)用、理論創(chuàng)新和前沿科技的探索提供非常有價(jià)值的科學(xué)依據(jù),從而進(jìn)一步提高我國(guó)大型抽水蓄能電站的開發(fā)和運(yùn)行水平,更好地為新型電力生產(chǎn)服務(wù)。