可逆式水力机械研究综述

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摘 要：从可逆式机组的类型、可逆式水力机械的发展趋势、可逆式机组存在的问题、可逆式水力机械的应用及研究现状这几个方面对我国可逆式流体机械进行了探讨并作出了总结。

关键词：可逆式流体机械、可逆式机组、抽水蓄能电站、存在问题

一、可逆式水力机械的类型

可逆式水力机械是抽水蓄能电站最主要的设备，和常规水轮机一样，可以设计成混流式、斜流式、轴流式和贯流式等多种型式。在应用中，混流式可逆式水力机械占绝大多数，从工作水头30～40m直到600～700m范围内都能使用，且大多应用在高水头范围；斜流可逆式水力机械主要应用于150m以下水头变化幅度较大的场合；轴流可逆式水力机械用得较少；贯流可逆式水力机械适用于潮汐电站，水头一般不超过15～20m。

二、可逆式水力机械的发展趋势

随着抽水蓄能电站的大规模兴建，可逆式水力机械技术也取得了长足的发展，特别是美国和日本等先进国家在经历上世纪70、80年代抽水蓄能技术的发展高峰期之后，可逆式水力机械的发展趋势大致可以归纳为以下几个方面：

1  提高应用水头

高水头具有以下一些优点：

⑴上下水库水位变化幅度相对值减小，使得可逆式水力机械更长时间处在较优效率区工作，从而达到最高效益；

⑵在相同功率下，通过可逆式机组的流量减小，机组尺寸也相应减小，电站造价下降；

⑶机组的转速提高，有利于提高电动发电机的效率并减小其尺寸；

⑷在同样的加工难度下，可以生产更大容量的机组，增加电站的功率；

2　增大单机容量

增大单机容量具有下述一些优点：

⑴抽水蓄能机组的调节效果得到提高；

⑵在相同电站容量下，所需用的金属材料和机械加工量会降低；

⑶在相同电站容量下，使用的机组的数目减少，可以简化电站的控制系统，从而降低电站的造价和运行费用。

3　提高转轮转速

可逆式机组的工作水头大小决定了转轮的线速度，为了达到此线速度可以使用较大的转轮直径或较高的转速，现代的设计趋势是保持一定范围的转轮直径而采用尽量高的比转速.

4  扩大运行范围

   为了降低水电总的建设成本，并进一步发挥其机动性优势，在努力稳定电网，提高供电质量的同时，力求缩短达到最大输入、输出的起动时间，最大限度地扩大负荷变化范围。在可逆式水力机械自动频率控制运行时，由于低载时转轮叶片进口易发生空蚀，历来的运行下限大约为最大功率的50%，但最近已扩大到最大功率30%的运行范围。

三、可逆式机组存在的问题

随着应用水头的提高，可逆式机组的缺点和技术困难主要包括以下一些方面：

⑴高水头单级可逆式水力机械的水力效率比中、低水头机组低；

⑵可逆式水力机械的空化性能下降，要求机组淹没深度增大；

⑶可逆式水力机械过流部件所承受的水应力增大，需要使用强度更高的材料或者改变某些部件的结构型式；

⑷机组内水压脉动趋势增大，使机组在某些工作范围内产生由水力原因引起的振动；

⑸引水系统承压增大，管道要相应增强，过渡工况的不稳定性增加，必要时需增设上游或尾水调压井。

可逆式水力机械单机容量的增大会带来一些技术困难如：转轮、顶盖、底环等可能受到运输条件限制而不得不做成分瓣结构，降低其结构刚性，同时增加制造工作量。

四、可逆式水力机械的应用及研究现状

   我国可逆式流体机械的应用起步较晚，1968年，我国首次在河北省石家庄附近的岗南水库安装了一台由日本引进的抽水蓄能可逆式机组，容量为11MW。20世纪70年代在北京郊区的密云水库安装了两台单机12MW国产的抽水蓄能可逆式机组，接着在河北潘家口水库又安装了3台90MW的抽水蓄能可逆式机组。20世纪70年代末80年代中期。京津唐电网和华东电网曾进行过大规模的抽水蓄能电站的站址普查和选点踏勘工作。在江苏曾先后选择了常州西湾（150MW）、青石山（300MW），以及90年代对溧阳沙河（100MW）、宜兴铜管山（800MW）等站址进行过规划；在安徽对滁县琅琊山（400MW）、繁昌响水涧（1200MW）、六安响洪甸（80MW）等站址进行过规划。

从这段时期的文献来看，研究的范围还是比较广泛的，涉及到模型试验台的建立及模型试验研究、水利性能的模拟研究、参数的优化选择和探讨、国外机组引进消化研究等

总结：综上所述，在我国大力发展抽水蓄能电站是必要的，与国外先进水平相比我国在可逆式蓄能机组及其配套设备的研究、设计、制造和材料研制等方面尚有差距。但由于后发效应，起点却较高，今年来建设的几座大型抽水蓄能电站技术已经达到世界水平

参考文献：

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[4]端润生.抽水蓄能电站建设及可逆式水泵水轮机的若干技术问题[J].水利发电

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学号：122080704027  姓名：骆亮