水泵作为水轮机运行时的选型

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（ 下 转 第４ ０ 页）
半犏 者 按Ｉ 此 娃 应 考虑 电机 效 率、 实 际年 ， ｊ 用ｅ ｌ ， Ｂ ｅ 撒 ， 否 剧计 算 将 俯 大。
这是因 为垒特 性曲 线图上 水轮 机工况 区的全 部参 数都 是用泵参 数 来表示 的 ，因此 ，为得到 水
泵作为水轮机运行时的实际效率，应将计算出来的值用泵效率值除之，即
实 际效率 ＝ （ 取至图 中 ） ／ ｑ ， （ 实际 值 ） 的理论 水头 相等 ， 即
ＨＴ 。 。 ， ＝Ｈｔ 。 。 ｔ （ ４ ）
Ｋｐ Ｉ ＝Ｋ伽（ １十ｐ）＝１ ． ２ ２ （ １十０ ． ３ ）＝１ ． ５ ８ ５
Ｋｐ Ｌ＝ＫＰ ， ＝１ ． ４ ８ ７
Ｋ ｑ ｓ ＝１ ／ √百 ＝ １ ． １ ０ ４ 比较上述参数，并参照表 ｉ 的塞 测结果，取 Ｋ ＝１ ． ４ ，Ｋ ｑ ＝ １ ． ３ ，则
Ｈｔ ＝
式中： Ｋ ０为流量比系数，采用 Ｓ ｔ ｅ ｐ ａ ａ ｏ ｆ ｆ 关系式计算时 Ｋ ０ ｓ ＝１ ／ √百。
三、水 泵选型 厦发 电出力的计 算。
对右图所示的系统，水泵作为水 轮 机 运 行 时 ，其运行 水头 为
Ｈｔ ＝Ｈ ｎ —Ｓ Ｑｔ （ １ ７ ）
式 中 ： Ｓ为管道 系统 的阻 力 系 数。 医 此 ，根 据 （ １ ４ ） 式和 （ １ ６ ） 式便 可得 水泵运 行和 水轮机运 行转
（ １ ）Ｓ ｔ ｅ ｐ ａ ｎ ｏ ｆ ｆ 关系式 ” 。Ｓ ｔ ｅ ｐ ａ ｎ ｏ ｆ ｆ 实验地观察到一台好的水泵同时也是一台 好 的水
轮机， 当两者转速相同时，其特性间有如下关系式成立 Ｈ， ／ 。 ｒＨｔ
｛Ｑ ＝Ｑ ／ （ １ ）
ｌ ｎ ¨
： ｎ， ， ．
式中； ，Ｈ ｎ 为 水泵 最高效 率 点 昕对应 的流量 ， 扬程和 比转速 。Ｑ“ Ｈ 、ｎ ， 。 为 水 泵
（ ３ ）
（ ２ ）Ｐ ｆ ｌ ｅ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｒ关 系式 】 。当 水泵叶片 无穷 多时 ，泵 的理 论 扬程与 泵作 为水轮机 运行 时
式中：Ｈｔ 。 。 表示叶片无穷多时的理论扬程或水头 ，脚标 Ｐ 、ｔ 分别表示水泵和水泵作为水轮
ｒ ２ ５ ・
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速相同时水泵扬程、流量 的计算式为
＝
Ｉ
ｎ 口
＝
是
（ 】 ８ ）
水泵 装 置示 意 图 招此可进行水泵选型。如某自压灌区Ｈ。 ＝ ８ ０ ｍ， 设 计 引水流 量 为０ ． ８ ｍ。 ／ ｓ 。考 虑到 目前 的经济情 况拟 规划两 趟管 引水 ，即 Ｑｔ ：ｏ ． ４ ｍ ／ ｓ ，管
Ｈ． ： 旦 。 Fra bibliotekｐ ｑ （ １ ２ ）
如仍假定水泵效率为０ ． ７ ～０ ． ８ ５ ，并且 ＝ ，则
Ｈｔ ＝（ ２ ． ０ ４ Ｌ ￣１ ． ３ ８ ４ ） Ｈ， ’（ １ ３ ）
（ ４ ）施咸道关系表 。上海水泵厂施咸遭对三种不同比转速的离心泵进行试验，得出三 种比转速泵的扬程、流量及比转速的关系如下表 １ 。
表 １
术 象 型 号 Ｈ＊ ／ Ｈ ｐ
１ ． 刚
１． ５ ２ ９ １ ． ４ ８ ５
Ｑｔ ／ ＱＰ
１ ． ６ 口 ３
１． ４ ６ ｌ １ ． ４ ２ ３
ｎ ； ｐ
８ １
１ ３ １ ２ ６ Ｏ
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水电部农田灌溉研究所
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ｌ ， ４ 。 ｆ 水泵作为水轮机运 行时的选型
前 富 随着生产的发展及能源的 日益紧张，充分利用点滴水能 资源 日趋重要，尤其是在高落差
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的自压灌 区，利用灌溉设旖发展小水电，不但能提高设备的利用率，同时能增加收入，提高 系统的经济性。但一般来说，这些系统规模不太，不足 以利用水轮机组进行开发，在这种情 况下，利用水泵作为水轮机运行 ，便显现出它机动，灵活的特点，同时，利用水泵作为水轮
上 ，就可以应用计算机进行优化调度。笔者曾在杭州市水利学会组织下，讲解两夭纯化调度
的基本原理 与方法 ，到会 同志均能 上 机操 作。
３ ．水库、东电站的优化调度，必须以厂内机组优化分蕊为前提，才有可嚣反 映 优化弼
度的 实际经 济效 益。 ４ ．在长期优化调度基础上，应结合面临时段的入库迳流量、供 电及供水等情 况，进 行
（ ３ ）Ｆ ｌ ｏ ｒ ｊ ａ ｎ ｃ ｉ ｃ 关系式【 】 。Ｆ ｌ ｏ ｒ ｊ ａ ｎ ｃ ｉ ｃ 给出水泵的扬程系数 和水泵作为水轮机 运 行 时的 扬程 系数 。 间的关 系如下 ｔ
／ ｎ ｐ ＝ ・ ｑ ｌ （ １ ０ ）
因１ Ｉ ＝ Ｋ 景， 代 入 可 得
ｎ ｔ ／ ｎ ， ＝ √ 玎 （ １ １ ） 式中ｔ ｎ 表示转速。若设 ｎ 。 ＝ ｎ ， ，则
更为缺乏。故在大型水 电站优化诵度的经验基础上，根据地方水库，水 电站的特点，维持现 状的设备条件下，配置一台 Ｐ Ｃ － １ ５ Ｏ Ｏ 或 一 台 小容量的微机，就能开展优化调度，是一种有 实效（ 约增加年发电量的 ２ ％以上） 、花钱少的具体措施 ，而且也提高了科学管理的水平。
２ ．对一 般文 化水平 的管理 人 员，经一 周左右 的 培训 ，在 理解 优化调 度的基 本原 理 基 础
面临时段的迳流优化运算，是作为优化运行的决策手段 ，才能使优化调度趋向于实际运行的
需求。 ５ ．分析计算的基本资料 ，对已运行的水库，水电站是现成的，唯一需测试机组效 率 及
引水的水头损失。分析计算，编制程序软件以及优化调度的实施方案 ，需要—定的人力与时 间。在运行管理方面，与往常的运行管理工作相同，唯一增加操作计算机进行优化调度，每
｛ ｌ Ｑ ｔ ＝ Ｑ 口 ／ （ ｏ ． ８ ３ ７ ￣０ ． ９ ２ ２ ） ： （ １ ． １ ９ ５ ￣１ ． ０ ８ ５ ） Ｑ 口
ｎ， ｔ ：（ ０ ． ８ ３ ７ ～ｏ ． ９ ２ ２ ） ｎ 。 ｐ
（ ２ ）
同时，Ｓ ｔ ｅ ｐ ａ ｎ ｏ ｆ ｆ 指出，如果从水泵全特性曲线图上直接读取水轮机工况区的 转矩，水头、 流量及转速，由此计算的水轮机效率比泵效率要低得多。但该值并不是水轮机的实际效率 ，
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兰、操作程序
以水库优化调度图为基础 ，根据上时段的库水位变化、工作 出力及相应工作时数等，在
面临时段所需的供水、供电要求下，输入上时段的工况变量（ 库水位、工作出力及相应 工 作 时数等） ，就可以获得面临时段的最优出力与入库迳流量 ，在计算机内给予面 临时段的供 水， 供电的平衡 ，输出面临时段内最佳的工作出力及其相应的工作时数 ，结合运行管理的经 验， 最后可以作出决策的判断 ， 使机组投入最佳的运行。一般约有ｌ Ｏ 个参变数，在 ３ ～４ 个阶段 内分别输入有关的计算程序，经 Ｐ Ｃ － １ ５ ０ ０ 机 的 运算 ，约有 ５ ～７ ａｉ ｒ ｎ 完成打印，输 出最佳 的目标 函数（ 面临时段的工作出力及其相应工作时数） ，供运行调度作 出决策的判断。
ｎ ， ｔ ／ ｎ ， ｐ 逐渐增） 】 Ｅ 。 综 台 式（ １ ） 、式 （ ８ ） 及式（ １ ２ ） 可得水 泵作 为水轮机 运行 时 的扬程 比如 下：
Ｈ ＝Ｋ， Ｈ， （ １ ４ ）
式中 Ｋ， 为 扬程 比系数 ，不 同的计 算式其 Ｋ， 的关 系如下 ：
Ｓ ｔ ｅ ｐ ａ ｎ ｏ ｆ ｆ Ｋ ：ｌ
＝５ ４ ＿ ６ ６ ２ｍ
Ｑ ｐ ＝ Ｑ ｔ ＝ 等 ３ ０ ８ ｍ Ｖ ｓ
因此 ，可选择 ２ 台３ ５ ０ Ｓ－ －７ ５ Ｂ型水泵，其参数如表 ２ 所示。
表２ ３ ５ ０ Ｓ＂ ７ ５ Ｂ水 泵性 能参数表
。
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叶 轮 外径 （ ｍｉ ｌ １ ）
３ Ｏ ６
２ ６ ４ ２ ４ Ｏ
６ Ｙ・ １ ５ Ｃ
２ ｏ ｏ Ｙ ・７ ５ ２ ５０Ｓ一 １ ４
Ｏ ． ６ ２ ９ ６
０． ６ ４１ ２ Ｏ． ６ ｛ ２ ２
由表可看 出，随着 比转速 的提 高 ，扬程 比 Ｈ。 ／ Ｈ 流量 比 Ｑ ／ Ｑ， 均 逐渐 减小 ， 但 比转速 之出
Ｈｐ ． （ ８ ）
式中ｔ Ｈ Ｔ为有限叶片时的理论扬程或水头，Ｈ 为有限叶片时的实际扬程或 水 头。设 。 ＝ ｑ ｈ ｐ 并且其取值范围为０ ． ８ ４ ～Ｏ ． ９ ２ ，另外因 Ｐ 一般在０ ． ２ ～Ｏ ． ４ 之间，故
Ｈｔ ＝（ １ ． ４ １ ８ ￣１ ． ９ ８ ４ ） Ｈｐ （ ９ ）
天约二、三次，每次约 ５ ～７ ｍｉ ｎ ，不需要增加运行管理人员。
（上接 第２ ７ 页 ）
同时若假定水泵作为水轮机运行时的效率与水泵效率相等， 即ｑ Ｉ ＝ｇ ２ ， 则单台泵发电出力为
机运行，以此来控制灌溉蚕自 § 的流速、回收多余的能量也是相当有效的。
＝， 木泵 作 为木 轮机运 行耐 的特 性 离心泵作为水轮机运行时，流体由水泵叶轮出口流入 ，引起水泵反转， 带动发电机工作。
其水头、流量，转速及功率特性取决予水泵率身的特蛙。近几十年来 ，许多学者对此均进行 过一 些研究 ，井提 出了水泵作 为水轮 机运行 时 其特性 的关系式 。
四、结 语
地方水库，水 电站一般是缺乏长系列的水文 资料 ，也映少必要的水文站，雨量站及通讯 装置等，但在 电力系统中的电力、电量平衡是较简单的，而受到灌溉影响是较显著 的，在现 有设施条件下，对地方水库，水电站的优化调度 ，有下列几点体会ｔ １ ．地方水库、水电站的人力、设备等方面均低于大、中型水电站 ，尤其在经济条 件 上
作为水轮机运行时舶流量，水头和 比转速。 为水泵作为水轮机运行时的水力效率， 可看作
与水泵的水力效率相等，并有
√百。 为水泵最高效率。通常， 离心泵的 效率为 ７ Ｏ ％～
８ ５ ，故 的取值范围为８ ３ ． ７ ％～９ ２ ． ２ ％，代人（ １ ） 式可得
ｒ
Ｈｔ ＝Ｈ √（ ０ ． ８ ３ ７ ～Ｏ ． ９ ２ ２ ） ＝（ １ ． ４ ２ ９ ￣１ ． １ ７ ６ ） Ｈｐ
机运行时的特性（ 以下同） 。 若水泵有限叶片时的扬程为 Ｈ即，叶片的滑移系数 为Ｐ，则
ＨＴ ｐ ＝Ｈｒ ｐ （ １ ＋ｐ ） （ ５ ）
又 因为
Ｈ ｒ ， ＝Ｈ √ｑ ¨
且 Ｈｒ Ⅲ ≈ Ｈｒ ｔ ＝Ｈｔ ・ ｑ ｈ
（ ６ ）
（ ７ ）
将（ ５ ） ～（ ７ ） 式代入（ ４ ） 式可得
径均 为 ５ ０ ０ ｍｍ， 管长２ ７ ０ ｍ，管道 阻 力 系数 Ｓ ＝２ １ ． ７ ０ ８ 。 由此 可得
Ｈｔ ＝Ｈ ｎ —Ｓ Ｑｔ ＝８ ０ —２ １ ． ７ ０ ８ ×０ ． ４ ＝７ ６ ． ５ ２ ７ ｍ
若 泵的 效率为８ ２ ％ ，那幺 Ｋｍ＝１ ／ ｎ＝１ ／ ｏ ． ８ ２ ＝１ ． ２ ２
・ §・
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Ｐ ｌ ｆ ｅ ｌ ｄ ｅ ｒ ｅ ｒ Ｋ “＝（ １ ＋ ｐ ） Ｋ Ｐ ｌ ｏ ｒ ｊ ａ ￣ ｃ ｉ ｃ Ｋ ＝ 。 。 对于流量，同样可写成下式，
ＱＩ ＝ＫＱ Ｑ ｐ
（ １ ５ ）
（ １ ６ ）