水泵水轮机
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第七章 水泵水轮机
三、可逆式水泵水轮机的类型
可逆式水泵水轮机是利用反击式水轮机刚性叶片的可 逆性质，即当发电机作为电动机反方向旋转时，便可使水 轮机作为水泵运行而进行抽水。 现代应用的水泵水轮机按应 用水头和水流在转轮中运动状态 的不同也分为混流式、斜流式和 轴流式三种： 1．混流式水泵水轮机 混流式水泵水轮机最早于1931 年在意大利的拉格、拜顿 (LagoBaiton)电站上应用，其单机 容量仅有8000kW。
3．混流式水泵水轮机的水力起动 混流式水泵水轮机在水轮机工况下的起动方式和普通 水轮机一样，可先缓慢开启导叶以利用水力矩起动。 图7－4的实例中，在转轮外缘的下面有一空腔9，导 叶间隙的漏水经孔口可流人该空腔，然后由排水管10排至集 水井中，在图7—5中也有类似的装置。
第七章 水泵水轮机
第七章 水泵水轮机
二、斜流式水泵水轮机
1．斜流式水泵水轮机的结构特点 2．斜流式水泵水轮机的特性 单速斜流式水泵 水轮机在水轮机工况 和水泵工况的运行示 意图，以及转轮进、 出口速度三角形，如 图7—10所示。
第七章 水泵水轮机
图7—11、图7—12给出了我国生产的XNl一LJ一250型 双速斜流式水泵水轮机分别在水泵工况下和在水轮机工况 下的运转特性曲线。
水轮机工况
水泵工况
第七章 水泵水轮机
为了使水泵水轮机在两种工况下都有较高的效率，则 转轮的叶片应有特殊的形状，若叶片内缘的安放角做的适 当，可使水轮机最优工况下满足法向出口 ， 在水泵最优工况下满足径向人流 的条件，则上 二式便可写为：
第七章 水泵水轮机
同时调节导叶的开度，亦可使在水轮机最优工况下满 足无撞击进口，在水泵最优工况下水流出口的方向与导叶 的转角相一致，由于 ，均为转轮的外缘半径， 两者相等，所以借助导水机构便可保证：
第七章 水泵水轮机
2．斜流式水泵水轮机 斜流式水泵水轮机最早于1957年在加拿大的阿达姆一 别克第二(Sir Adam BeckNO．2)电站运行，其单机容量为 3．4万kW。
3．轴流式水泵水轮机 轴流式水泵水轮机有立式、卧式和斜向三种装置方式， 后两种适用于贯流式水泵水轮机组。
四、水泵水轮机的发展趋势
第七章 水泵水轮机
一、基本资料
1)机组台数及单机容量； 2)两种工况的特征水头和特征扬程； 3)每天抽水、发电的运行规律及运行小时数； 4)蓄能电站所允许的最大淹没深度； 5)水泵水轮机模型试验资料、特性曲线及有关的技术 经济资料。 二、机型的选择 选型时可根据工作水头范围和扬程范围在表7—1中选 择合适的机型，有时也可能有两种机型都能适用，则均应 列入比较方案予以计算。
第七章 水泵水轮机
第七章 水泵水轮机
可首先分别绘制模型转轮在两种
工况下的特性曲线，然后再经过
相应的换算便可绘制出水泵水轮 机的运转特性曲线，其形式，如 图7－8所示。
第七章 水泵水轮机
吸出高应由水泵工况控制，其计算公式通常采用与水 轮机吸出高(2－40)式相同的形式，即：
二、抽水蓄能机组的装置方式
抽水蓄能机组是抽水蓄能电站的核心设备，由于机组的 水力特性和机械结构的不同，其装置方式可分为以下三种： 1．四机分置式 2．三机直联式 图7—2为一立式装置的三机直联式机组的厂房
第七章 水泵水轮机
这种装置方式需要两套压力 水管、两个主阀和两套尾水管
3．二机可逆式 二机可逆式是由一台 水轮机和水泵两用的可逆 式水泵水轮机和一台发电 电动机组成，这种机组可 以双向旋转，它向一个方 向旋转时作发电运行，而 向另一个方向旋转时作抽 水运行。图7—3为一可逆 式机组厂房。
第七章 水泵水轮机
3．斜流式水泵水轮机的水力起动
斜流式水泵水轮机由于转轮叶片可以转动，当切换作 水泵工况运行时，可在导叶关闭后不再向转轮中充气压水， 而是采取将转轮叶片调节至关闭状态。
第七章 水泵水轮机
第四节 水泵水轮机的选择
水泵水轮机的选择是在机组台数一定的情况下主要选 择机型及其主要参数(包括转轮直径0：r，转速”和吸出高 玎5)，这和普通水泵及水轮机的选择是不同的。在选择时 要注意使两种工况都能在高效率区稳定工作，使抽水蓄能 电站有较高的综合效率并且有良好的吸水性能以减小淹没 深度。为此，就需要列出可能的方案，通过计算和综合分 析比较，选出经济合理的方案。
目前都趋于向高水头、大容量和高转速方面发展，这样 可以减少机组台数，减小机组尺寸和降低引水流量以节省电 站的造价和运行费用。
第七章 水泵水轮机
第二节 水泵水轮机的理论基础
可逆式水泵水轮机的工作原理主要是利用了反击式水 轮机的可逆性质，它在运行时有水轮机工况与水泵工况， 转轮的外缘和内缘分别为水轮机工况的进口和出口，也是 水泵工况的出口与进口，根据转轮叶片与水流的相互作用 原理便可写出两种工况下的工作力矩为：
水泵工况
第七章 水泵水轮机
有效水头和有效扬程的关系为：
第七章 水泵水轮机
第三节 水泵水轮机的结构与特性
一、混流式水泵水轮机 1．混流式水泵水轮机 的结构特点 2．混流式水泵水轮机 的特性
第七章 水泵水轮机
第七章 水泵水轮机
混流式水泵水轮机转轮的叶片是固定的，所以它在水轮 机工况下和在水泵工况下的特性是存在着矛盾的，这样就要 求在设计制造时必须通过多次试验研究，找出合理的流道形 状和翼型断面，使其特性在两种工况下都能达到最优。
第七章 水泵水轮机
第一节 抽水蓄能电站和水泵水轮机
一、抽水蓄能电站简介
抽水蓄能电站的工作是由发电工况和抽水工况组成的， 抽水蓄能机组的工作也相应的由水轮机工况和水泵工况组 成。
第七章 水泵水轮机
抽水蓄能电站根据利用水量的情况可分为两大类：一类 是纯抽水蓄能电站，它是利用一定的水量在上、下库之间循 环进行抽水和发电；另一类是混合式抽水蓄能电站，它修建 在河道上，上库有天然来水，电站内装有抽水蓄能机组和 普通的水轮发电机组，既可进行能量转换又能进行迳流发电， 可以调节发电和抽水的比例以增加峰荷的发电量。
若忽略上、下游水库的水位波动，可以认为水轮机工 况和水泵工况时的上、下游水位保持不变，即两者的毛水 头"，相同，再考虑到引水和输水管路的水头损失，则两种 工况下的工作水头和工作扬程为：
第七章 水泵水轮机
水轮机工况 水泵工况 工作水头和工作扬程的关系为：
水流在叶道中运动时是有水力损失的，由此两种工况 下的有效水头Htr和有效扬程H,p分别为： 水轮机工况
三、可逆式水泵水轮机的类型
可逆式水泵水轮机是利用反击式水轮机刚性叶片的可 逆性质，即当发电机作为电动机反方向旋转时，便可使水 轮机作为水泵运行而进行抽水。 现代应用的水泵水轮机按应 用水头和水流在转轮中运动状态 的不同也分为混流式、斜流式和 轴流式三种： 1．混流式水泵水轮机 混流式水泵水轮机最早于1931 年在意大利的拉格、拜顿 (LagoBaiton)电站上应用，其单机 容量仅有8000kW。
3．混流式水泵水轮机的水力起动 混流式水泵水轮机在水轮机工况下的起动方式和普通 水轮机一样，可先缓慢开启导叶以利用水力矩起动。 图7－4的实例中，在转轮外缘的下面有一空腔9，导 叶间隙的漏水经孔口可流人该空腔，然后由排水管10排至集 水井中，在图7—5中也有类似的装置。
第七章 水泵水轮机
第七章 水泵水轮机
二、斜流式水泵水轮机
1．斜流式水泵水轮机的结构特点 2．斜流式水泵水轮机的特性 单速斜流式水泵 水轮机在水轮机工况 和水泵工况的运行示 意图，以及转轮进、 出口速度三角形，如 图7—10所示。
第七章 水泵水轮机
图7—11、图7—12给出了我国生产的XNl一LJ一250型 双速斜流式水泵水轮机分别在水泵工况下和在水轮机工况 下的运转特性曲线。
水轮机工况
水泵工况
第七章 水泵水轮机
为了使水泵水轮机在两种工况下都有较高的效率，则 转轮的叶片应有特殊的形状，若叶片内缘的安放角做的适 当，可使水轮机最优工况下满足法向出口 ， 在水泵最优工况下满足径向人流 的条件，则上 二式便可写为：
第七章 水泵水轮机
同时调节导叶的开度，亦可使在水轮机最优工况下满 足无撞击进口，在水泵最优工况下水流出口的方向与导叶 的转角相一致，由于 ，均为转轮的外缘半径， 两者相等，所以借助导水机构便可保证：
第七章 水泵水轮机
2．斜流式水泵水轮机 斜流式水泵水轮机最早于1957年在加拿大的阿达姆一 别克第二(Sir Adam BeckNO．2)电站运行，其单机容量为 3．4万kW。
3．轴流式水泵水轮机 轴流式水泵水轮机有立式、卧式和斜向三种装置方式， 后两种适用于贯流式水泵水轮机组。
四、水泵水轮机的发展趋势
第七章 水泵水轮机
一、基本资料
1)机组台数及单机容量； 2)两种工况的特征水头和特征扬程； 3)每天抽水、发电的运行规律及运行小时数； 4)蓄能电站所允许的最大淹没深度； 5)水泵水轮机模型试验资料、特性曲线及有关的技术 经济资料。 二、机型的选择 选型时可根据工作水头范围和扬程范围在表7—1中选 择合适的机型，有时也可能有两种机型都能适用，则均应 列入比较方案予以计算。
第七章 水泵水轮机
第七章 水泵水轮机
可首先分别绘制模型转轮在两种
工况下的特性曲线，然后再经过
相应的换算便可绘制出水泵水轮 机的运转特性曲线，其形式，如 图7－8所示。
第七章 水泵水轮机
吸出高应由水泵工况控制，其计算公式通常采用与水 轮机吸出高(2－40)式相同的形式，即：
二、抽水蓄能机组的装置方式
抽水蓄能机组是抽水蓄能电站的核心设备，由于机组的 水力特性和机械结构的不同，其装置方式可分为以下三种： 1．四机分置式 2．三机直联式 图7—2为一立式装置的三机直联式机组的厂房
第七章 水泵水轮机
这种装置方式需要两套压力 水管、两个主阀和两套尾水管
3．二机可逆式 二机可逆式是由一台 水轮机和水泵两用的可逆 式水泵水轮机和一台发电 电动机组成，这种机组可 以双向旋转，它向一个方 向旋转时作发电运行，而 向另一个方向旋转时作抽 水运行。图7—3为一可逆 式机组厂房。
第七章 水泵水轮机
3．斜流式水泵水轮机的水力起动
斜流式水泵水轮机由于转轮叶片可以转动，当切换作 水泵工况运行时，可在导叶关闭后不再向转轮中充气压水， 而是采取将转轮叶片调节至关闭状态。
第七章 水泵水轮机
第四节 水泵水轮机的选择
水泵水轮机的选择是在机组台数一定的情况下主要选 择机型及其主要参数(包括转轮直径0：r，转速”和吸出高 玎5)，这和普通水泵及水轮机的选择是不同的。在选择时 要注意使两种工况都能在高效率区稳定工作，使抽水蓄能 电站有较高的综合效率并且有良好的吸水性能以减小淹没 深度。为此，就需要列出可能的方案，通过计算和综合分 析比较，选出经济合理的方案。
目前都趋于向高水头、大容量和高转速方面发展，这样 可以减少机组台数，减小机组尺寸和降低引水流量以节省电 站的造价和运行费用。
第七章 水泵水轮机
第二节 水泵水轮机的理论基础
可逆式水泵水轮机的工作原理主要是利用了反击式水 轮机的可逆性质，它在运行时有水轮机工况与水泵工况， 转轮的外缘和内缘分别为水轮机工况的进口和出口，也是 水泵工况的出口与进口，根据转轮叶片与水流的相互作用 原理便可写出两种工况下的工作力矩为：
水泵工况
第七章 水泵水轮机
有效水头和有效扬程的关系为：
第七章 水泵水轮机
第三节 水泵水轮机的结构与特性
一、混流式水泵水轮机 1．混流式水泵水轮机 的结构特点 2．混流式水泵水轮机 的特性
第七章 水泵水轮机
第七章 水泵水轮机
混流式水泵水轮机转轮的叶片是固定的，所以它在水轮 机工况下和在水泵工况下的特性是存在着矛盾的，这样就要 求在设计制造时必须通过多次试验研究，找出合理的流道形 状和翼型断面，使其特性在两种工况下都能达到最优。
第七章 水泵水轮机
第一节 抽水蓄能电站和水泵水轮机
一、抽水蓄能电站简介
抽水蓄能电站的工作是由发电工况和抽水工况组成的， 抽水蓄能机组的工作也相应的由水轮机工况和水泵工况组 成。
第七章 水泵水轮机
抽水蓄能电站根据利用水量的情况可分为两大类：一类 是纯抽水蓄能电站，它是利用一定的水量在上、下库之间循 环进行抽水和发电；另一类是混合式抽水蓄能电站，它修建 在河道上，上库有天然来水，电站内装有抽水蓄能机组和 普通的水轮发电机组，既可进行能量转换又能进行迳流发电， 可以调节发电和抽水的比例以增加峰荷的发电量。
若忽略上、下游水库的水位波动，可以认为水轮机工 况和水泵工况时的上、下游水位保持不变，即两者的毛水 头"，相同，再考虑到引水和输水管路的水头损失，则两种 工况下的工作水头和工作扬程为：
第七章 水泵水轮机
水轮机工况 水泵工况 工作水头和工作扬程的关系为：
水流在叶道中运动时是有水力损失的，由此两种工况 下的有效水头Htr和有效扬程H,p分别为： 水轮机工况