超高水头水泵水轮机型式及比转速选择(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-30 原文发表:2007-06-30 人气:1

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水泵比转速nsp是反映机组技术和经济性能的综合参数。在一定的水头和功率条件下，提高机组比转速，能减小机组尺寸、减轻机组重量、降低电站总造价。但nsp值的提高也受到厂房允许挖深、机组设计制造、强度、振动、空蚀、泥沙磨蚀等因素的限制。长泰抽水蓄能电站水泵的比转速宜选在35 m。m3／s左右。

福建省院1994年统计了国外14个400～500 m水头的抽水蓄能电站资料，按水泵比转速年增长率为1.21%进行修正，提出了1998年推荐单级水泵水轮机比转速计算公式为nsp=524.47 H-0.435p，长泰电站水头849～880 m，动扬程871～882 m时对单级水泵的比转速计算得nsp＝27.59 m。m3／s，显然该比转速偏低，这是因为水泵扬程太高的缘故。过低的比转速会使转轮形状变得扁平，流道窄长，在高水头下流道内流速过高导致水力损失增大，同时转轮顶盖的摩擦损失和止漏环漏水损失也随比转速的减小而增大，所以根据长泰电站水头和扬程的特点，选用2级水泵水轮机时，水泵比转速可提高至37.3 m。m3／s。

可逆式水泵水轮机的空蚀性能由水泵工况控制，因此在确定蓄能电站水泵水轮机的安装高程时，若能满足水泵工况的空蚀性要求，则必然能满足水轮机工况的空蚀性能要求。随着水泵工况比转速的提高，其空蚀性能会变的较差，为满足水泵空蚀性能的要求机组应有更大的淹没深度。

笔者也用国内外对混流可逆式水泵水轮机的不同的统计公式对长泰抽水蓄能机组分别进行了单级和2级水泵水轮机的水泵比转速计算，计算结果见表1。

表1　按不同统计公式计算长泰抽水蓄能电站水泵比转速汇总

公式来源计算公式单级[水泵扬程Hp／m 比转速nsp／(m。m3／s) 比速系数kp=nsp。H3／4p] 双级[水泵扬程Hp／m 比转速nsp／(m。m3／s) 比速系数kp=nsp。H3／4 ]
北京院(1970～1977年) nsp＝999H-0.5838p 871 19.19 3 077 435.5 28.77 2 743
北京院(1978～1985年) nsp＝1 714H-0.6565p 871 20.13 3 227 435.5 31.73 3 025
清华大学 nsp＝600／Hp 871 20.33 3 259 435.5 28.75 2 741
清华大学(1954～1984年) nsp＝(171-0.128Hp)/(3.56) 871 16.72 2 681 435.5 32.38 3 087
日(深栖俊)1970年 nsp＝(400)/(Hp 30) 20 871 20.44 3 277 435.5 20.86 1 989
东芝公司(最大) nsp＝4 000H-3／4p 871 24.95 4 000 435.5 41.96 4 000
富士公司(最大) nsp＝856H-0.5p 871 29.0 4 649 435.5 41.02 3 911
美R。stelzer(1977年最大) nsp＝750H-0.5p 871 25.41 4 074 435.5 35.94 3 426
福建院推荐公式 nsp＝524.47H-0.435p 871 27.59 4 423 435.5 37.30 3 556

由表1可以看出，采用不同的计算公式，相应于长泰抽水蓄能电站采用2级水泵水轮机，其比转速范围为21～42 m。m3／s。可初步将其划分为3个档次即比转速低于30 m。m3／s的为低档，35 m。m3／s左右的为中高档，42 m。m3／s为高限档，为确保机组安全、可靠、稳定运行，比转速不宜选高限档。但在选择机组参数时，也应达到一定的先进水平，同时也应考虑有利于降低机组造价和土建费用，以提高电站的经济效益，因此比转速宜选用中高档较为合适。根据通用电气阿尔斯通公司提供的机组参数，按比转速

公式算得nsp＝37.87 m。m3／s(式中：n为转速r／min；Qp为扬水量m3／s；Hp为最低全扬程m)，与福建省院推荐公式计算得nsp＝37.3 m。m3／s极其接近。

综合以上分析结果，初步拟定长泰抽水蓄能电站机组的额定工况扬程为871 m，采用2级可调水泵水轮机，其水泵比转速选用37.3 m。m3／s，比速系数为3 556。

5　结语

超高水头大容量水泵水轮机型式及比转速的选择，应考虑设备的制造、机组的效率、厂房的允许挖深等。采用2级可调水泵水轮机可以提高水泵比转速、提高机组效率、减少设备尺寸、可解决单级机组存在的大淹没深度和高相对流速的问题、减少土建投资等，也有利于电力系统的需要，对机组运行将更为有利。
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