水泵水轮机比转速选择的认识

22 12月 2022

2022-12-22 11:23

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。与常规水轮机参数选择一样，水泵水轮机参数选择中，关键在于如何根据水电站的实际运行参数（水头、出力等），使所选择的水轮机各参数（直径、转速等），尤其是与其比转速达到最佳配合的目的。在预可研阶段，如果比转速在运行机组高与低之间时，往往困扰设计人员的选择，一般设计院根据可研设计阶段特点，采用统计设计法，分析部分已投运的抽水蓄能电站情况，结合制造厂商推荐的相关参数，初步确定抽水蓄能电站水泵水轮机比转速水平。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。

高转速化与高比转速化方向发展。现在世界上已投运的400m水头、10OMW以上的近百台大型蓄能机组中，所选用的转速都在360r／rain以上，其中最高转速为600r／rain。由于高水头低比转速水泵水轮机转轮形状像一个扁平的盘子。转轮进口（水轮机方向）高度很小且因水头高，为保证一定的强度，转轮叶片做得较厚，这些因素都使得转轮摩擦损失和迷宫漏水增加。使水泵和水轮机工况的效率下降，尤其是当水泵比转速≤30（m ・ma／s）后，其效率明显下降，当≤25（m ・m／s）则急剧下降。因此，水泵水轮机的技术发展方向之一是在提高机组工作水头（扬程）的同时尽量不降低其比转速。水泵比转速系数K）在60年代约在1000- 2500之间，到70年代，已达到2500～3200，英国的迪诺维克蓄能机组达3600。但是，提高比转速又受到电站淹没深度的限制。水轮机吸出高度值愈来愈低，如阳江、敦化、长龙山已近100米左右。另外。由于比转速的提高。使机组的振动、空蚀和噪音加剧。受力部件的应力与应变量增大，因此机组各个结构部件的刚度都要加强。

通过提高水泵水轮机比转速，可以降低机组造价，这也是制造商的追求目标。随着计算机技术的发展，材料工业、加工工艺及加工手段的进步，以及CFD和FEM技术在水泵水轮机设计方面的成熟应用，反应水泵水轮机综合技术水平的比转速值有提高的趋势，且在20世纪80年代前后提高的幅度较为明显，其后，比转速也有一定的提高，但增长幅度有限。从技术的角度考虑，水泵水轮机的设计手段、材料和加工工艺已应用到最优状态，再想有所突破，所带来的设计、材料、加工检测设备方面的研制费用在目前的科学技术水平条件下就变得不经济。因此在能够达到的技术水平情况下，不是去追求过高的比转速，而是把良好的空蚀性能和运行稳定性、可靠性放在第一位。