抽水发电两用水轮泵（水轮泵的提水机构及原理）

星光电脑为您整理了抽水发电两用水轮泵，还有水轮泵的提水机构及原理和水轮泵怎样安装，下面一起来看水轮机的工作原理吧。

抽水发电两用水轮泵

水轮泵怎样安装

水轮泵是一种以水力为动力的提水机械，早在20世纪60年代我国南方就大量推广应用。水轮泵由水轮机和泵两部分组成。水轮机的转轮与水泵的叶轮装在同一轴上，当水流向下流动时，冲击水轮机，使主轴带动水泵叶轮一起旋转，从而达到提水的目的。水轮泵结构简单，制造维修方便，运行安全可靠，便于综合利用。用于农田灌溉、发电和山区供水等。凡在山溪、河道上拦河筑坝或渠道跌水等处有水位落差的地方均可使用。其最突出的特点是无需机电动力进行提水。
水轮泵的构造和特点
水轮泵是由同轴的水轮机和水泵所组成。水轮机部分有导水装置、转轮、主轴等主要部件。水泵部分有叶轮、泵壳、泵盖及进水滤栅等主要部件。水泵装在导水装置的上方，根据抽提扬程的不同，水泵叶轮可以是轴流式、混流式或离心式。
1.水轮泵主要特点是：
(1)水轮机与水泵同轴，动力与抽水两部分结合成一体，因此无需传动设备和充水设备。
(2)水轮机与水泵的轴向力方向相反，大部分互相抵消，因此无需轴向力平衡装置。
(3)在水能资源丰富的山区丘陵地区，可利用简单工程取得足够的水头和流量。
2.水轮泵的适用范围
水轮泵工作要求取得一定的工作水头和足够的工作流量，因此水轮泵可用于山区河流坡度比较陡的地方、大型渠道的跌水处、水库的放水口或沿海地区有潮汐的河流上，用来提水灌溉或进行发电。
有些场合可通过工程措施安装水轮泵。如在河道比较弯曲或陡急的地方，可通过开挖引冰渠道的方法来安装水轮泵。当河道底坡平缓时，可在河流当中建筑拦河坝，以升高水位，取得足够的工作水头。

水轮泵的提水机构及原理

水轮泵是水轮机与离心泵结合为一体的中、小型输水泵，又称水力抽水机。它直接利用水的下落作为动力推动水轮运转。在落差大于1 米、流量大于 0.1米3/秒的河流、水库和渠道上均可安装水轮泵提水。占水轮泵绝大多数的低、中水头水轮泵（水头为20米以下）一般采用立式结构。
水轮泵中的水轮机一般为轴流式，离心泵的压出室一般采用蜗壳式。泵设在水轮机之上，整机全部淹没在水中运转，因此无需吸水管。泵和水轮机之间采用水润滑轴承。水轮泵结构简单，制造容易，操作方便，维修费用很低，不抽水时接动力输出轴可带动加工机械或小型发电机，特别适合于山区农村使用。沿海还建有利用潮汐能的水轮泵站。

抽水蓄能发电水泵水轮机钢材种类

抽水蓄能发电水泵水轮机钢材种类
机电设备是抽水蓄能电站的重要组成部分，设备选型好坏直接关系到电站安全稳定运行，和常规水电站相比抽水蓄能的水电站建设难度较大，抽水蓄能电站的整体技术要求较高，尤其是工况转换较为复杂，在机电设备的采购和管理过程中，需要重点主机设备及辅助设备的性能影响。抽水蓄能电站机电设备选型按无人值班( 少人值守) 和资产全寿命周期管理原则推行，强化机电设备全过程管控理念，充分借鉴已投运蓄能电站机电设备运维经验，提升电站机电设备水平。
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1.主机设备
厂房内安装四台立轴单级混流可逆式水泵水轮机，总装机容量1280MW（4×320MW）。电站水轮发电机通过公开招投标选用东芝水电（杭州）设备有限公司公司产品，地面开关站GIS选用厦门ABB公司产品，主变压器选用衡阳变压器厂产品，其他辅助设备也均采用国内外技术成熟、性能优良产品。设计年抽水耗电量30.28亿度，年发电量23.32亿度，以一回500kV线路接入广东电网。
（1）水泵水轮机
水泵水轮机型式为立轴、单级、混流、可逆式、可调导水机构，水泵水轮机额定转速为426.8r/min，带有金属蜗壳和弯肘型尾水管，与发电电动机通过法兰直接连接。旋转方向为：水轮机工况俯视顺时针旋转，水泵工况俯视逆时针旋转。水泵水轮机主要由：埋入部件、导水机构、转轮、主轴、水导轴承、主轴密封、导叶接力器、环行轨道及吊车、机坑踏板、油气水管路系统、监测及控制管路系统等部件组成。
埋入部件包含有尾水管、泄流环、底环、座环、蜗壳、机坑里衬、接力器基础等部件，该部件在前期水工建筑施工时完成了预埋。
导水机构由底环、顶盖、导叶、控制环、导叶拐臂、连板、偏心销、剪断销、摩擦装置、限位装置等零部件组成。其中底环为整体到货，已在座环蜗壳安装时完成了安装；顶盖分4瓣到货，在现场组装后进行安装，上止漏环安装在顶盖上；活动导叶共16个，导水机构在现场进行预装后再进行正式安装。
转轮为高镍铬不锈钢铸焊整体结构，叶片数为10个，5长5短结构；主轴为一段结构，直接与发电机下端轴进行联接；
导叶接力器：在水轮机坑+Y方位，平行布置两个油压操作、双向动作、油缸式接力器。
水泵水轮机所有可拆卸部件包括：转轮、主轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导叶、导叶接力器、导水叶操作机构、主轴密封装置等。这些部件全部采用上拆方式，即通过发电电动机定子内孔利用厂内起重机设备从机坑吊入和吊出。
主要技术参数 :
型式：立轴、单级混流可逆式水泵水轮机
转轮直径： 4290mm
水轮机工况额定输出功率： 326.5MW
水泵工况最大输入功率：      ≤331MW（已考虑允许偏差）
额定转速： 428.6r/min
稳态飞逸转速： ≤690r/min
水轮机工况额定流量：        77.65m3/s（额定水头517.4m）
水泵工况最大扬程509.08m，相应流量不小于51.76 m3/s
旋转方向：水轮机工况俯视顺时针，水泵工况为逆时针
安装高程： EL.42m（吸出高度Hs=-66m）
蜗壳型式：金属蜗壳
尾水管型式：立式弯肘型
水泵水轮机总重：           686.3t
（2）发电电动机
发电机定子由机座、铁心和线圈等部件组成，在安装间完成组装后通过厂房桥机吊入发电机机坑安装。定子机座为分瓣（2瓣）焊接结构，正16边形，外径Φ8300mm，高4515mm；定子的通风道数为78，风道高度为5mm，运转时定转子间最小气隙为37.5mm；定子铁心有336槽，整圆由24张冲片组成，共79段叠片，铁心叠压系数为0.9685。
转子由支架、磁轭、磁极、线圈、制动环等组装而成。转子安装完成后整体高5375mm，外径∅5225mm，运转时定转子间最小气隙为37.5mm。磁轭整体高3570mm，外径4363mm，磁轭分9段堆叠而成，各段又由若干环形磁轭钢板堆叠而成，环形磁轭钢板之间通过拉紧螺杆把合为一体，各段间通过通风叶片上的止口定位。每台转子挂装14个磁极。
定子主要技术参数
项           目
参         数
发电机
电动机
额定容量
356 MVA
≥331MW
额定电压(kV)
15.75kV
额定电流
13050A
额定功率因数
0.9（滞后）
0.975(吸收有功，发送感性无功)
相数
3 相
定子机座结构型式
机座分2瓣，现场拼焊整圆
绝缘等级
F/F     (定子/转子)
额定频率
50Hz
定子铁心内径
Φ5300mm
定子铁心外径
Φ6570mm
定子铁心高度
3320mm
通风道数
78
风道高度
5mm
定子冲片厚度
0.35mm
定子铁心槽深
179mm
定子冲片标准损耗
≤1.0W/kg
铁心比重
7.6Kg/dm3
旋转方向
俯视顺时针旋转
俯视逆时针旋转
频率正常变化范围
49.5Hz~50.2Hz
49.8Hz~50.5Hz
冷却方式
密封空气冷却
转子主要技术参数
磁轭高度
3570mm
磁轭外径
mm
磁极铁心高度
3320mm
磁极外径
转子高度
5375mm
定、转子间最小气隙
37.5mm
（3）进水球阀
进水球阀采用不锈钢活塞式密封环，操作介质为取其上游连接管的压力水，阀体上的活动密封环滑动面采用铝青铜堆焊，单接力器球阀，公称直径2 376mm，设计压力为780 mH2O。阀体采用高强度铸钢，活门采用用铸钢、钢板焊接结构。进水球阀上游侧设一道检修密封，下游侧设一道工作密封。不设旁通管路和旁通阀，蜗壳平压通过开启“T”形工作密封，利用活动密封和固定密封间隙进行充水平压。水压操作，液压系统配置有得电关闭和失电关闭紧急电磁阀等。
2.金属结构
电站上下水库均无溢洪道，采用潜水起旋墩竖井旋流消能泄洪洞泄洪。上水库设DN0.1m生态放水管，下水库设放水底孔，直径2米，放水底孔进口设拦污栅及事故检修闸门，出口设有PN0.8m，DN1.6m锥形阀。
输水发电系统采用一洞四机，输水隧洞直径为Φ9.2m。上、下库进／出口设4孔拦污栅，在进／出口呈直线布置。拦污栅采用活动栅，由于水库污物较少，且处于反复双向水流中，不配备清污设备。拦污栅采用临时起吊，不设永久起吊设备。在输水隧洞进口段设事故(检修)闸门井,采用平面滑动钢闸门,利用高扬程卷扬机操作，闸门在检修平台上门槽左右侧设有电动锁定装置。进出水口金属结构制造厂家为葛洲坝机电建设有限公司，启闭机制造厂家为无锡市华锦水电装备有限公司。
由于电站尾水隧洞较长，且深埋地下，每台机组尾水肘管与调压井之间设尾水事故闸门，门型采用平面定轮闸门，门槽为高压闸阀式，门槽密封盖上布置液压启闭机，并设置进人孔、机械锁定及限位器、排气阀等部件。进出水口金属结构制造厂家为夹江水工机械厂，液压启闭机制造厂家为江苏武进液压启闭机有限公司。
3.主要电气控制设备
（1）发电电压设备
离相封闭母线由镇江华东电力设备制造厂生产，型式为全连、自冷、离相式，主回路额定工作电压15.75 kV，额定电流12 000 A。发电机出口断路器为ABB 公司HECPS-3S 型，包括发电机断路器、SFC启动隔离开关及背靠背启动隔离开关、接地开关、电容器等。换相开关采用瑞士ABB 公司HECPS3 空气绝缘、电动操作、三相五极产品。发电电动机中性点采用电阻接地方式，主要设备有隔离开关、电流互感器和接地变压器及连接于二次侧的接地电阻器( 可调)。
（2）．计算机监控系统
电站计算机监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司的H9000 V4.0系统，监控系统主网网络结构采用环型加星型的双网结构。主网为双环网。由于上、下库LCU距离厂房较远，厂内公用LCU6以星型接入上库LCU8，开关站LCU7以星型接入下库LCU9。从监控设备的先进性、稳定性、安全性以及用户应用情况等多方面考虑，清蓄电站监控系统下位机现地控制单元（LCU）可编程控制器选用了西门子S7-400系列PLC，CPU模块为414-5H，其运算速度最快可达18.75ns，在国内首次采用Profinet工业以太网通信，可配置为冗余容错的S7-400H系统。现地控制单元大量采用远程I/O模块，将地下厂房各层现地信号就近接入远程I/O单元中，大大节约了电缆购买、敷设和维护成本。
（3）．调速器系统
调速器系统是由ALSTOM公司生产，采用PID 调节的数字式电液调速器，主配压阀直径为100 mm，电液转换器为比例阀，采用两段关闭规律，液压控制配有开停机电磁阀、手/自动切换阀、紧急停机电磁、得电关闭电磁阀和失电关闭电磁阀，额定工作油压6. 3 MPa。调速器的速度测量采用齿盘测速和残压测速，配置机械过速开关( 飞摆) ，机械二级过速动作后通过油路直接作用于关闭球阀。
（4）.励磁系统
励磁系统由ABB生产，采用自并励可控硅静止整流励磁方式，励磁调节器型号为Unitro-6800型数字式励磁调节器。励磁变变压器接在主变压器低压侧，额定容量为1365kV·A，广东顺特电气设备有限公司制造。灭磁开关为瑞士ABB。额定励磁电230 V，额定励磁电流1750 A，空载励磁电流950A。。
（5）．静止变频起动装置
静止变频起动装置为瑞士ABB公司制造，采用AC 800PEC 控制系统。包括输入/输出变压器、输入/输出电抗器、输入/输出开关柜、起动母线、起动母线分段隔离开关、变频装置、冷却系统、控制、保护和监测系统等。SFC有2个整流桥，每桥臂4只晶闸管，1个逆变桥，每个桥臂6只晶闸管，额定容量为22 MW，输出电压0 ～17.325kV，输出频率0 ～ 52. 5 Hz，启动时间195 s。
（6）．继电保护
发电电动机保护、主变压器保护，高压电缆保护线、厂用电保护、SFC 输入输出变保护系统及机组保护故障录波系统由西门子供货。
（7）．状态监测装置
机组状态监测系统采用具有华科同安产品，关键测量元件如摆度、键相、轴向位移、铁芯振动、气隙、磁通量、局放、压力脉动等监测传感器均采用知名品牌。
（8）．400V厂用电系统
400V厂用电系统采用ABB工厂新型的MNS 3.0模块化抽出式低压开关柜，共200多面。整体设计结构能最大程度地满足可靠性，安全性、供电的连续性及操作维修的方便性。
4.高压设备
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（1）主变压器
电站共设有4 台型号为SSP-380000 /500 的三相双圈强油循环水冷、高压侧带无励磁分接开关的铜绕组升/降压电力变压器，由特变电工衡阳变压器有限公司生产。额定电压525kV ± 2 × 2. 5% /15.75kV。主变压器低压侧经油套管与15.75kV 离相封闭母线相连，高压侧通过干式绝缘套管与GIS 相连。主变压器中性点采用干式绝缘套管引出直接接地。4 台冷却器紧靠每台主变压器的高压侧( C 相) 布置，由GEA冷却设备有限公司制造，油流量为264 m3 /h，冷却水流量为114 m3 /h。
（2）500 kVGIS
500kV GIS 分为地面与地下两部分，地面户内GIS 采用双母线，包括2 串进线间隔、1串出线间隔、2 串母线PT 间隔及SF6管线等。地下GIS 采用2 组联合单元接线，每组联合单元包括2 串隔离开关及CT 间隔、1 串避雷器间隔及SF6管线。GIS 为厦门ABB公司生产，型号为ELK-3，额定电流4 000 A，额定短时耐受电流63 kA/2s。
（3）500 kV 电缆
500kV 电缆生产厂家为法国雪力克电线电缆有限公司。2个回路总长约3242 m，单相长约540m。与地下GIS 相连的电缆终端采用外置干式水平电缆终端，与地面户内GIS 相连的电缆终端采用外置干式垂直电缆终端。500kV高压电缆选用XLPE-800mm2、单相、铜芯、交联聚乙烯挤包绝缘电缆，采用分割结构组合导体，额定电流880A，导体短时耐受电流63 kA/2s。
5.油水气系统
（1）油系统
电站油系统分为透平油系统和绝缘油系统。透平油系统的主要用油设备为机组各轴
承、调速系统用油及球阀油压装置用油。透平油的牌号为L-TSA46 号透平油。电站绝缘油系统不设置单独的绝缘油库，仅设置必要的绝缘油处理设备，在现地向主变充油及真空注油。绝缘油的牌号为NYNAS10GBX。
（2）压缩空气系统
电站压缩空气系统为中压压缩空气系统，工作压力为6. 3 MPa 的水泵工况启动和调相装压水用气、调速器油压装置用气、球阀油压置用气。中压空压机选用德国绍尔（SAUER）公司产品，其中中压空压机4 台，排气量10 m3 /min，水冷，3 主1 备。
（3）技术供水系统
机组技术供水系统采用单元供水方式，每台机组从尾水管取水经水泵加压供水至用户，然后排回至尾水支管，取、排水口间距约73.55m 。每台机组设两套独立的全自动滤水器、水泵、泵控阀，两套互为备用。水泵选用上海凯士比泵有限公司产品，卧式双吸离心泵，额定流量约1 530 m3 /h，扬程45 m; 滤水器选用贺德克产品，过滤精度0. 5 mm，流量1 300 m3 /h。
6.主要技术优化
电站关键技术创新和设计优化100多项，获得技术专利10项，施工工法和QC活动获奖8项。其中，采用精细化爆破技术开挖地下洞室、在地下厂房等部位成功应用大体积清水混凝土，工艺精良，叹为观止；与厂家联合开发了机组运行监控系统，实现了抽水蓄能机组核心控制程序的国产化；首次在国内抽水蓄能机组上采用长短叶片水轮机转轮，机组运行性能具有开创性突破；采用三维管路设计优化每一设备布置，整个厂房呈工业艺术之美。
7.结语
  电站建设期间，各参建单位团结合作，攻克难关，群策群力开展工程建设，常抓不懈落实安全生产，坚持高标准，严把质量关。实现了上、下游水库蓄水一次成功，上、下游水道充水一次成功，三大高压设备充电一次成功，四台机组考核试运行一次成功，四台机组同时满载甩负荷试验一次成功，圆满完成里程碑目标。
另附词一首浣溪沙·花如雪追忆似水年华
冬已回时春未归，
雪衣一角沐寒飞，
心思不觉过青篱。
料是倾城关不住，
恐春归去更难追，
悄然偷眼是阿谁？
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