混流式水泵水轮机

《电力名词》第三版。

与常规混流式水轮机流道与结构形式相似的可逆式水轮机。

水泵水轮机组在电网中能担任调峰、调频、调相和事故备用等作用，在中国现代电网建设中有着不可替代的功能，其过渡过程中安全运行的研究是水力机械学科的热点和难点。本申请将通过理论分析、并行数值计算与现场实测相结合的研究方法，旨在揭示混流式水泵水轮机组典型过渡过程中流道内的三维非定常流动特性。探讨过渡过程中三维非定常流精细的数学模型，包括内部流道非定常流场计算与管路瞬变流计算的耦合模型，考虑水力惯性力的非定常流数学模型及提高偏工况区非定常流分析精度的数学模型；探讨过渡过程中内部非定常流动的数值方法并进行评价。分析机组典型过渡过程中的非定常流动规律，揭示内部实际流动状态，全面预测过渡过程中机组的水力特性，并提出改善非定常流动特性的控制方法。研究的实施将丰富水力机械过渡过程中的三维非定常流数学模型和分析方法，对抽水蓄能机组的安全运行以及充分发挥其经济效益有着重要的意义。 2100433B

水泵水轮机技术是在近40年来，随着抽水蓄能电站的建设迅速发展起来的。混流式水泵水轮机于1931年首次安装在意大利的格拉·拜顿水电站，单机容量为0.6 MW。抽水蓄能电站发展较快的是美国、日本和西欧各国。已投入运行的机组中，使用水头最高的单级混流式水泵水轮机在日本的葛野川(Kazunogawa)电站，水轮机工况的最大水头为728m，最大输出功率412 MW；水泵工况的最高扬程为778 m，最大抽水流量50.3 m3/s，转速500 r/min。该电站首台机组于1999年12月投入运行。美国巴斯康蒂(Bath County)抽水蓄能电站的单级混流式机组额定工况输出功率350 MW，水泵水轮机的水轮机工况在329 m水头下输出功率为380 MW，最大输出功率457 MW，最大水头为390 m；水泵工况最高扬程387m，抽水流量85 m3/s，在扬程335 m时抽水流量为116m3/s，转轮直径6.35 m，转速257.1 r/min。保加利亚茶拉(Chaira)水电站的单级混流式水泵水轮机也具有一定代表性，水轮机工况的最大水头为677 m，单机额定输出功率216 MW；水泵工况的最高扬程为701 m，最大抽水流量29.5 m3/s，转轮直径3.52 m，转速600r/min。

具有代表性的多级式水泵水轮机安装在意大利的埃德罗(Edolo)抽水蓄能电站，其最高水头/扬程为1256 m/1289 m，为当前应用水头/扬程最高的水泵水轮机，水轮机工况最大输出功率128 MW，5级，转轮直径2.215 m，转速600 r/min；单机输出功率最大的为法国的勒·柯洛电站双级可逆式水轮机工况最大输出功率286 MW，水泵工况最大输入功率244 MW，最高水头/扬程1037 m/1067 m，转速600r/min；使用水头最高的斜流式水泵水轮机安装在日本的高根第一(TakaneI)电站，最高水头/扬程为136 m/137 m，水轮机工况最大输出功率88 MW，转速277 r/min；最大的贯流式水泵水轮机(灯泡式)为法国的朗斯(LaRance)潮汐电站，最大输出功率10 MW，最高水头/扬程为11m/6m。

中国抽水蓄能电站建设发展迅速。国内已投入运行的大型单级混流式水泵水轮机主要有：广州抽水蓄能电站的水泵水轮机，运行水头/扬程范围是496～537 m/514～550 m，水轮机工况额定功率306 MW，转速500 r/min，转轮直径3.886 m (二期3. 865m)。十三陵抽水蓄能电站的水泵水轮机，运行水头/扬程范围是418～475m/440～489m，水轮机工况额定功率204MW，转速500r/min，转轮直径2.63 m；天荒坪抽水蓄能电站的水泵水轮机，运行水头/扬程范围是520～605m/533～615m，水轮机工况额定功率306 MW，转速500r/min，转轮直径4.08 m。中国已投入运行的斜流式水泵水轮机安装在密云抽水蓄能电站，转轮直径2.5 m。发电工况时最大水头64m，输出功率13.5MW；额定水头46 m，输出功率11 MW。抽水工况时，最高扬程59 m，设计扬程52 m。 2100433B