水泵水輪機在抽水蓄能電站應用中的水力設計與機械設計分析

石先紅 李振

摘要：抽水發電站泵水車是裝置的重要部分。在中國，水發電站廣泛使用。對水利設計和機械設計的技術特性的分析可以大大改善裝置系統的概念化和集成，在提高系統的現場調試能力方面起到積極作用。因此，討論了水泵場中泵水車的應用，并希望能成為泵水車優化設計的參考，以推進揚水發電站的開發，并分析了應用過程中的水利設計和機械設計。在抽水發電站，泵水車的特定設計包括許多參數，包括流量，速度，功率，吸引力和旋轉方向。從單位運轉條件的觀點來看，分為發電動作、相位調制動作、泵送動作，但起動時泵條件一般基于頻率變換啟動。從液壓設計和機械設計的角度，分析了泵渦輪的應用，進一步優化了單元參數，推進了水發電站的開發。因此，有必要加強有關內容的研究。

關鍵詞：水泵水輪機;抽水蓄能電站;機械設計;水力設計;現狀分析

一、引言

在抽水發電站的泵渦輪的設計中，主要參數是功率、旋轉方向、高度等，水車的運行條件可以分為發電運轉、泵運轉、相位調制運轉。頻率轉換開始是泵送操作的主啟動模式。本研究得到的揚水式儲藏裝置以一段混合流可逆渦輪為例進行了設計和分析。

二、水泵水輪機在抽水蓄能電站的現狀

2.1、水泵水輪機概述

泵渦輪是一種通過泵能量來儲存的電力裝置。在具體的應用方法中，泵輪機主要表示兩種運轉狀態，當泵功能被再生時，輪子向正方向旋轉，當渦輪功能被再生時，流道器向反方向旋轉。根據泵渦輪的當前設計思想，其內部關鍵組件和結構通常非常相似。泵輪機裝置的單元容量和升力比的增加是今后泵水車裝置的主要開發方向。根據流道，包括管狀、斜流和混合流的泵渦輪的種類是分開的。其中設計最簡單的泵水車可以在各種水頭上運行。這種類型的泵渦輪也被廣泛使用。斜流泵渦輪的生產成本高，設計相對復雜，但工作效率較高。由于機械的特殊內部構造，其應用方案也相對受到限制。水泵渦輪是我國最先進的水泵車。有強大的功能和高單位容量。主要用于潮汐電站的水發電。

2.2、水泵水輪機水力特性與內部流動特性

泵水車的水力特性和內部流動特性包括多個結構的計算，需要cfd軟件支持葉片，導向葉片和旋渦模擬適當值，只有在完全分析了晶格質量時才能產生網格。設計者必須嚴格要求選定的模型、網狀密度和網狀銳角。在離散式能量，流動和流動面積的計算中，三維計算，維度模擬和單位是非常重要的數據。在計算流區域的情況下，需要預先收集流路中的流動和面積。在計算能量分布的情況下，需要預先決定坐標系，階段性地收集各方向的速度分量，無量變形能量和速度的建模結果，其結果不受設計的影響。

三、水泵水輪機的水力設計與機械設計分析

3.1、水泵水輪機內部設計

水泵水車的水力設計，水泵水車的水深、分流設計和水力設計。這個設計部分直接影響泵渦輪的運行性能和內部結構。這項工作是確保泵渦輪綜合性能的重要前提條件。設備的轉換過程主要取決于渦輪，水分離器可以在渦流作用下獲得足夠均勻的水流。為了提高螺旋殼的設計性能，螺旋殼的設計在逐漸減小在螺旋殼運行期間可以產生一定量循環的截面，因此可以有效地減輕分離器的工作壓力。在螺旋情況的設計中，軸向速度和圓周速度之間的角度和截面循環是最重要的參數。在設計過程中，在完全收集所有所需數據之后，根據現有公式進行嚴格計算。利用導向葉片調整流動方向。復雜的導向葉片結構是促進泵水車內外的重要結構。因此，前導向結構和主體導向結構之間沒有明確的邊界。根據速度物理理論的說明，當水在引導桿的入口流動時，水流的速度方向發生變化。這種變化反映在一個半徑方向的速度和另一個切線方向的速度上。在獲得相關參數之后，可以根據現有公式計算包含在設計基準范圍內的所有數據。借助于處理三維建模數據的計算機和相關軟件，可以在最小范圍內控制設計過程的誤差，從而提高機械性能。進行泵渦輪機翼的設計。泵渦輪機翼設計的相關參數主要來自電力儲存設備的當前運行狀態。設計者需要在收集適當數據的過程中綜合理解流程情況。在根據當前工作條件確定相關參數后，根據模擬結果，設計了橫截面，并根據等區域方法的理論計算了軸流線。在確定入口流路分布和移動導向葉片打開度后，計算循環流和出口流角，并根據蘭模擬結果設計流速。在確定結構的基本數據之后，根據歐拉容量分布評估數據的合理性。如果與實際情況一致，則可以獲得厚度分布。與設計要求不一致的情況下，需要按照之前的步驟重新設計。在確定厚度調度后，根據該參數設計結構。翼骨角分布和截面子午線投影分布是設計中的重要參數。這兩個參數主要用于計算部分的物理量分布。如果參數符合設計要求，則使用先前的設計方案作為模板來求解坐標。

3.2、機械設計分析

整體設計泵渦輪的機械設計的總體設計主要包括四個部分。首先，采用懸架裝置和半安布雷拉結構的單元的推力軸承的配置，基準指標和參數，包括主室的高度，運轉穩定性，經濟指標，維持管理指標等，第二，組裝單元，分解的3種方法：上拆卸中間分解;第二種是購買底部的環和管的方法。有兩個主要選項。①管筒和底邊環沒有嵌入，圓錐的自由端可以滑動②錐形管和底部的環完全嵌入③最上面的管子和最下面的環無法填補，然后肘管連接得很緊;第三種螺旋式嵌入類型，包括緩沖墊嵌入方法、加壓保持嵌入方法和直接嵌入方法。不同方式的選擇需要與實際建設需求相結合，需要綜合考慮各種因素。設計的主要參數包括結構強度、剛性的動態性能和上下密封環的位置在水導向軸承和主軸密封的設計中，泵水車的導向軸承是薄油潤滑軸承。在軸承軸套表面軸承和主軸密封的設計中，泵水車的導向軸承是薄油潤滑軸承。軸承軸套表面沒有傾斜的上油槽，軸承軸套采用中央支撐體的泵水車的主軸密封件需要良好的水、氣密封性能、密封結構高的結構剛性和自我補償。導向機構的設計與傳統相同，但考慮到靜態閉水條件，渦輪條件，壓力上升，排除負荷條件，緊急切斷條件，泵條件，零流壓力條件等。盡管尖峰傳動管的設計與傳統的渦輪相似，但是對于管的最大水壓和泵渦輪的運行條件轉換的頻率尤其足夠。

3.3、轉輪數值計算

在朗那的數值計算和分析過程中，需要綜合考慮泵和渦輪的運行條件，并且可以充分發揮性能，以確保在適當的工作時間條件下有效的調整。首先，確定泵渦輪運轉的主要參數，準確定義泵和渦輪的運行條件，分析和計算兩者的運行參數。您可以確保一個功能的完整，選擇運行相關參數特定設計的程度;接下來，通常將泵運行條件作為設計朗納參數的出發點，采用泵運行條件參數作為油壓設計的重要基礎。設計完成后，需要以渦輪的運行條件參數為基準進行批準工作，根據條件運行的實際情況，使用cfd分析的結果在特定范圍內對設計進行了調整，定義了所有參數后，CFX渦輪網格用于單周期結構網格，CFX TascFlow用于功率、頭部、扭矩、用于完成處理計算以獲得相關參數。

四、小結

泵式蓄水池可以沿兩個方向工作，大大改善了電力系統的供電質量。近年來，通過引進技術、引進技術，通過共同設計和生產，我國的發電設備企業掌握了水泵存儲單元的設計和開發方法，并通過連續勘探形成了水泵存儲技術的獨特認知系統?？梢元毩㈤_發適合發電機要求的具有良好液壓性能的單元。目前，水儲藏裝置的技術難點，特別是在研究泵的儲存過渡過程中，需要詳細的研究和考慮的所有方面。我相信，持續改善會得到更有益的結果。

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