石先紅 李振

摘要：抽水發(fā)電站泵水車是裝置的重要部分。在中國，水發(fā)電站廣泛使用。對(duì)水利設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)特性的分析可以大大改善裝置系統(tǒng)的概念化和集成，在提高系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試能力方面起到積極作用。因此，討論了水泵場(chǎng)中泵水車的應(yīng)用，并希望能成為泵水車優(yōu)化設(shè)計(jì)的參考，以推進(jìn)揚(yáng)水發(fā)電站的開發(fā)，并分析了應(yīng)用過程中的水利設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)。在抽水發(fā)電站，泵水車的特定設(shè)計(jì)包括許多參數(shù)，包括流量，速度，功率，吸引力和旋轉(zhuǎn)方向。從單位運(yùn)轉(zhuǎn)條件的觀點(diǎn)來看，分為發(fā)電動(dòng)作、相位調(diào)制動(dòng)作、泵送動(dòng)作，但起動(dòng)時(shí)泵條件一般基于頻率變換啟動(dòng)。從液壓設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的角度，分析了泵渦輪的應(yīng)用，進(jìn)一步優(yōu)化了單元參數(shù)，推進(jìn)了水發(fā)電站的開發(fā)。因此，有必要加強(qiáng)有關(guān)內(nèi)容的研究。

關(guān)鍵詞：水泵水輪機(jī);抽水蓄能電站;機(jī)械設(shè)計(jì);水力設(shè)計(jì);現(xiàn)狀分析

一、引言

在抽水發(fā)電站的泵渦輪的設(shè)計(jì)中，主要參數(shù)是功率、旋轉(zhuǎn)方向、高度等，水車的運(yùn)行條件可以分為發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)、泵運(yùn)轉(zhuǎn)、相位調(diào)制運(yùn)轉(zhuǎn)。頻率轉(zhuǎn)換開始是泵送操作的主啟動(dòng)模式。本研究得到的揚(yáng)水式儲(chǔ)藏裝置以一段混合流可逆渦輪為例進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析。

二、水泵水輪機(jī)在抽水蓄能電站的現(xiàn)狀

2.1、水泵水輪機(jī)概述

泵渦輪是一種通過泵能量來儲(chǔ)存的電力裝置。在具體的應(yīng)用方法中，泵輪機(jī)主要表示兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)泵功能被再生時(shí)，輪子向正方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)渦輪功能被再生時(shí)，流道器向反方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)泵渦輪的當(dāng)前設(shè)計(jì)思想，其內(nèi)部關(guān)鍵組件和結(jié)構(gòu)通常非常相似。泵輪機(jī)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(fā)方向。根據(jù)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(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單的泵水車可以在各種水頭上運(yùn)行。這種類型的泵渦輪也被廣泛使用。斜流泵渦輪的生產(chǎn)成本高，設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，但工作效率較高。由于機(jī)械的特殊內(nèi)部構(gòu)造，其應(yīng)用方案也相對(duì)受到限制。水泵渦輪是我國最先進(jìn)的水泵車。有強(qiáng)大的功能和高單位容量。主要用于潮汐電站的水發(fā)電。

2.2、水泵水輪機(jī)水力特性與內(nèi)部流動(dòng)特性

泵水車的水力特性和內(nèi)部流動(dòng)特性包括多個(gè)結(jié)構(gòu)的計(jì)算，需要cfd軟件支持葉片，導(dǎo)向葉片和旋渦模擬適當(dāng)值，只有在完全分析了晶格質(zhì)量時(shí)才能產(chǎn)生網(wǎng)格。設(shè)計(jì)者必須嚴(yán)格要求選定的模型、網(wǎng)狀密度和網(wǎng)狀銳角。在離散式能量，流動(dòng)和流動(dòng)面積的計(jì)算中，三維計(jì)算，維度模擬和單位是非常重要的數(shù)據(jù)。在計(jì)算流區(qū)域的情況下，需要預(yù)先收集流路中的流動(dòng)和面積。在計(jì)算能量分布的情況下，需要預(yù)先決定坐標(biāo)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(jié)果，其結(jié)果不受設(shè)計(jì)的影響。

三、水泵水輪機(jī)的水力設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)分析

3.1、水泵水輪機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)

水泵水車的水力設(shè)計(jì)，水泵水車的水深、分流設(shè)計(jì)和水力設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)部分直接影響泵渦輪的運(yùn)行性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作是確保泵渦輪綜合性能的重要前提條件。設(shè)備的轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)性能，螺旋殼的設(shè)計(jì)在逐漸減小在螺旋殼運(yùn)行期間可以產(chǎn)生一定量循環(huán)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(shè)計(jì)中，軸向速度和圓周速度之間的角度和截面循環(huán)是最重要的參數(shù)。在設(shè)計(jì)過程中，在完全收集所有所需數(shù)據(jù)之后，根據(jù)現(xiàn)有公式進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算。利用導(dǎo)向葉片調(diào)整流動(dòng)方向。復(fù)雜的導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)是促進(jìn)泵水車內(nèi)外的重要結(jié)構(gòu)。因此，前導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和主體導(dǎo)向結(jié)構(gòu)之間沒有明確的邊界。根據(jù)速度物理理論的說明，當(dāng)水在引導(dǎo)桿的入口流動(dòng)時(shí)，水流的速度方向發(fā)生變化。這種變化反映在一個(gè)半徑方向的速度和另一個(gè)切線方向的速度上。在獲得相關(guān)參數(shù)之后，可以根據(jù)現(xiàn)有公式計(jì)算包含在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)范圍內(nèi)的所有數(shù)據(jù)。借助于處理三維建模數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件，可以在最小范圍內(nèi)控制設(shè)計(jì)過程的誤差，從而提高機(jī)械性能。進(jìn)行泵渦輪機(jī)翼的設(shè)計(jì)。泵渦輪機(jī)翼設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)主要來自電力儲(chǔ)存設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)計(jì)者需要在收集適當(dāng)數(shù)據(jù)的過程中綜合理解流程情況。在根據(jù)當(dāng)前工作條件確定相關(guān)參數(shù)后，根據(jù)模擬結(jié)果，設(shè)計(jì)了橫截面，并根據(jù)等區(qū)域方法的理論計(jì)算了軸流線。在確定入口流路分布和移動(dòng)導(dǎo)向葉片打開度后，計(jì)算循環(huán)流和出口流角，并根據(jù)蘭模擬結(jié)果設(shè)計(jì)流速。在確定結(jié)構(gòu)的基本數(shù)據(jù)之后，根據(jù)歐拉容量分布評(píng)估數(shù)據(jù)的合理性。如果與實(shí)際情況一致，則可以獲得厚度分布。與設(shè)計(jì)要求不一致的情況下，需要按照之前的步驟重新設(shè)計(jì)。在確定厚度調(diào)度后，根據(jù)該參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。翼骨角分布和截面子午線投影分布是設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)主要用于計(jì)算部分的物理量分布。如果參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，則使用先前的設(shè)計(jì)方案作為模板來求解坐標(biāo)。

3.2、機(jī)械設(shè)計(jì)分析

整體設(shè)計(jì)泵渦輪的機(jī)械設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)部分。首先，采用懸架裝置和半安布雷拉結(jié)構(gòu)的單元的推力軸承的配置，基準(zhǔn)指標(biāo)和參數(shù)，包括主室的高度，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，維持管理指標(biāo)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(huán)和管的方法。有兩個(gè)主要選項(xiàng)。①管筒和底邊環(huán)沒有嵌入，圓錐的自由端可以滑動(dòng)②錐形管和底部的環(huán)完全嵌入③最上面的管子和最下面的環(huán)無法填補(bǔ)，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(shí)際建設(shè)需求相結(jié)合，需要綜合考慮各種因素。設(shè)計(jì)的主要參數(shù)包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛性的動(dòng)態(tài)性能和上下密封環(huán)的位置在水導(dǎo)向軸承和主軸密封的設(shè)計(jì)中，泵水車的導(dǎo)向軸承是薄油潤(rùn)滑軸承。在軸承軸套表面軸承和主軸密封的設(shè)計(jì)中，泵水車的導(dǎo)向軸承是薄油潤(rùn)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(jié)構(gòu)高的結(jié)構(gòu)剛性和自我補(bǔ)償。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)相同，但考慮到靜態(tài)閉水條件，渦輪條件，壓力上升，排除負(fù)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(dòng)管的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的渦輪相似，但是對(duì)于管的最大水壓和泵渦輪的運(yùn)行條件轉(zhuǎn)換的頻率尤其足夠。

3.3、轉(zhuǎn)輪數(shù)值計(jì)算

在朗那的數(shù)值計(jì)算和分析過程中，需要綜合考慮泵和渦輪的運(yùn)行條件，并且可以充分發(fā)揮性能，以確保在適當(dāng)?shù)墓ぷ鲿r(shí)間條件下有效的調(diào)整。首先，確定泵渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)的主要參數(shù)，準(zhǔn)確定義泵和渦輪的運(yùn)行條件，分析和計(jì)算兩者的運(yùn)行參數(shù)。您可以確保一個(gè)功能的完整，選擇運(yùn)行相關(guān)參數(shù)特定設(shè)計(jì)的程度;接下來，通常將泵運(yùn)行條件作為設(shè)計(jì)朗納參數(shù)的出發(fā)點(diǎn)，采用泵運(yùn)行條件參數(shù)作為油壓設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)完成后，需要以渦輪的運(yùn)行條件參數(shù)為基準(zhǔn)進(jìn)行批準(zhǔn)工作，根據(jù)條件運(yùn)行的實(shí)際情況，使用cfd分析的結(jié)果在特定范圍內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整，定義了所有參數(shù)后，CFX渦輪網(wǎng)格用于單周期結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，CFX TascFlow用于功率、頭部、扭矩、用于完成處理計(jì)算以獲得相關(guān)參數(shù)。

四、小結(jié)

泵式蓄水池可以沿兩個(gè)方向工作，大大改善了電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。近年來，通過引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)技術(shù)，通過共同設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，我國的發(fā)電設(shè)備企業(yè)掌握了水泵存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)和開發(fā)方法，并通過連續(xù)勘探形成了水泵存儲(chǔ)技術(shù)的獨(dú)特認(rèn)知系統(tǒng)?？梢元?dú)立開發(fā)適合發(fā)電機(jī)要求的具有良好液壓性能的單元。目前，水儲(chǔ)藏裝置的技術(shù)難點(diǎn)，特別是在研究泵的儲(chǔ)存過渡過程中，需要詳細(xì)的研究和考慮的所有方面。我相信，持續(xù)改善會(huì)得到更有益的結(jié)果。

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