水泵水轮机全特性..

天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机特点华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司游光华浙江安吉313302摘要天荒坪抽水蓄能电站的水泵水轮机组由挪威KVAERNER公司提供，是我国较早从国外引进的大型可逆式机组，自首台机组投产至今已有7年多。

本文总结分析了水泵水轮机7年多的运行中出现了一些问题，以供参考借鉴。

主题词天荒坪抽水蓄能水泵水轮机性能“S”形特性不稳定轴向水推力抬机导叶关闭规律天荒坪抽水蓄能电站安装有6台300MW水泵水轮机组，为单级、立轴、混流可逆式，额定净水头为526米，运行毛水头（扬程）为526米~610.2米，水轮机安装高程为225米，淹没深度为-70米，是目前国内已投产运行的水头和变幅最大的单级可逆式机组，在国际上也较罕见，为使其达到满意的效率和良好的运行稳定性，设计难度大，没有现成的经验可供借鉴。

水泵水轮机的参数如下：水轮机工况：水泵工况：额定容量：306MW 333MW最大轴出力（入力）：338MW 333MW额定流量：67.7m3/s 58.80m3/s（最大）43.00m3/s（最小）额定转速：500RPM 500RPM旋向（俯视）：顺时针逆时针转轮水轮机进口直径：4030mm转轮水轮机出口直径：2045mm最大瞬态飞逸转速：720 r/min最大稳态飞逸转速：680 r/min水泵水轮机及其辅助设备由挪威GE 公司提供。

水泵水轮机大修拆卸方式采用中拆方式。

首台机组于1998年9月30日投入运行，2000年12月25日所有机组投产，投产以来运行情况表明，机组性能良好，效率较高，但也出现了一些问题，在技术人员的努力下，通过采取措施，相关问题已得到了较好的解决。

1水泵水轮机的性能和结构特点1.1效率按照合同规定，水泵水轮机的效率按照模型试验来验收，合同要求水轮机工况的最高效率≥92.20％，加权平均效率≥90.41％，水泵工况最高效率≥ 91.70％，加权平均效率≥ 91.52％。

根据模型试验报告，水轮机工况的模型最优效率为90.61%，折算为原型其整个运行范围内的最优效率为92.28%，加权平均效率为90.317%，而水泵工况下模型最优效率为89.84%，折算原型最优效率为92.17%，加权平均效率为92.01%，除水轮机工况加权平均效率略低于保证值0.083％外，其余均达到合同要求。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是以水为工质，利用水的能量转化为机械能的一种装置。

其内部流动和水力特性是评价其性能的重要指标。

本文将就此介绍水泵水轮机的内部流动及水力特性。

水泵水轮机内部流动主要分为进口、叶轮和出口三个区域。

其中，进口区主要包括进口管道和进口流道，其作用是将水引入水泵水轮机内部；叶轮区是整个水泵水轮机的核心部分，包括静叶和动叶两部分，其作用是将水的动能转化为机械能；出口区主要包括出口流道和出口管道，其作用是将经过叶轮转动后的水流出水泵水轮机。

在进口流道中，水流经过的是较长而细小的管道，形成弯曲和扩张等几何形状。

由于水的黏性和惯性，水在进口流道内部会产生旋涡和湍流，这些湍流会对叶轮的进水造成影响。

因此，水泵水轮机的进口流道应该尽可能保持直线，并避免出现锐角和附加阻力。

在叶轮区，当水进入静叶时，压力增加，速度减小；叶片会产生对水的弯曲和导向作用，水流的流向发生了改变，并随着叶片的某种方式排出。

在叶片的作用下，水分别与叶片表面相互作用，叶片表面相互间隔保持一定的距离，水流过叶片时会产生一定的涡流，叶轮内部也会形成一定的水流运动，此时整个叶轮内部流动状态是相对复杂的。

叶轮转动时，水的速度会随之不断增加，而叶片上的压力则会不断降低，形成一个从一侧到另一侧的流线。

随着叶轮原地转动，进水口偏心位置不断变化，导致渐进式蜗壳（即进水口不断变化的蜗壳）对水流产生强烈的扰动。

在出口流道中，由于叶轮产生了转动，水在流道中速度和压力随之变化，此时会出现类似进口流道中一样的旋涡和湍流现象。

水泵水轮机的水力特性是指在不同进口流量和叶轮转速条件下，其出口流量、扬程和效率等参数的变化关系。

水泵水轮机的水力特性对于其性能评估和优化设计具有重要意义。

水泵水轮机的水力特性主要受到进口流量、叶轮转速、叶轮的几何形状和材料性质等多种因素的影响。

其中，进口流量是最主要的影响因素之一，一般可以通过增加进口流量来提高水泵水轮机的出口流量和效率；叶轮转速也是水泵水轮机性能的关键参数之一，过高或过低的叶轮转速都会导致性能下降或损坏；叶轮几何形状和材料性质则直接影响叶轮的承载能力和耐久性，进而影响水泵水轮机的整体性能。

水泵水轮机“S”特性与改善研究水泵水轮机在运行过程之中具有“S”特性，因为在某些程度上水泵水轮机的安全稳定运行因素也存在着制约，所以为了促进我国抽水蓄能技术的发展，需要针对水泵水轮机“S”特性进行分析与研究，从而提出其相应的水泵水轮机“S”特性改善措施，这对于预测水泵水轮机“S”特性具有现实意义，是优化我国水利机械水平的重要体现。

标签：水利机械；水泵水轮机；特性水泵水轮机“S”特性主要体现在了工况并网启动、转速与定水头预测方法等多个方面，所以在明确其水泵水轮机“S”特性的基础之上，应该利用现有的数学计算模型来对水泵水轮机进行相应的预测，从而加强对于数学的修正，最大程度上降低数值预测方法的实际误差，利用空间曲面活动导叶等多种形式，对于目前水泵水轮机“S”特性进行相应的优化。

一、水泵水轮机“S”特性的具体体现水泵水轮机“S”特性是指在机组处于或者接近全特性“S”区运行过程之中，机组会存在相应的不稳定现象，所以在不稳定机组进行投产试运行的过程之中，水头较低空载运行时转速来回摆动，并且在一定程度上会出现并网困难、发电并网之后的逆功率不断跳机等现象，所以为了提升空载的稳定性，在机组甩负荷的基础之上而能够实现空载稳定运行的现象，就要针对水泵水轮机“S”特性进行改善。

根据压力原理以及研究表明，水泵水轮机“S”特性是由压力脉动所引起的，而压力脉动则是由于导叶与转轮之间的动静干涉所引起的，所以要在水泵水轮机空载运行时掌握好压力脉动幅值最大的位置，从而预开启导叶与转轮之间，才能够更为明确地探究水泵水轮机“S”特性。

目前所采取的改进方式比如非同步预开装置等[1]，都是利用导叶开度的变化进行优化，但是虽然能够在一定程度上缓解水泵水轮机“S”特性，但是与此同时其水轮机的摆度以及振动幅度也相对增大，噪音音量持续提升，能够帮助水泵水轮机“S”特性短时间的运行改善，所以如何在长期运行的基础之上，针对水泵水轮机“S”特性进行优化是目前水泵水轮机发展过程之中所必须明确的重要问题。

水电厂技能考试试题一、单项选择题（共35小题，每小题2分，共70分）1、当水流中泥沙含量增加时,对汽蚀的影响是（C）。

正确答案：（C）A、不影响B、减弱C、增强。

2、在保护检验工作完毕后、投入出口压板之前通常用万用表测量跳闸压板电位正确的状态应该是（C、）｡直流系统为220V正确答案：（C、）A、压板下口对地为+110V左右上口对地为-110V左右B、压板下口对地为+110V左右上口对地为0V 左右C、压板下口对地为0V上口对地为-110V左右D、压板下口对地为+220V左右上口对地为0V3、变压器电压变动范围在分接头额定电压的±5%以内时其额定千伏安不变最高运行电压不得大于分接头额定电压的（C、）正确答案：（C、）A、95%B、100%C、105%D、110%。

4、具有一定（B）和流量的水流通过压力管道进入水轮机后就能使水轮机转动起来。

正确答案：（B）A、流速B、水头C、水位D、密度。

5、转子是水轮发电机的旋转部件由主轴、磁轭、磁极、（A）等主要部件组成。

正确答案：（A）A、支架B、风扇C、制动闸D、集电环。

6、在水泵水轮机全特性的水轮机制动区（D）。

正确答案：（D）A、水力矩对机组是推动力矩B、机组旋转向与水泵工况相同C、机组流量方向与水泵工况的流量方向相同D、水力矩对机组是制动力矩。

7、下列直流负荷中不允许中断供电的是（D、）正确答案：（D、）A、微机监控备用电源B、操作电源C、信号电源D、保护电源8、汽蚀破坏主要是（B）。

正确答案：（B）A、化学作用B、机械破坏作用C、电化作用D、都不是9、定时限过流保护的动作值时按躲过线路（A、）正确答案：（A、）A、最大负荷B、平均负荷C、末端负荷10、发电机运行时一般情况下推力轴承铜瓦温度较钢瓦托瓦温度（A）正确答案：（A）A、高B、低C、差不多。

11、PLC的中文含义是（C）。

正确答案：（C）A、计算机B、微型计算机C、可编程逻辑控制器D、运算放大器。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是由水泵和涡轮机组成的机械装置，利用水流的动能进行转化。

在水泵水轮机的运行过程中，内部流动及水力特性对其性能有着重要的影响。

本文将简要介绍水泵水轮机内部流动及水力特性的相关内容。

水泵水轮机中的流体主要为水，其内部流动可分为两种情况：1. 水泵工作时的水流；2. 涡轮机工作时的水流。

1. 水泵工作时的水流水泵的主要作用是将低速、低压的水提升至高速、高压。

这一过程中，水的内部流动主要包括吸入、运输和排放。

吸入阶段：水泵通过叶轮将进口处的水吸入，并使之获得一定速度。

在这个阶段，水的流动主要是通过自由流体力学效应实现的。

运输阶段：水在叶轮中被加速，流经水泵的机壳时，因流线的减小，水的速度增大，同时水的静压头也增加，其内部流动遵循伯努利方程。

排放阶段：水在流经机壳后，通过出口处排放，其内部流动主要遵循自由流体力学效应。

同时，在这一过程中，需要保证出口压力等一系列参数的稳定，以确保水流的稳定性。

涡轮机主要是利用水的动能将其转换为机械能。

涡轮机中的水流主要经历三个阶段：导叶、转子叶轮和定向叶轮。

导叶阶段：水首先流经导叶，由导叶的作用，使水的流线转向与转子叶轮的叶片形状相符。

转子叶轮阶段：水与转子叶轮之间发生相对运动，水的内部流动主要是通过转子叶轮的叶片，完成动能转化的过程。

定向叶轮阶段：水流从转子叶轮出口流入定向叶轮，流动遵循减速和定向的原则，使水的流线恢复到入口处的状态。

水泵水轮机的水力特性主要包括流量、水头、效率和特性曲线等方面的内容。

1. 流量流量是指单位时间内通过水泵水轮机的水量，一般用单位时间内通过水泵或涡轮的水量来表示。

在同一泵头下，流量与转速的关系呈线性，即当转速变为原来的n倍时，流量也变为原来的n倍。

2. 水头水头是指水泵水轮机所提供的水压能力，也称为扬程或压力。

它代表着水泵或涡轮所提供的一定功率下，水的位能或水压头大小。

在同一流量下，水头与转速的关系呈平方反比，即当转速提高n倍时，水头减小为原来的1/n²。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是水利工程中常用的一种流体机械设备，其主要作用是将水转化为机械能或者将机械能转化为水能。

在水泵水轮机的工作过程中，水的内部流动和水力特性是至关重要的，它们直接影响着设备的工作效率和性能。

本文将针对水泵水轮机内部流动和水力特性进行浅谈。

一、水泵水轮机内部流动1. 水泵内部流动水泵是将液体压送至管道或设备的机械设备，其内部主要分为进水段、叶轮、泵壳和出水段。

在水泵内部，液体从进水段进入叶轮，叶轮又称叶片轮，是将机械能转化为水能的关键部件。

液体在叶轮中受到离心力的作用，由低压区域流向高压区域，最终被压送至出水段。

在这个过程中，液体会产生旋转和脉动，形成不同的流动状态，该流动状态对于水泵的性能有着重要影响。

水轮机是将水能转化为机械能的设备，其内部结构主要包括导叶、转子和导水管道。

水流从导叶进入转子，由于导叶的作用，水流的流动方向和速度会发生变化，最终推动转子旋转，使机械能得以输出。

水轮机内部流动的复杂性主要表现在水流的扰动、涡流和湍流，这些流动状态对水轮机的工作效率和输出功率有着显著的影响。

二、水泵水轮机的水力特性水泵的水力特性主要包括扬程、流量和效率。

扬程是水泵能够提供的最大扬程高度，是衡量水泵性能的重要指标。

流量则是水泵单位时间内能够输送的水量，是另一个衡量水泵性能的重要指标。

效率则是衡量水泵能量转化效率的指标，它表征了水泵在输送水力能量过程中的损失情况。

不同类型的水泵在工作过程中，其水力特性也有所不同，需要根据具体应用场景来选择合适的水泵类型。

水泵水轮机的内部流动状态和水力特性是密切相关的，它们之间存在着相互影响和制约关系。

水泵水轮机内部的流动状态对其水力特性有着直接的影响。

在水泵内部，流动状态的稳定性和液体的脉动程度会影响水泵的扬程和效率，当流动状态不稳定或者有较大的脉动时，水泵的性能会受到影响。

在水轮机内部，流动状态的湍流程度和涡流的存在会影响水轮机的头和效率，当湍流程度较大或者存在较大的涡流时，水轮机的性能也会受到影响。

水泵水轮机全特性1．水泵水轮机全特性曲线抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶，通过导叶调节水轮机运行时的流量，故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线，其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样，只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。

同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值，即在实际工程中实用也就是5个工况区，即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。

水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。

图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。

图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线2．水泵水轮机全特性曲线的特点通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出，水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点：（1）在水泵工况，大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线，说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大，开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。

当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又，说明此时的导水机构可看作是节流装置，水头损失急剧增大，从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。

在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化，使得水力损失最小，也即使得水泵的效率在此工况最高。

此外，随着单位转速的增大，也即水泵扬程的减小，水泵的流量及水力矩将快速增大，所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性，电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计，并留有一定的裕量；同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性，在异常低扬程起动时（如初次向上水库异常低扬程充水时）可采取关小导叶开度来限制其水力矩，即限制水泵的入力在一定范围以内。

（2）水泵制动区力矩随单位转速的减小而逐渐增大，其中沿大导叶开度线要比小导叶开度线要明显得多；另外，各导叶开度线与单位转速坐标轴的交点集中，表明水泵水轮机冰泵的零流量点与导叶开度关系不大，同时各导叶开度线的切线基本为正斜率，表明随着水泵工况反向流量的增大其制动水力矩不断增大，但水力矩的增速逐渐变缓，同时单位转速减小，转速减小的速度逐渐加快，这主要是机组转动部件及水体有着惯性力矩的抑制作用。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵水轮机是用于输送、提升和转换水能的机械设备，其内部流动和水力特性对于其工作效率和性能有着重要影响。

在水泵水轮机运行过程中，水在其内部经过复杂的流动过程，同时水力特性也直接影响着设备的运行效率和稳定性。

深入了解水泵水轮机内部流动和水力特性对于提高设备的性能和效率具有重要意义。

我们来谈谈水泵水轮机内部流动。

水泵水轮机的内部流动可以分为两个部分，即水泵内部和水轮机内部的流动。

在水泵内部，水首先通过进水口进入叶轮，然后在叶轮的作用下，水被加速并压缩，随后通过出水口被输送到目标地点。

这一过程中，水经过了加速、压缩和输送等多个阶段的流动，具有较大的动能和压力能，同时受到叶轮叶片的作用，流动方向和速度会发生明显变化。

水在水泵内部的流动是一个复杂的非定常流动过程，需要考虑液体流体力学和叶轮流体力学等多个因素的影响。

在水轮机内部，水则是通过叶片的作用转换为机械能，并驱动机械设备进行工作。

水在水轮机内部的流动过程相对简单一些，主要是受到水轮机叶片设计和流道形状的影响。

在水轮机内部，水的流动主要是由入口处的静压力驱动，通过导叶、转子和导流罩等部件的作用，水流经过叶片被转换为动能，最终驱动轴进行功率输出。

水在水轮机内部的流动过程主要受到叶片的作用，需要考虑叶片设计、叶片形状和叶片数量等因素对于水流动的影响。

水泵水轮机内部流动的特点是非常复杂的，流体力学原理对于了解和分析这一过程都有着非常重要的意义。

在水泵水轮机内部流动分析中，通常需要考虑以下几个方面的因素：首先是流体动力学特性，包括水的密度、粘度、流速和动压等参数，以及速度分布、压力分布和流线形态等方面的特征。

水在水泵水轮机内部的流动过程中，这些流体力学参数都会对流动状态和能量转换产生重要影响，因此需要对这些参数进行准确的计算和分析。

其次是叶片轮廓设计和叶片性能，包括叶片的形状、叶片的数量、叶片的材料和叶片的受力情况等方面。

叶片是水泵水轮机内部流动的关键部件，其设计和性能直接影响着流体的动态特性和能量转换效率，因此需要对叶片的设计和性能进行深入的研究和分析。

浅谈水泵水轮机内部流动及水力特性水泵和水轮机是常见的水动力机械设备，它们的内部流动和水力特性对于其性能和效率至关重要。

本文将会对水泵和水轮机的内部流动及水力特性进行讨论。

水泵是将机械能转化为流体能的装置，主要用于输送液体或增加液体静压的设备。

在水泵的内部，流体经历了一系列的流动过程。

进口流道将静止的液体引入泵内。

接下来，叶轮将旋转的机械能转化为液体的动能，并将液体推向出口流道。

在叶轮的作用下，液体流动产生了一定的压力增益。

水泵的内部流动过程中，主要涉及速度和压力的变化。

进口流道流速较慢，压力较高，而出口流道流速较快，压力较低。

叶轮内部流速较高，压力较低，而在叶轮之间的流道中，流速较慢，压力较高。

这种速度和压力的变化是由于泵内流体的动能转化和与叶轮的作用造成的。

水泵的水力特性是指水泵在不同工况下的性能表现。

主要包括流量-扬程特性曲线、效率-流量特性曲线和功率-流量特性曲线等。

流量-扬程特性曲线描述了不同流量下泵的扬程变化情况，用于确定泵在不同工况下的工作范围。

效率-流量特性曲线描述了不同流量下泵的效率变化情况，用于评估泵的效率。

功率-流量特性曲线描述了不同流量下泵的功率变化情况，用于确定泵的耗能情况。

水轮机是将流体能转化为机械能的装置，主要用于发电或驱动其他机械设备。

水轮机的内部流动过程与水泵有所不同。

在水轮机内部，流体首先经过流道，然后通过叶轮，最后经过排水装置流出。

在流道和叶轮的作用下，流体的动能被转化为叶轮的转动能，从而实现能量转换。

水泵和水轮机的内部流动和水力特性对于其性能和效率具有重要影响。

了解和掌握水泵和水轮机的内部流动及水力特性，对于提高其性能和效率具有重要意义。

通过合理设计和优化，可以改善水泵和水轮机的内部流动和水力特性，提高其工作效率和经济性。