水泵水轮机结构设计开题报告

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大型水泵机组耐久性研究的开题报告

大型水泵机组耐久性研究的开题报告

大型水泵机组耐久性研究的开题报告一、课题背景随着工程建设的不断发展,大型水泵机组在工程中的应用越来越广泛。

大型水泵机组主要应用于水利、电力、城市供水、生产用水等领域,其运行稳定性和耐久性是保障工程安全运行的关键。

然而,在水泵机组的使用过程中,随着设备的老化、配件的磨损以及操作不当等因素,水泵机组容易出现故障,影响了设备的耐久性和使用寿命。

为了保障水泵机组的稳定运行和延长设备的使用寿命,需要对大型水泵机组的耐久性进行研究,找出影响设备耐久性的因素和机理,并探索有效的改善措施,提高设备的耐久性,满足工程建设的需求。

二、研究目的1.了解大型水泵机组的结构、工作原理和运行状态。

2.分析影响大型水泵机组耐久性的因素,研究各种因素之间的关系。

3.探索影响大型水泵机组耐久性的原因和机理。

4.研究大型水泵机组的检测技术和方法,以及对检测结果的分析和评价。

5.制定可行的改进措施,提高大型水泵机组的耐久性和使用寿命。

三、研究内容和方法1.大型水泵机组结构和工作原理的分析和介绍。

2.大型水泵机组耐久性影响因素的分析和研究。

3.大型水泵机组的耐久性检测技术和方法的研究。

4.大型水泵机组耐久性改进措施的研究及方案制定。

研究方法包括文献资料查阅、理论分析、实验研究和统计分析等。

实验采用试验台进行模拟实验,讨论不同的因素对水泵机组耐久性的影响。

四、预期成果1.分析大型水泵机组耐久性受哪些因素影响,找出影响因素的机理和规律。

2.研究大型水泵机组检测技术和方法,建立一套可行的检测系统和评价指标体系。

3.提出一系列改进措施,为延长设备使用寿命和提高耐久性提供一定的理论基础和结论支持。

水电站水利机械及厂房的初步设计开题报告

水电站水利机械及厂房的初步设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目:水电站水力机械及厂房部分的初步设计课题类别:设计√论文□学生姓名:李宏冬学号:200981250317班级:252310901专业(全称):热能与动力工程指导教师:饶洪德2013年5月一、本课题设计(研究)的目的:通过水电站对机械及厂房的初步设计,将各种水轮机的性能参数整理并绘制成不同形式的曲线。

了解水电站建设机组选型的要求及原理。

有较好的能量特性,在额定水头下能保证发出额定出力,额定水头以下的机组受阻容量小,水电站全厂机组平均效率高。

性能要与水电站的整体运行方式和谐一致,运行稳定,可靠灵活。

有良好的抗空蚀和抗磨损性能,对多泥沙河流的电站更应如此。

结构设计合理,便于安装与操作、检修与维护。

选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好的制造厂商。

考虑适度合理的经济节省原则。

对调节保证和调节设备的计算,让我们熟悉电站的辅助设备的选择和配备。

(1)计算有压引水系统的最大和最小内水压力。

最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据之一;最小内水压力作为压力管道线路布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据。

(2)计算丢弃负荷和增加负荷时的机组转速变化率,并检验其是否在允许范围内。

(3)选择水轮机调速器合理的调节时间和调节规律,保证压力和转速变化不超过规定的允许值。

(4)研究减小水击压力及机组转速变化率的措施。

油气水系统设置1.主阀选择2.油系统设计:透平油系统拟定,透平油设备选择与计算,油系统图绘制。

3.压缩空气系统设计:压缩空气系统图拟定,贮气罐,空压机的选择与计算。

4.供,排水系统设计:供水水源与供水方式确定,供水系统图拟定供水系统设备选择计算。

排水方式确定,排水系统图拟定,排水泵选择与计算。

5.系统图,油系统图硬绘出全厂机组的用油设备与油库及油处理设备的联接,并确定机组的加油方式,编制油系统的操作程序。

气系统应保制动用气的气压,设置油水分离器、安全阀、排污阀。

水泵叶片的多学科设计优化理论与方法研究的开题报告

水泵叶片的多学科设计优化理论与方法研究的开题报告

水泵叶片的多学科设计优化理论与方法研究的开题报告一、选题背景及意义水泵是用于输送水和流体的机器设备,广泛应用于工业生产、市政设施、农业灌溉等领域。

水泵的叶轮是其最关键的零部件,其结构设计直接关系到水泵的性能和效率。

因此,如何通过多学科设计优化方法来改善水泵叶轮的性能,提高水泵的效率,是当前水泵领域亟待解决的技术问题。

目前,常规的水泵叶轮设计方法通常采用试错法,即通过对原有设计的叶轮进行反复修改和试验,直到达到设计要求。

这种方法的缺点是效率低、成本高,同时也难以满足多种性能指标的优化并综合考虑各种影响因素。

如何通过多学科的设计方法来优化和改进水泵叶轮的设计,成为了当前水泵领域中最为迫切的问题。

因此,本文将利用多学科设计优化方法,重点研究水泵叶轮的结构设计和性能优化,以期提高水泵的效率和可靠性,减少能源浪费和损耗,并为工程实践提供更为科学的技术支撑。

二、研究内容和方法本文采用多学科设计优化方法,通过对水泵叶轮的结构和性能进行系统分析和优化,提高水泵的效率和可靠性。

具体研究内容如下:1.水泵叶轮结构设计理论和方法的研究:对水泵叶轮的结构进行详细的分析和探究,归纳出叶轮结构设计的一般原则和方法,为后续优化设计提供理论和技术基础。

2.水泵叶轮多学科优化设计方法的研究:采用多学科优化方法,从叶轮的气动、流体力学、材料力学等多个角度进行分析,确定最佳的叶轮设计方案,为保证水泵的优化性能提供技术支撑。

3.叶片形状优化设计的研究:分析叶片形状对水泵性能的影响,通过叶片的改进和优化,提高水泵的效率和性能。

4. 验证和优化设计结果:将优化后的设计结果与实际应用进行对比和验证,对应用效果进行测试和验证,为实际应用提供科学、可靠的技术支撑。

本文将采用数值模拟分析、实验和数据处理等方法,对水泵叶轮的优化设计方案进行分析,验证研究成果,并得到具有实用性和科研价值的优化设计方案。

三、预期研究成果本文的研究重点在于还深入理解水泵叶轮的结构设计和优化方法,通过系统、科学的分析和优化,为提高水泵的效率和可靠性,减少能源浪费和损失,提供技术支撑。

水轮机开题报告

水轮机开题报告

水轮机开题报告水轮机开题报告一、研究背景和意义水轮机作为一种利用水能转换为机械能的重要装置,广泛应用于水力发电、水泵和水厂等领域。

随着能源需求的增加和环境保护的要求,对水轮机的研究和改进具有重要意义。

本文旨在探讨水轮机的工作原理、设计参数和性能优化,为提高水轮机的效率和可靠性提供理论依据。

二、水轮机的工作原理水轮机是利用水流的动能和压力能转换为机械能的装置。

其工作原理可分为两个基本过程:水流进口和水流出口。

水流进口时,水流通过导叶进入转轮,导叶将水流的动能转换为转轮的动能。

水流出口时,转轮将水流的动能转换为机械能,推动发电机或其他设备工作。

三、水轮机的设计参数水轮机的设计参数包括转速、叶片形状、导叶角度等。

其中,转速是水轮机的重要参数之一,它决定了水轮机的输出功率和效率。

叶片形状是指叶片的几何形状,它直接影响水流的流动状态和转轮的受力情况。

导叶角度是指导叶与水流的夹角,它决定了水流进入转轮的方向和速度。

四、水轮机的性能优化为了提高水轮机的效率和可靠性,需要对其进行性能优化。

首先,可以通过优化叶片形状和导叶角度来改善水流的流动状态,减小能量损失。

其次,可以通过改变转速和水流量来匹配水轮机的工作条件,提高其输出功率和效率。

此外,还可以采用先进的材料和制造工艺,提高水轮机的耐久性和可靠性。

五、研究方法和计划本研究将采用数值模拟和实验验证相结合的方法,对水轮机的性能进行研究。

首先,将建立水轮机的数值模型,模拟水流在叶片和导叶之间的流动过程,分析水轮机的受力情况和能量转换效率。

然后,将设计实验装置,通过实验验证数值模拟结果的准确性和可靠性。

最后,将根据研究结果提出改进水轮机性能的建议。

六、预期成果和应用前景通过本研究,预期可以深入了解水轮机的工作原理和设计参数对性能的影响,为水轮机的优化设计和改进提供理论依据。

同时,本研究的成果还可以应用于水力发电、水泵和水厂等领域,提高设备的效率和可靠性,减少能源消耗和环境污染。

竖轴潮流水轮机水动力性能的实验与数值研究的开题报告

竖轴潮流水轮机水动力性能的实验与数值研究的开题报告

竖轴潮流水轮机水动力性能的实验与数值研究的开题报告一、选题背景和意义潮汐能是一种可再生的能源,由于其利用效果好、污染小、稳定性高等特点,备受关注。

潮汐能利用方式较多,其中一种是采用竖轴潮流水轮机进行直接利用,由于其结构简单、上下游影响小等优点,在一些特定的潮汐资源较丰富的地区使用颇为广泛。

因此,对竖轴潮流水轮机水动力性能进行实验与数值研究具有一定的理论和实践意义。

通过实验研究可以了解水轮机的稳定性、启动性能、效率和功率输出等水动力性能参数,同时也可以对水轮机的设计和优化提供依据。

二、研究内容本文拟进行竖轴潮流水轮机水动力性能的实验与数值研究。

具体内容包括:1. 竖轴潮流水轮机的设计和制造。

选定水轮机的工作条件和参数,并进行设计、制造和安装。

2. 水力实验。

通过试验台对水轮机进行各种水动力性能参数的测试,并记录试验数据。

3. 数值模拟。

采用CFD软件对竖轴潮流水轮机的水动力性能进行数值模拟,得出相应的水力特性曲线。

4. 实验与模拟结果的比较和分析。

对试验数据和数值模拟结果进行比较和分析,探讨竖轴潮流水轮机水动力性能的特点和优化方向。

三、研究方法本文采用实验与数值模拟相结合的方法,通过试验与数值模拟的相互印证,得出竖轴潮流水轮机的水动力性能参数。

具体方法包括:1. 设计和制造竖轴潮流水轮机,并进行安装和调试。

2. 在试验台上对水轮机进行水力性能参数的测试,包括水头-功率特性曲线、水量-功率特性曲线、效率-流量特性曲线等。

3. 基于CFD软件对竖轴潮流水轮机的水动力性能进行数值模拟,得到相应的水力特性曲线。

4. 对试验数据和数值模拟结果进行比较和分析,深入探讨竖轴潮流水轮机的水动力性能特点和存在的问题,提出相应的优化方案。

四、研究预期成果通过本文的研究,预计可以得到以下成果:1. 竖轴潮流水轮机的设计与制造,具备一定的理论和实践参考价值。

2. 对竖轴潮流水轮机水力性能参数进行测试和分析,得到相应的水力特性曲线,为该水轮机的优化和改进提供依据。

贯流水轮机选型及结构设计开题报告

贯流水轮机选型及结构设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目贯流水轮机选型及结构设计专业热能与动力工程班级动09*班学生 **指导教师 *** 教授2013 年一、毕业设计的课题来源、类型依据专业的培养目标,且根据毕业设计选题的具体原则,我选择了毕业设计的题目——贯流水轮机选型及结构设计。

贯流式水轮机通常采用卧轴式布置,从流道进口到尾水管出口,水流沿轴向几乎呈直线流动,避免了水流拐弯形成的流速分布不均导致的水流损失和流态变坏,水流平顺,水力损失小,尾水管恢复性能好,水力效率高。

因此,对于25m以下的低水头水电开发,优先选择贯流机组。

本课题来源于贯流水轮机电站的资料。

本课题根据实际需要,课题来源为实际工程;课题类型属于工程设计类型。

二、选题的目的和意义毕业设计是学生综合应用在校所学知识,结合工程实际,进行一次系统的解决工程实际问题的实践性教学环节,也是完成工程师基本训练的重要教学环节。

通过对贯流式水轮机选型及结构设计,以达到以下目的:1.巩固加深所学专业知识,扩大专业知识面,使所学知识系统化。

2.培养学生运用所学知识解决实际工程问题的能力,要求学生掌握基本的设计原则、设计方法和步骤。

3.培养学生独立思考的工作能力,通过毕业设计加强文献查阅、外文翻译、设计计算、绘图、编写设计报告、使用规范手册以及计算机应用能力的培养。

4.使学生熟练掌握工程中常用的辅助设计软件:AutoCAD绘图。

5.通过设计对专业知识有更近一步的理解,同时可以将大学几年所学到的知识融会贯通,理论与实际相结合,进一步提高设计能力,为将来去工作岗位打下良好的基础。

三、本课题在国内外的研究现状及发展趋势1.前言水力资源在我国能源组成中占有重要的地位,它不仅是清洁能源,而且是可在生能源。

我国的水力资源非常丰富。

据水利水电规划设计总院主编的《中国大中型水电站规划图集》统计,全国可开发的装机容量25MW 以上的大中型水电站就有1300多座,总装机容量达4.0463亿千瓦。

截止2005年年底,我国已开发和正在开发的装机总容量为1.3098亿千瓦,约占经济可开发容量的三分之一。

水轮机毕业设计 开题报告材料

水轮机毕业设计 开题报告材料

毕业设计〔论文〕开题报告题目电站水轮机结构设计专业热能与动力工程班级学生指导教师一、毕业设计〔论文〕课题来源、类型本课题来源于越南DongNai5 水电项目,设计类型为水轮机结构设计。

DongNai5电站,位于越南DongNai 省的DongNai 河。

它配备了两台75MW混流式水轮发电机组,总装机容量150MW。

电站预计2015年投入商业运行,年发电量达616万kW·h。

该题目属于工程设计类题目。

二、选题的目的与意义水轮机对于电站而言,是重中之重。

它配合发电机组实现了,机械能转化为电能这一核心任务。

因此,使水轮机最优化,对提高电站的效率至关重要。

它的性能优劣,结构完善与否,直接涉与到水电事业开展的程度。

进展水轮机的结构设计,综合考虑水轮机性能、效率、本钱等,对学生个人也是一种总结和学习的过程的。

通过水轮机结构设计,使得自己对大学所学的专业知识进一步掌握并运用,将书本知识实用化,为自己以后继续学习专业知识或者就业,有很大的帮助。

三、本课题在国内外的研究状况与开展趋势电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。

建国50多年来,我国的水电事业有了长足的开展,取得了令人瞩目的成绩。

水电在我国的兴起是有其深刻的背景的。

···h。

首先,我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。

我国水能资源丰富,不论是水能资源蕴藏量,还是可能开发的水能资源,在世界各国中均居第一位。

但是目前我国水能的利用率仅为13%,水力发电前景广阔。

随着我国经济的快速增长,能源消耗总量也大幅度增长,煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大,甚至需要依靠进口。

水力发电经过一个多世纪的开展,其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术趋于完善,单机容量也不断增大。

并且水力发电本钱低廉,运行的可靠性高,故其开展极为迅速。

近一个世纪,特别是建国以来,经过几代水电建设者的艰辛努力,中国的水电建设从小到大、从弱到强不断开展壮大。

【开题报告】万家寨水轮机结构设计

【开题报告】万家寨水轮机结构设计

毕业设计(论文)开题报告题目万家寨水轮机结构设计专业班级学生指导教师年一、毕业设计(论文)课题来源、类型本课题来源于山西省万家寨引黄工程,设计类型为水轮机框架结构。

本课题根据实际需要,课题来源为实际工程;课题类型属于设计计算类型。

二、选题的目的及意义水轮机转轮是水电机组实现能量转换的核心部件,其性能的优劣对水电机组的运行乃至整个电力系统的生产和安全具有非常重要的意义.因此提高水轮机效率、空蚀性能和稳定性是水轮机研究和设计者的追求目标。

在此背景下,论文以水轮机调速机构为研究对象,引入计算机辅助设计方法对水轮机调速机构进行三维造型设计以及高级出图。

水轮机是一个典型的机械系统,具有轴类零件、盘套类零件、箱体类零件、齿轮类零件等,具有较强的综合性。

通过设计对专业知识有更深一步的理解,同时可以将大学几年所学到的知识融会贯通,理论与实践相结合,进一步提高设计能力,为将来去工作岗位打下良好的基础。

三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势我国现阶段对水轮机空蚀空化的研究以确定初步成效,但总的来说还不够。

我们必须继续对它进行更深的研究,才能更好的解决好水轮机的空蚀空化问题,从而提高水轮机比转速,曾长对水轮机检修周期,从而降低水利发电成本。

在国际上提升我们在水轮机的研究影响力,提升我国的科技水平,成为真正的水利发电强国。

我们分析认为,从长期来看,随着国民经济持续高速发展,人均收入的提高,国家在水轮机及辅机制造方面投入加大都会使水轮机及辅机制造需求增加。

但由于受金融危机的影响,2008年市场对水轮机及辅机制造需求有所减缓。

在市场水轮机及辅机制造需求增长有所减缓的现状下,产能扩张的势头并没有得到较好的控制。

产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡,而且还引发了水轮机及辅机制造内的一系列恶性价格竞争,影响了水轮机及辅机制造业的盈利能力。

中国水轮机及辅机制造市场现状,为外资企业入驻中国创造了条件,国际许多水轮机及辅机制造企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会,随着外资投入逐步加大,中国国内企业改革重组迅速壮大。

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毕业设计(论文)开题报告题目仙游电站水泵水轮机结构设计专业热能与动力工程班级动09* 班学生 ***指导教师 *** 教授2013 年一、毕业设计的课题来源、类型毕业设计的题目来源:本人的设计课题是从学校提供的诸多课题中选择,并根据自己将来的兴趣和将来工作所需选择了《仙游电站水泵水轮机结构设计》这个题目,指导教师是廖伟丽。

毕业设计的题目类型:工程设计。

二、选题的目的和意义随着科学技术的发展,经济和人类社会的发展对电力的需求越来越多,大容量的火电和核电机组相继投产发电,但是它们的调峰能力都比较弱。

抽水蓄能电站调峰填谷、调频调相、提高电网供电质量和电网灵活性与可靠性等优点越趋明显,使之成为获得电网最佳的经济效益和社会效益的优选电站之一。

抽水蓄能电站利用兼具水泵和水轮机两种工作方式的蓄能机组,在电力负荷出现低谷时吸收电网多余的电能作水泵运行抽水到上水库,在电力负荷高峰时作水轮机运行,将上水库的水放下发电。

因此,研究抽水蓄能机组结构并找出合理可靠的调节控制方法,对抽水蓄能电站的稳定、可靠和高效运行以及充分发挥其经济效益有着极重要的意义。

三、本课题在国内外的研究现状及发展趋势福建仙游抽水蓄能电站在风景秀丽的福建仙游西苑乡半岭村。

位于巍峨笔立直插云霄的福建第一山——“戴云山”南面,东面是金盘、玉兔起升处,亦是西苑乡政府所在的彩霞常挂在顶,气魄雄伟的笔架“起云山”。

西面是仙游山三个村所在的绿树成荫、重叠连峰的大山的屏障,距德化县城约35公里,北与戴云山红林地带,与木兰溪源头相接壤。

南濒临仙游县度尾镇蒋隔水库,距县城28公里。

仙游抽水蓄能电站是福建省第一座抽水蓄能电站,福建省“十一五”规划的重点项目。

电站位于仙游县西苑乡境内,工程总投资约44.59亿元。

电站工程枢纽建筑物主要有上水库、输水系统、发电厂房、下水库和开关站等,电站安装4台单机容量为300兆瓦的立轴单级混流可逆式机组,总装机容量1200兆瓦,由中国水电顾问集团华东勘测设计研究院承担勘察设计。

仙游抽水蓄能电站安装4台30万千瓦的自主化立轴单级可逆混流式机组,设计年抽水用电量25.28亿千瓦时,年发电量18.96亿千瓦时,年发电利用小时数为1580小时,具有周调节能力。

施工总工期约66个月,首台机组预计将于2013年10月31日投入商业运行。

目前仙游抽水蓄能电站进场公路工程、通风兼安全洞工程、施工供电工程、施工控制网工程已经完工,建设征地和移民安置工作即将完成,将建有集雨面积为4.0km2的上水库和集雨面积为17.2km2的下水库,上下池落差470多米进场交通洞工程施工进入扫尾阶段,上水库、下水库、地下厂房和引水隧洞工程已于2010元月全面开工建设。

抽水蓄能电站在地区经济社会发展中的作用不可低估。

尤其在电网运行安全、能源结构调整、电网品质提高等方面更具有不可替代的作用。

仙游抽水蓄能电站建成后,将服务于福建电网,承担系统内调峰、填谷、调相、紧急事故备用和黑启动等任务。

项目建成后,可以为福建电网运行提供安全保证,缓解福建省电网调峰压力;可以优化福建省能源结构,更好地满足福建电力和海西建设快速增长的需求,促进电网与地方经济和谐发展;可以合理利用水能资源,减少水电调峰弃水电量,降低火电机组的燃料消耗,提高核电运行的安全性,有利于环境保护和电力行业的可持续发展;可以改善电网运行条件,降低运行成本,提高电力行业服务质量;并为将来福建作为西电东送受端电网的安全稳定运行起到保安电源的作用。

1 可逆式水泵水轮机1.1水泵水轮机的型式抽水蓄能电站首先于1882年在瑞士的苏黎世诞生至今已有100多年的历史了,抽水蓄能电站的主要设备是抽水蓄能机组,最早使用的蓄能机组是四机式机组。

随着科学技术的发展和进步,出现了可以双向运行的水力机组,它向一个方向旋转抽水向另一个方向旋转发电,这样的机组称为可逆式水泵水轮机,又称为两机式机组。

分析国内外抽水蓄能电站的现状表明由于可逆式蓄能机组,具有结构简单、造价低、土建工程量小等特点,从1970年后建成的和当前正在施工建设的所有抽水蓄能电站,在水头范4-600m内,全部采用可逆式水泵水轮机组45。

可逆式水泵水轮机的工作水头范围与反击式水轮机的工作水头范围一致,随着相应水头的不同可以做成混流可逆式斜流、可逆式及贯流可逆式机组。

其中混流可逆式水泵水轮机在可逆式水泵水轮机中应用最为广泛。

例如,在我国已经投入使用的天荒坪抽水蓄能电站和广州抽水蓄能电站均采用300MW单机混流可逆式水泵水轮机组。

1.2可逆式水泵水轮机的发展随着新技术和新设计理念在抽水蓄能电站机组设计与制造中的广泛应用可逆式水泵水轮机的发展趋势主要有:1 高水头化随着技术的发展,单级可逆式水泵水轮机的使用水头越来越高目前单级可逆式机组的应用水头已超过常规水轮机。

目前世界上单级可逆水泵水轮机水泵扬程最高的是日本的葛野川抽水蓄能电站,最大毛水头751m水泵工况最大扬程。

778m2大容量化采用更大的单机容量。

水电机组所需要的金属材料和机械加工量并不随容量增高而成比例上升。

相反随单机容量增大,机组台数减少机电设备的成本就随之降低了。

另外,机组台数少可以简化电站控制系统、降低费用,在一定范围内单机容量的增大能带来直接的经济效益。

3高转速化水泵水轮机的工作水头大小决定于转轮的线速度,为了达到此线速度可以使用较大的转轮直径或较高的转速,现代的设计趋势是保持一定范围的转轮直径而采用尽量高的比转速.可逆式水泵水轮机的比转速一般用水泵工况最低扬程的比转速nsp=nQ0.5maxH-0.75来表示.用比速系数K=nspH0.75来衡量比转速水平和水泵水轮机的设计制造水平。

我国广州一期电站蓄能机组比速系数K值为38478接近预测的单机可逆式水泵水轮机的比速系数K的上限K=4000处于较高水平。

除了以上3种发展趋势外,可逆式水泵水轮机还向着高性能化、高可靠性、变速机组等方向发展。

1.3存在问题1在高水头化过程中,高水头单级水泵水轮机的水力效率比中,低水头机组降低水泵水轮机过流部件所承受的水压增大,引水系统承受的压力增大过渡工况不稳定性增加,使水泵水轮机的汽蚀性能下降。

虽然单级水泵水轮机水头的发展成上升趋势,但由于受到结构强度的限制,水泵的最大扬程800m已经达到应用的上限。

2提高比转速也会引起水泵水轮机的汽蚀特性恶化,从而要求在电站中有更大的掩埋深度,增加电站设计的复杂性和投资。

例如1980年建成的奥地利库泰伊蓄能电站可逆式机组是一个典型的用增加掩埋深度来换取高转速的实例。

此机组的转速达到600r/min,淹没深度48m,最大为78m。

按发电水头398m计算,比转速为128K,值为2-550,对于这一水头,此机组的比转速是相当高的。

3随着单机容量的增大,在施工建设中会遇到一系列的技术困难。

例如,机组中的部分大尺寸部件、转轮、顶盖、底环、座环等可能因尺寸过大而受到运输条件的限制,不得不采用更多的分瓣结构或现场加工,这就造成电站在建设中的不便增加了建设困难。

2 水泵水轮机的研究现状2.1国外水泵水轮机的发展及研究现状国外水泵水轮机的研究起步早,目前国外在水泵水轮机技术处于领先的公司有日立公司、东芝公司、三菱集团、富士公司、阿尔斯通电力公司、伏依特西门子水电公司、VA-Tech水电公司、GE水电公司等。

从文献10-12看,目前国外低水头混流式水泵水轮机技术成熟,相关文献较少,高水头混流式水泵水轮机技术是研究的热点,主要集中在500-700m高水头水泵水轮机的研究,涉及的范围在水力性能。

甘肃科学学报2012年第2期结构性能以及试验等方面。

由于西欧国家蓄能电站开发已接近饱和,而日本的水泵水轮机技术始于20世纪80年代末,目前技术正处于技术高峰期,并不断往高水头,大容量方向发展,所以可供参考的相关文献也较多。

在振动与应力问题方面,吉田正博指出600-700m水头400MW,级大容量水泵水轮机转轮设计技术的关键是振动问题,也就是说机组的结构问题非常重要。

在水力性能研究方面Na-kanmmT11,针对高水头高转速水泵水轮机转轮部分负荷下转轮压力脉动,空化性能恶化的问题,借助CFD技术,通过改变转轮出口形状和下环形线来改善压力脉动和空化性能,取得满意结果。

2.2国内可逆式水泵水轮机的研究现状我国对可逆式水泵水轮机的研究始于20世纪70年代初。

进入21世纪以后国家科研把可逆式水泵水轮机的研制工作提到重点日程上。

从这段时期的文献来看,研究范围广泛,涉及过渡过程的研究水泵水轮机的参数选择和优化探讨,模型试验台的建立及模型试验研究,国外机组引进消化研究,水力性能的模拟研究以及除转轮外的其他水力部件的研究。

于治观等计算了混流式水泵水轮机泵工况起动过渡过程,用内特性法推导了考虑导叶漏水转矩泵工况起动时的计算公式,对工程有重大的应用价值,另外对混流式水泵水轮机装置泵工况断电过渡过程提出了解析计算的方法。

林宵汉等针对抽水蓄能电站仿真中Suter法描述水泵水轮机转轮特性时的小开度问题和多值问题,提出了水泵水轮机转轮特性描述新方法及其工程应用,纪兴英等,对混流式水泵水轮机三维湍流数值分析对水泵工况计算结果进行了详细分析,并与模型试验结果进行了对比,周嘉元等针对水轮机全特性图上的S形特性从理论上分析了其产生的原因及对抽水蓄能电站运行的影响,并结合实际剖析了S形特性对抽水蓄能电站日常运行的影响和常用的解决方法等。

3 展望综上所述,我国抽水蓄能电站建设虽然起步较晚,但由于后发效应,起点却较高,近年建设的几座大型抽水蓄能电站技术已达到世界水平。

例如天荒坪与广州抽水蓄能电站机组单机容量300MW 额定转速500r/min,额定水头分别为526m和500m,已达到单级可逆水泵水轮机的世界先进水平。

虽然国内水泵水轮机的研究取得了一些成绩,但是目前我国在研制抽水蓄能电站机组方面与世界先进水平还有较大差距,大型抽水蓄能机组制造水平还较低。

目前国内只有3家已经具备了试验台和相关的技术,哈电机东方电机和中国水利水电科学研究院。

大型抽水蓄能机组仍依赖国外厂家供应抽水蓄能机组国产化的成功仍有漫长的路要走,可喜的是,随着国内一些大型抽水蓄能电站的开工建设,抽水蓄能机组国产化的步伐将大大加快机组制造技术水平可望迅速提高,届时必将促进我国抽水蓄能电站的建设。

参考文献[1]中国电力百科全书. 第2版北京中国电力出版社2001[2]邱彬如.世界抽水蓄能电站新发展.北京中国电力出版社 2006[3]朱书麟.水力发电工程.北京中国水利学会 1980[4]梅祖彦.抽水蓄能技术.北京清华大学出版社 1988[5]梅祖彦 .抽水蓄能发电技术.北京机械工业出版社2000[6]张克诚.抽水蓄能电站水能设计.北京中国水利水电出版社 2007[7]冈崎胜广(日本)栾锡广译.日本.葛野川抽水蓄能电站2号机投运. 国外大电机 2001[8 ]邱彬如刘连希.抽水蓄能电站工程技术.北京中国电力出版社 2008[9]姜茜武杰 .国外公司抽水蓄能机组技术述评.东方电机2004[10]吉田正博日本栾锡广译.600-700m水头400MW 大容量水泵水轮机. 国外大电机 1994[11]NakamnraT日本张亚梅译 .高转速高水头可逆式水泵水轮机研究. 国外大电机 1996[12]木本欲日本吕彤丹译.高速水泵水轮机转轮叶片数的优化研究.国外大电机 2003[13]于治观常近时 .混流式水泵水轮机水泵工况起动过渡过程导叶漏水的计算.沈阳航空工业学院学报 2000[14]林宵汉陈乃祥李辉等 .水泵水轮机转轮特性描述新方法及其工程应用. 清华大学学报 .自然科学版 1999[15]纪兴英赵凌志刘胜柱等.混流式水泵水轮机三维湍流数值分析. 大电机技术 2008[16]周嘉元郑慧娟.水泵水轮机的S形特性及对机组性能的影响. 水电能源科学 2006四、本课题的主要研究内容。

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