可逆式抽水蓄能机组与厂房

可逆式抽水蓄能机组与厂房ReversibleUnitandUndergroundHydropowerHouse本节介绍可逆式（两机式）抽水蓄能电站，二级可逆式水泵水轮机机组与抽水蓄能电站地下厂房。二机可逆式水泵水轮机机组可逆式（两机式）抽水蓄能电站由一台水泵水轮机与一台电动发电机组成，组成的机组称为二机可逆式水泵水轮机机组，电动发电机在上方，水泵水轮机在下方，二机轴通过联轴器连接，见图1。图1二机可逆式水泵水轮机机组由于抽水蓄能电站基本都采用高水头（400m以上）工作方式，故水泵水轮机都是混流式水泵水轮机。图中水泵水轮机为单级，只有一个转轮，目前单级水泵水轮机的工作水头最高可达800m，一般混流式水泵水轮机工作范围在500m左右。多级可逆水泵水轮机对于超过800m的抽水蓄能电站的混流式水泵水轮机要采用多级水泵水轮机，多级水泵水轮机相当于多个单级水泵水轮机串联使用，相邻二级水泵水轮机之间用水道连接，所有转轮共用一根转轴，图2是二级水泵水轮机的结构示意图。图2二级可逆式水泵水轮机两个转轮共用一根转轴，转轴下端安装在推力轴承上，推力轴承承担转轮的重量与水的推力，转轴上端有导轴承，防止转轴晃动。每个转轮有一套导水系统，由各自的接力器驱动。多级水泵水轮机一般按每级200m至300m设计，目前已有4至6级的多级水泵水轮机工作水头达1000m至1400m。多级水泵水轮机很难在每级转轮安装导水机构，采用无导水机构结构，无导水机构结构对抽水无影响，但作水轮机运行时无法进行调节会使效率下降。在图3中用浅蓝色箭头线表示在水轮机工况时的水流方向，在抽水工况时则相反。水轮机工况时顺时针旋转（顶视），抽水工况时反时针旋转（顶视）。图3二级可逆式水泵水轮机水流向图抽水蓄能电站地下厂房为了防止空化，水泵水轮机机组要安装在下水库水面以下的地方。抽水蓄能机组的淹没深度大于普通水轮机组，一般为50m至60m，例如广州抽水蓄能的淹没深度为70m，所以抽水蓄能电站多采用地下厂房。条件许可时采用中部式布置，把地下厂房建在上水库与下水库中间，可减小到上水库压力管道的长度，节省投资。图4是抽水蓄能电站地下厂房示意图。图4抽水蓄能电站地下厂房主厂房一般并列几台抽水蓄能机组，图中表示仅有一台机组的厂房横剖面布置状况，安装有二机二级可逆式水泵水轮机机组，包括二级水泵水轮机，电动发电机，球阀等主要设备，整个电站厂房挖掘后用钢筋混凝土浇筑成。进水主阀采用球阀，球阀可用于高水压工作环境，球阀除了应对故障与检修要关闭外，在启停时关闭主阀可缩短启动时间，在运行时调节主阀开度可辅助机组的变功率运行。除了水轮机工况时需要的调速系统外，大型电动发电机的启动系统是抽水蓄能电站不可少的，目前变频启动方式在大型机组得到广泛应用，不但能平稳的启动电机旋转，还可调节转速，使水泵根据需要运行在最佳状态。厂房的压缩空气系统由空气压缩装置、管道系统和测量控制三部分组成，压缩空气主要用于液压系统油罐充气与转轮室压水用气。转轮室压水使转轮露出水面，减小电机启动时的阻力。厂房的液压系统提供球阀、接力器等驱动机构所需的动力。厂房还要安装润滑油路系统、辅助供排水系统、厂房供电力设备等，在图中下方的混凝土空格中安装这些设备。电厂的主变压器与开关站安装在主厂房旁的洞室内，电厂的控制室也设在主厂房旁的洞室内，这些就没在图中表示。图5是二机二级可逆水泵水轮机机组的剖面图，较清楚的表现了机组的结构与布置。图5二机二级可逆水泵水轮机机组