2013本科毕业设计—热能与动力工程-开题报告

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。 778ｍ

２ 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