本發(fā)明涉及抽水蓄能電站領(lǐng)域，尤其涉及一種解決水泵水輪機(jī)尾水管負(fù)壓問題的抽水蓄能電站過渡過程機(jī)組尾水管正壓保證系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
目前抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)普遍存在有尾水管負(fù)壓過低而難以解決的問題。因?yàn)槌樗钅茈娬疽话闳萘枯^大，機(jī)組臺數(shù)較多，水頭/揚(yáng)程較高，為節(jié)省工程投資，往往是幾臺機(jī)共用一個(gè)水道系統(tǒng)，造成輸水系統(tǒng)較復(fù)雜，同時(shí)電站送出回路較少，電氣主接線難以避開與水道系統(tǒng)相交的接線方式，因此水力過渡過程工況多，尤其是轉(zhuǎn)輪特性普遍存在“s”區(qū)，造成部分甩負(fù)荷工況尾水管壓力異常低而又無法避免的情況，對抽水蓄能電站而言，轉(zhuǎn)輪的淹沒深度較深，如甩負(fù)荷后尾水管出現(xiàn)負(fù)壓，可能會造成水柱斷裂，引起反水錘抬機(jī)，造成不堪設(shè)想的后果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效避免尾水管產(chǎn)生負(fù)壓的機(jī)組尾水管正壓保證系統(tǒng)和方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題，本發(fā)明同時(shí)還可以破壞水輪機(jī)工況下有可能形成的有害渦帶，有利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種抽水蓄能電站過渡過程機(jī)組尾水管正壓保證系統(tǒng)，包括水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室和尾水錐管，水泵水輪機(jī)的頂蓋上靠近機(jī)組中心的位置或者所述尾水錐管頂部開設(shè)有口徑為φ350-φ450的孔，所述孔上連接有補(bǔ)水管道，所述補(bǔ)水管道的另一端與全廠低壓供水總管連接，所述補(bǔ)水管道上自與所述全廠低壓供水總管連接處順補(bǔ)水水流方向依次設(shè)置有第一手動閥、止回閥和第二手動閥；所述全廠低壓供水總管上自與所述補(bǔ)水管道連接處逆水流方向依次設(shè)置有壓力波預(yù)止閥和補(bǔ)氣閥。
優(yōu)選的，所述全廠低壓供水總管的水源取自電站下庫或機(jī)組尾水閘門后，所述全廠低壓供水總管上設(shè)有兩個(gè)以上用于從水源取水的取水口，所述全廠低壓供水總管的管徑為dn350～dn500。
優(yōu)選的，所述補(bǔ)水管道上的所述第一手動閥和所述止回閥之間的管道上還設(shè)置有自動操作閥。
優(yōu)選的，所述自動操作閥選用電動閥或液壓操作閥。
優(yōu)選的，所述水泵水輪機(jī)的頂蓋上靠近機(jī)組中心的位置或者所述尾水錐管頂部開設(shè)的孔的口徑為φ350左右。
優(yōu)選的，所述全廠低壓供水總管上連接有多個(gè)所述補(bǔ)水管道，每個(gè)所述補(bǔ)水管道連接到一個(gè)所述孔上。
優(yōu)選的，所述孔首選開設(shè)在所述尾水錐管頂部。
優(yōu)選的，所述補(bǔ)水管道的管徑為dn350～dn450；所述止回閥選用啟閉速度快且止回效果好的微阻緩閉閥；所述壓力波預(yù)止閥的泄水通道與集水井連接。
優(yōu)選的，所述壓力波預(yù)止閥選用口徑為dn100的壓力波預(yù)止閥，所述補(bǔ)氣閥選用口徑為dn100的補(bǔ)氣閥。
一種應(yīng)用所述的抽水蓄能電站過渡過程機(jī)組尾水管正壓保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組尾水管正壓保證的方法，包括以下步驟：
機(jī)組在水輪機(jī)工況運(yùn)行時(shí)或非水輪機(jī)工況時(shí)，當(dāng)尾水管壓力低于補(bǔ)水管道內(nèi)的壓力時(shí)，壓力水自全廠低壓供水總管經(jīng)補(bǔ)水管道自動從水泵水輪頂蓋開孔進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室直下尾水管或者直接由尾水錐管頂部開孔進(jìn)入尾水管，保證尾水管在任何情況下壓力不會出現(xiàn)負(fù)值；當(dāng)機(jī)組尾水管壓力高于補(bǔ)水管道內(nèi)壓力時(shí)，止回閥起到單向閥的作用，防止尾水管內(nèi)的壓力水傳至全廠低壓供水總管內(nèi)；
當(dāng)補(bǔ)水管道上的所述第一手動閥和所述止回閥之間的管道上設(shè)置有自動操作閥時(shí)，水輪機(jī)工況時(shí)所述自動操作閥開啟，非水輪機(jī)工況時(shí)所述自動操作閥關(guān)閉。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明能很好地解決抽水蓄能電站過渡過程機(jī)組尾水管壓力過低的問題，保證電站安全，同時(shí)也能破壞水泵水輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)尾水管所產(chǎn)生的有害渦帶，對水輪機(jī)工況的運(yùn)行穩(wěn)定起到較好的作用。本發(fā)明設(shè)計(jì)方案簡單明了，投資較省，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。解決了多年來困擾行業(yè)的技術(shù)問題，避免了機(jī)組甩負(fù)荷后采用水泵水輪機(jī)進(jìn)水球閥進(jìn)行關(guān)機(jī)的非常措施，保證了電站安全。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中：1---補(bǔ)水管道；2---第二手動閥；3---止回閥；4---自動操作閥；5---第一手動閥；6---全廠低壓供水總管；7---壓力波預(yù)止閥；8---補(bǔ)氣閥。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如附圖1所示，本發(fā)明公開了一種抽水蓄能電站過渡過程機(jī)組尾水管正壓保證系統(tǒng)，包括水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室和尾水錐管，水泵水輪機(jī)的頂蓋上靠近機(jī)組中心的位置或者所述尾水錐管頂部開設(shè)有口徑為φ350-φ450的孔，所述孔上連接有補(bǔ)水管道，所述補(bǔ)水管道的另一端與全廠低壓供水總管連接，所述補(bǔ)水管道上自與所述全廠低壓供水總管連接處順補(bǔ)水水流方向依次設(shè)置有第一手動閥、止回閥和第二手動閥；所述全廠低壓供水總管上自與所述補(bǔ)水管道連接處逆水流方向依次設(shè)置有壓力波預(yù)止閥和補(bǔ)氣閥。所述全廠低壓供水總管的水源取自電站下庫或機(jī)組尾水閘門后，所述全廠低壓供水總管上設(shè)有兩個(gè)以上用于從水源取水的取水口，所述全廠低壓供水總管的管徑為dn350～dn500。所述補(bǔ)水管道上的所述第一手動閥和所述止回閥之間的管道上還設(shè)置有自動操作閥。所述自動操作閥選用電動閥或液壓操作閥。所述水泵水輪機(jī)的頂蓋上靠近機(jī)組中心的位置或者所述尾水錐管頂部開設(shè)的孔的口徑優(yōu)選為φ350左右。所述全廠低壓供水總管上連接有多個(gè)所述補(bǔ)水管道，每個(gè)所述補(bǔ)水管道連接到一個(gè)所述孔上。所述孔首選開設(shè)在所述尾水錐管頂部。所述補(bǔ)水管道的管徑為dn350～dn450；所述止回閥選用啟閉速度快且止回效果好的微阻緩閉閥；所述壓力波預(yù)止閥的泄水通道與集水井連接。所述壓力波預(yù)止閥選用口徑為dn100的壓力波預(yù)止閥，所述補(bǔ)氣閥選用口徑為dn100的補(bǔ)氣閥。
一種應(yīng)用所述的抽水蓄能電站過渡過程機(jī)組尾水管正壓保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組尾水管正壓保證的方法，包括以下步驟：
機(jī)組在水輪機(jī)工況運(yùn)行時(shí)或非水輪機(jī)工況時(shí)，當(dāng)尾水管壓力低于補(bǔ)水管道內(nèi)的壓力時(shí)，壓力水自全廠低壓供水總管經(jīng)補(bǔ)水管道自動從水泵水輪頂蓋開孔進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室直下尾水管或者直接由尾水錐管頂部開孔進(jìn)入尾水管，保證尾水管在任何情況下壓力不會出現(xiàn)負(fù)值；當(dāng)機(jī)組尾水管壓力高于補(bǔ)水管道內(nèi)壓力時(shí)，止回閥起到單向閥的作用，防止尾水管內(nèi)的壓力水傳至全廠低壓供水總管內(nèi)；
當(dāng)補(bǔ)水管道上的所述第一手動閥和所述止回閥之間的管道上設(shè)置有自動操作閥時(shí)，水輪機(jī)工況時(shí)所述自動操作閥開啟，非水輪機(jī)工況時(shí)所述自動操作閥關(guān)閉。
本發(fā)明目的在于利用最簡單的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動補(bǔ)水辦法解決困擾行業(yè)多年的技術(shù)問題，從而保證電站安全。為了解決此技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
自動補(bǔ)水方案包括止回閥、自動操作閥、壓力波預(yù)止閥(安全閥)、補(bǔ)氣閥、手動閥、補(bǔ)水管道等。壓力水直接由電站全廠低壓供水總管系統(tǒng)供給，在全廠低壓供水總管上布置必要的壓力波預(yù)止閥(安全閥)、補(bǔ)氣閥。自動操作閥、止回閥等針對每臺機(jī)單獨(dú)配置。在水泵水輪機(jī)頂蓋上靠近機(jī)組中心的位置或尾水錐管頂部開設(shè)一個(gè)口徑φ350-φ450左右的孔，將壓力水引入。當(dāng)尾水管內(nèi)壓力低于全廠低壓供水總管內(nèi)的壓力時(shí)，壓力水通過補(bǔ)水管道自動從水泵水輪頂蓋進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室直下尾水管，或直接由尾水管錐管頂部開孔進(jìn)入尾水管，保證尾水管在任何情況下壓力不會出現(xiàn)負(fù)值。壓力水源為全廠低壓供水總管，全廠低壓供水總管的水源來自電站下庫或機(jī)組尾水閘門后，且全廠有兩個(gè)以上的取水口，水源可靠，其壓力與轉(zhuǎn)輪淹沒深度基本相同，且管徑一般在dn350～dn500，完全可給尾水管系統(tǒng)提供必需的壓力水源。本發(fā)明中的止回閥起到單向閥的作用，當(dāng)機(jī)組尾水管內(nèi)壓力高于全廠低壓供水總管壓力時(shí)，防止壓力傳至全廠低壓供水總管。自動操作閥保證只有在水輪機(jī)工況時(shí)補(bǔ)水管道才投入工作，在水泵工況時(shí)補(bǔ)水管道不工作。如調(diào)保計(jì)算的水泵工況斷電尾水壓力也難以過關(guān)時(shí)，此閥也可以不設(shè)，保證不管何種工況出現(xiàn)低壓現(xiàn)象，壓力水均能進(jìn)入尾水管破壞真空，保證水柱不發(fā)生斷裂。補(bǔ)水管道將壓力水引入尾水管。
本發(fā)明的方法，步驟如下：當(dāng)機(jī)組在水輪機(jī)工況運(yùn)行時(shí)，自動操作閥打開，當(dāng)尾水管內(nèi)壓力低于全廠低壓供水總管內(nèi)的壓力時(shí)，通過止回閥向尾水管自動補(bǔ)水，保證尾水管壓力不致過低。
本發(fā)明能很好地解決尾水管內(nèi)壓力過低的問題，保證電站安全，同時(shí)也能破壞水泵水輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)尾水管所產(chǎn)生的有害渦帶，對水輪機(jī)工況的運(yùn)行穩(wěn)定起到較好的作用。
以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明：
1.設(shè)備選型
(1)用水量估計(jì)：
因水量不受任何限制，源源不斷，不需考慮水量問題，且供水時(shí)間較短，不影響電站低壓供水系統(tǒng)的其它用戶。
供水流量q＝v*s＝μ*sqrt(2gh)*(3.14/4*dn^2)
v---速度(m/s)，s---管道過流面積(m2)，μ--流量系數(shù)，取0.8，h--靜壓(m)，g---重力加速度，dn—管徑(m)
(2)管徑選擇：
補(bǔ)水管道管徑一般設(shè)為dn350-dn450。
(3)自動操作閥的選擇
自動操作閥可以是電動閥也可采用液壓操作閥。
(4)止回閥的選擇
為補(bǔ)水順利，且防止低壓供水系統(tǒng)產(chǎn)生水錘，選用啟閉速度快且止回效果好的微阻緩閉閥。
(5)壓力波預(yù)止閥(安全閥)
因給水與斷水均是緩慢進(jìn)行的，不會突變，水錘不會過大。但為防止萬一在低壓供水系統(tǒng)產(chǎn)生水錘，則除在全廠低壓供水總管上加裝補(bǔ)氣閥外，還需加裝壓力波預(yù)止閥(安全閥)，其泄水直接排入集水井，口徑dn100左右即可，配置個(gè)數(shù)可根據(jù)低壓供水管布置情況確定，也不影響排水系統(tǒng)安全。
(6)補(bǔ)氣閥
為防止低壓供水出現(xiàn)負(fù)壓，可布置補(bǔ)氣閥，口徑dn100左右，配置個(gè)數(shù)可根據(jù)低壓供水管布置情況確定。
2.系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)
從全廠低壓供水總管取水經(jīng)手動閥、自動操作閥、止回閥、手動閥進(jìn)入尾水管錐管頂部。
3.設(shè)備布置
根據(jù)電站情況進(jìn)行布置，為檢修方便，需在管路上增加必要的檢修閥。管路系統(tǒng)布置無特殊要求。
通過采用本發(fā)明公開的上述技術(shù)方案，得到了如下有益的效果：
本發(fā)明能很好地解決抽水蓄能電站過渡過程機(jī)組尾水管壓力過低的問題，保證電站安全，同時(shí)也能破壞水泵水輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)尾水管所產(chǎn)生的有害渦帶，對水輪機(jī)工況的運(yùn)行穩(wěn)定起到較好的作用。本發(fā)明設(shè)計(jì)方案簡單明了，投資較省，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。解決了多年來困擾行業(yè)的技術(shù)問題，避免了機(jī)組甩負(fù)荷后采用水泵水輪機(jī)進(jìn)水球閥進(jìn)行關(guān)機(jī)的非常措施，保證了電站安全。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。