水輪機制動區流動特性分析*

陳國玉，顧秉棟，李 源，林 旭

（青海民族大學土木與交通工程學院，青海 西寧 810017）

水泵水輪機內部的轉輪直徑較大，運轉過程中離心作用較大；當水輪機處于工況運行狀態時，受水流慣性驅動影響，進流速度會呈現快速下降狀態，一旦其自身轉速大于飛逸轉速時，水輪機將進入制動工況，流量發生極大變化；如果慣性不降反升，轉輪運行離心作用會將水流向反方向推出，進入反水泵工況。對水輪機制動區流動特性的把握，有助于降低水輪機發生不穩定運行問題的概率，同時對其設計優化也具有一定的指導意義。

1 水泵水輪機的概念和基本工作原理

1.1 水泵水輪機的概念

可以在發電和抽水兩個方向上進行雙向運行的水利機組，就是通常所稱的可逆性質水泵水輪機。這種性質的水輪機是當前抽水蓄能電站的關鍵設施，對維持電力系統穩定運行具有重要的作用；可逆水泵水輪機因高效、靈活及經濟等特性，在抽水蓄能電站中得到普遍應用。除了可逆水泵水輪機之外，水泵水輪機還包括了混流、軸流、斜流以及慣流等4種類型，而這4種類型中，混流性質的水泵水輪機因適用范圍較廣，在抽水蓄能電站中的普及應用也較為廣泛。水輪機由渦殼、固定導葉、活動導葉、轉輪和尾水管5部分組成，當水泵水輪機處于發電工況下，水流從渦殼流入，經過導葉和轉輪后，由尾水管流出。其中的轉輪就是水泵水輪機內部的旋轉部分，由上冠、轉輪葉片以及下環3部分組成，且轉輪的旋轉方向會隨著運行方式的變化出現相應的變化[1]?！?br>