專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種抽水蓄能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，特別是一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水力發(fā)電機(jī)組與火電、核電機(jī)組一樣都是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，是將能量通過(guò)一定的形式最終轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，在能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中有二個(gè)相同的特點(diǎn)一是遵守能量平衡轉(zhuǎn)換的原則，二是最終的電能產(chǎn)品不可存儲(chǔ)。發(fā)電機(jī)組在生產(chǎn)過(guò)程中一方面源源不斷地生產(chǎn)出巨大的電能，同時(shí)又依靠電網(wǎng)及時(shí)輸送出相應(yīng)的電能。此時(shí)，一旦電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)解列運(yùn)行，巨大的連續(xù)轉(zhuǎn)換能量被迫強(qiáng)行中斷，如果不能及時(shí)釋放主系統(tǒng)中的能量，因此而產(chǎn)生的很高的壓力對(duì)主系統(tǒng)設(shè)備會(huì)造成很大的危害。
目前，隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的發(fā)展無(wú)論是火電、核電和水電機(jī)組，單機(jī)都向大容量高參數(shù)發(fā)展。因而，如何防范和避免大機(jī)組甩負(fù)荷引起的超壓事故的發(fā)生是一個(gè)十分重要的課題。尤其是抽水蓄能機(jī)組因輸水系統(tǒng)很長(zhǎng)并且?guī)着_(tái)機(jī)組共用一條輸水管路，這方面存在的問(wèn)題更為突出。如世界最大的抽水蓄能電廠廣州抽水蓄能電廠，采用一管四機(jī)的布置方式，華東天荒坪抽水蓄能電廠設(shè)計(jì)為一管三機(jī)布置方式。兩廠每臺(tái)機(jī)組的單機(jī)容量均為300MW。
水電站一般建設(shè)周期長(zhǎng)投資巨大，為節(jié)省投資費(fèi)用在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上往往采用一洞多機(jī)模式。特別是輸水管路很長(zhǎng)且?guī)着_(tái)機(jī)組共用一條輸水管路的抽水蓄能機(jī)組，在電站甩負(fù)荷時(shí)能量的沖擊力是相同單機(jī)容量的火電機(jī)組的幾倍，一旦構(gòu)成設(shè)備損壞后果是相當(dāng)嚴(yán)重的。
目前抽水蓄能電廠為防范輸水系統(tǒng)的“水力沖擊超壓”問(wèn)題通常在設(shè)計(jì)上采用以下兩個(gè)措施(一)、在輸水系統(tǒng)中設(shè)計(jì)直通大氣的調(diào)壓井。
(二)、跳閘時(shí)使導(dǎo)葉分段關(guān)閉同時(shí)投入導(dǎo)葉不同步裝置(Misaligned Guide vanes)。
可以看出抽水蓄能發(fā)電機(jī)組在防超壓保護(hù)的設(shè)計(jì)上是采用“緩沖避讓”的方法。這種保護(hù)方法雖然避免了能量沖擊力的疊加，但是巨大的沖擊能量還是被強(qiáng)力限制在輸水管路系統(tǒng)中，依靠系統(tǒng)設(shè)備固有的堅(jiān)固性來(lái)保護(hù)自己。正是因?yàn)檫@個(gè)原因很多大型蓄能水電廠投產(chǎn)多年來(lái)，基本上都末做過(guò)電站與電網(wǎng)間的“N＝N”甩負(fù)荷試驗(yàn)(而是做“N-1”或“N-2”甩負(fù)荷試驗(yàn))。在最大水頭下的電站與電網(wǎng)間的事故甩負(fù)荷安全性評(píng)價(jià)只停留在理論計(jì)算上。這樣在電站安全運(yùn)行方面就存在下面三個(gè)問(wèn)題(一)、理論計(jì)算與實(shí)際情況的偏差能否保證在安全允許的范圍以?xún)?nèi)，安全裕度到底有多大。
(二)、設(shè)備的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是一個(gè)動(dòng)態(tài)值，任何設(shè)備的實(shí)際強(qiáng)度隨著運(yùn)行年限的增加而下降，形成設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)而造成隱患。
(三)、實(shí)際的效核試驗(yàn)工作不做問(wèn)題還依然存在，電站運(yùn)行的安全隱患還存在。尤其是幾乎所有電站都不做實(shí)際的效核試驗(yàn)，問(wèn)題就更為嚴(yán)重。
當(dāng)今世界上美國(guó)電網(wǎng)可以講是非常強(qiáng)大的，但“8.14”美加發(fā)生電網(wǎng)崩潰事故說(shuō)明，再?gòu)?qiáng)大的電網(wǎng)也有發(fā)生大停電事故的可能。也可以說(shuō)電站與電網(wǎng)之間的解列事故發(fā)生的可能性是存在的。其次我們的輸水系統(tǒng)設(shè)備并非是非常堅(jiān)固。從天荒坪和沙河抽水蓄能電站“N-1”甩負(fù)荷實(shí)際試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)看蝸殼進(jìn)口壓力已經(jīng)非常接近設(shè)計(jì)調(diào)保計(jì)算值。所以研究和改造目前抽水蓄能機(jī)組的輸水系統(tǒng)的防超壓保護(hù)問(wèn)題是一個(gè)非常緊迫而又重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、防超壓效果好的防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型是一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、輸水管路系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，它還設(shè)有事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)的入口端與壓力鋼管上的主閥門(mén)前的輸水管路連通，出口端與蝸殼的出口(尾水管路)連通，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)由管路和閥門(mén)構(gòu)成。本實(shí)用新型的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)由自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的一種防超壓抽水蓄能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)的流量為輸水管路系統(tǒng)流量的20％-40％。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的一種防超壓抽水蓄能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)的流量為輸水管路系統(tǒng)流量的30％。
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。以上所述的一種防超壓抽水蓄能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，所述的閥門(mén)為3個(gè)，1個(gè)設(shè)在事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)的前部，為手動(dòng)閥門(mén)；1個(gè)設(shè)在其中部，為自動(dòng)閥門(mén)，1個(gè)設(shè)在其后部，也為手動(dòng)閥門(mén)。本實(shí)用新型所設(shè)的手動(dòng)閥門(mén)是專(zhuān)用于檢修時(shí)用。
發(fā)明人用天荒坪和沙河抽水蓄能電站的“N-1”臺(tái)機(jī)組模擬甩負(fù)荷P、N、Q曲線進(jìn)行分析，當(dāng)機(jī)組流量下降到額定流量的70％左右時(shí)，蝸殼進(jìn)口壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值，蝸殼的出口壓力近似達(dá)到最小值(稍有一點(diǎn)延時(shí))。當(dāng)蝸殼進(jìn)口壓力達(dá)到最大值的時(shí)間大約在5秒左右。為分析方面發(fā)明人將壓力曲線P、流量曲線Q、轉(zhuǎn)速曲線N之間的關(guān)系用下列函數(shù)式表達(dá)F(P)＝F(Q) F(N)＝F(Q) F(P2)＝F(Q)機(jī)組甩負(fù)荷后，系統(tǒng)管路的流量(Q)與蝸殼進(jìn)口壓力(P1)、蝸殼出口壓力(P2)和機(jī)組轉(zhuǎn)速(N)的關(guān)系是自變量與變量的關(guān)系?？梢钥闯鲈跈C(jī)組出現(xiàn)系統(tǒng)甩負(fù)荷事故時(shí)想要降低P1、P2、和N的峰值，根本問(wèn)題是在P1、P2、N達(dá)到的峰值之前(5秒鐘左右)要控制Q流量的下降速度，使其不能突然下降到額定值的70％以下。所以，在機(jī)組出現(xiàn)系統(tǒng)甩負(fù)荷時(shí)不應(yīng)簡(jiǎn)單地將能量強(qiáng)力限制在輸水管路系統(tǒng)中，而是在能量積聚的瞬間保持緩沖避讓的方法不變，同時(shí)在“水動(dòng)沖擊力”的最高峰值到來(lái)之前，采取本發(fā)明的事故自動(dòng)旁通管路短時(shí)釋放掉一部分能量，即采取緩沖加釋放的雙重保護(hù)方式，這樣就能將壓力曲線峰尖削平，使最高的壓力能控制在設(shè)計(jì)許可范圍以?xún)?nèi)，就能非常有效地保護(hù)了系統(tǒng)設(shè)備的安全。一旦出現(xiàn)系統(tǒng)甩負(fù)荷時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出命令，立即打開(kāi)事故自動(dòng)旁通管路，最好將流量Q值限制在70％以上。自動(dòng)閥門(mén)的動(dòng)作開(kāi)啟時(shí)間為1-2秒鐘，整個(gè)事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)間不超過(guò)10秒。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在增加了事故自動(dòng)旁通管路后，事故時(shí)能有效地控制輸水系統(tǒng)的壓力在設(shè)計(jì)的安全范圍以?xún)?nèi)，可根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)備的安全裕度，保護(hù)設(shè)備的安全；對(duì)新設(shè)計(jì)電站可靠性論證減少了理論計(jì)算的工作量，縮短了安全審批時(shí)間。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防超壓效果好。


附圖為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖，進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的具體技術(shù)實(shí)施方案。
實(shí)施例1。參照附圖，一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、輸水管路系統(tǒng)，它還設(shè)有事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的入口端與壓力鋼管2上的主閥門(mén)1前的輸水管路連通，出口端與蝸殼3的出口連通，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6由管路8和閥門(mén)5構(gòu)成。
實(shí)施例2。在實(shí)施例1中，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的流量為輸水管路系統(tǒng)流量的30％。
實(shí)施例3。參照附圖，一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、輸水管路系統(tǒng)，它還設(shè)有事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的入口端與壓力鋼管2上的主閥門(mén)1前的輸水管路連通，出口端與蝸殼3的出口連通，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6由管路8和閥門(mén)5構(gòu)成，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的流量為輸水管路系統(tǒng)流量的20％，所述的閥門(mén)為3個(gè)，1個(gè)設(shè)在事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的前部，為手動(dòng)閥門(mén)7；1個(gè)設(shè)在其中部，為自動(dòng)閥門(mén)5，1個(gè)設(shè)在其后部，也為手動(dòng)閥門(mén)4。
實(shí)施例4。參照附圖，一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、輸水管路系統(tǒng)，它還設(shè)有事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的入口端與壓力鋼管2上的主閥門(mén)1前的輸水管路連通，出口端與蝸殼3的出口(尾水管路)連通，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6由管路8和閥門(mén)5構(gòu)成，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的流量為輸水管路系統(tǒng)流量的40％，所述的閥門(mén)為3個(gè)，1個(gè)設(shè)在事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)6的前部，為手動(dòng)閥門(mén)7；1個(gè)設(shè)在其中部，為自動(dòng)閥門(mén)5，1個(gè)設(shè)在其后部，也為手動(dòng)閥門(mén)4。
權(quán)利要求1.一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、輸水管路系統(tǒng)，其特征在于，它還設(shè)有事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)(6)，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)(6)的入口端與壓力鋼管(2)上的主閥門(mén)(1)前的輸水管路連通，出口端與蝸殼(3)的出口連通，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)(6)由管路(8)和閥門(mén)(5)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防超壓抽水蓄能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)(6)的流量為輸水管路系統(tǒng)流量的20％-40％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防超壓抽水蓄能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)(6)的流量為輸水管路系統(tǒng)流量的30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防超壓抽水蓄能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述的閥門(mén)為3個(gè)，1個(gè)設(shè)在事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)(6)的前部，為手動(dòng)閥門(mén)(7)；1個(gè)設(shè)在其中部，為自動(dòng)閥門(mén)(5)，1個(gè)設(shè)在其后部，也為手動(dòng)閥門(mén)(4)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種防超壓抽水蓄能發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)組、輸水管路系統(tǒng)，其特征在于，它還設(shè)有事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)的入口端與壓力鋼管上的主閥門(mén)前的輸水管路連通，出口端與蝸殼的出口連通，所述的事故自動(dòng)旁通管路系統(tǒng)由管路和閥門(mén)構(gòu)成。本實(shí)用新型在增加了事故自動(dòng)旁通管路后，事故時(shí)能有效地控制輸水系統(tǒng)的壓力在設(shè)計(jì)的安全范圍以?xún)?nèi)，可根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)備的安全裕度，保護(hù)設(shè)備的安全；對(duì)新設(shè)計(jì)電站可靠性論證減少了理論計(jì)算的工作量，縮短了安全審批時(shí)間。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防超壓效果好。
文檔編號(hào)E02B9/00GK2782974SQ20052006914
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者馬少宏 申請(qǐng)人:馬少宏