万勇：泵机组用作水轮机组的工作特性研究泵机组用作水轮机组的工作特性研究万勇（江苏省水利勘测设计研究院）差异和肘管的水力性能比较，提出了水轮机工况下出力大小的计算方法，同时结合摸型试验，对现有泵站的改造和起动方法进行了一些探讨。
1前言泵站是运用泵机组及其系统传递和转换能量，以实现水体输运的水利工程。电力泵站工程的动力机和工作机均是可逆的。对于泵站枢纽中有反向自流泄水要求的场合，通过泵站泄流，运用泵机组的可逆特性来发电，从技术上讲是可行的，经济上也是很有意义的表14种运行方式下泵高效率工况时的效率值高效率（）泵类型正常泵工况反转泵工况正常水轮机工况反转水轮机工况离心式混流式轴流式3水泵和水轮机两种工况的汽蚀性能比较2水泵适宜作水轮机使用很多情况下的经验表明，良好的泵常常可以作为良好的水轮机使用。但是，很多良好的水轮机在做泵运行时，效率显著降低产生这种现象的原因是，对水轮机，转轮的液流的相对运动速度沿程递增，即存在加速度根据液体流动规律，液流的加速度较大，并不产生较大的损失但是在水轮机内，当液体反方向倒流时，会产生较大的减速度，则将产生较大的扩散损失相比之下，在良好的泵内，泵工况运行的减速度较小，因此，两个方向流动的效率几乎相同。
表1是泵在正常的泵工况反转的泵工况正常的水轮机工况、反转的水轮机工况4种运行方式下，高效率工况下的效率值。
由以上说明可见水泵宜做水轮机使用；而用水轮机做水泵使用时，效率下降很多，而且运行不稳定，所以不宜反向使甩也就是说：对于已建的泵站，有条件时，利用水泵作为水轮机发电是适宜的。
在研究常规水泵和常规水轮机的汽蚀特性时，发现水泵的汽蚀性能要比水轮机的汽蚀性能差。可逆式水泵水轮机在早期应用时，也发现泵工况汽蚀性能比水轮机工况汽蚀性能差。
水力机械在应用中首先发生汽蚀的部位，一是沿叶型表面上的低压区，一是叶片头部和水流发生撞击后的脱流区在水泵上，因为进口撞击和低压区都发生在叶片进口，所以动压降比较大，汽蚀性能比较差而水轮机工况，水流撞击发生在进口边，叶片低压区发生在出口附近，因而动压降比较缓和，汽蚀性能就好些从汽蚀系数定义上亦可看出两种工况的性能差别水泵汽蚀（Thoma）系数定义为：而可写为NPSH；X1为水流绕流叶片的动压降系数，或称叶栅汽蚀系数，为水流进入叶片以前的-）。男，江苏省水利勘测设计研究院工程师；江苏省扬州市（225009sreserved，http://www.cnki.net综合损失系数。
据一般研究成果，离心泵的M在0.20.4之间，在1.01.4之间。水轮机汽蚀系数可写成：据一般试验结果，混流式水轮机的X值在以上两式可以看出，如果泵的进口相对流速wi和流速VI分别和水轮机的出口相对流速W2和流速V2相等，则水泵的汽蚀系数将比水轮机的高出一倍或更炙为一个比转速np=256化规律大致如中的W-1常规立式水泵的进水流道断面都是连续收缩型，断面变化规律如中的W-2的混流式模型在水泵和水轮机两种工况下的汽蚀断面面积变化规律试验实测结果。可见水泵工况的汽蚀系数远远高于水轮机工况的汽蚀系数由以上的分析可以看出，运用泵机组作为水轮机组时，汽蚀并不会成为一个问题。如果在作水泵运行时有足够的淹没深度，则在作水轮机运行时也会有足够的淹没深度但有一点例外，那就是在大水头和低尾水位下作水轮机运行时，其不利情况的汽蚀系数有可能大于作水泵运行时的临界汽蚀系数，但实际上此时已超出泵站的常规运行范围4进水肘管用作尾水管时水力性能分析在常规水轮机尾水管设计中，广泛采用具有在国内曾做过这样的对比试验，一个肘管是按面积连续变化规律设计的，另一个肘管面积变化规律如中的W-1从试验结果中得知，对于水轮机和水泵两种工况，不同面积变化规律的尾水管的优点参数相当接近，可见不同尾水管（进水流道）对两种工况的优点影响甚微另外，对比试验还证明，在水轮机工况，尾水管直锥段是起主要作用的部分，尾水管总高度对能量的恢复有较大影响综上所述，尽管普通的进水流道是按面积连续变化规律设计的，与常规水轮机尾水管的变化规律不一致，但泵机组用作水轮机组时，进水流道（尾水管）仍能保证机组以较高的效率运行。
5发电出力预测水泵作水轮机运行时，如果转速相同，发电出力P（kW）可按下式估算：水头（m）和效率；QpHpZ分别为水泵工况流量/s）扬程（m）和效率已有水轮机模型试验数据时，发电出力亦可直接按下式估算：数的收缩来耐流在弯段从壁面脱流‘断面的变（3）以上两种估算服估算结果均大于模型万勇：泵机组用作水轮机组的工作特性研究试验实测出力。其原因可能是模型试验中存在发电机效率因素的影响，估算出力未计此项；同时，试验还发现，在低扬程时采用变极发电方案，出力较同转速发电方案有所提高。
6起动方法和泵站改造的讨论对于直管式出水流道的泵站，可直接提闸放水，当倒冲飞逸转速达到同步转速后投励并入电网；对于虹吸式出水流道的泵站，需在驼峰顶抽真空，形成水流倒泄。对于水头较低，倒冲飞逸转速达不到同步转速时，可先将电动机接头调换，接入电网使之作与抽水时反方向的旋转，然后提闸放水，当泄水流量达到一定程度时就从从电网吸收有功的状态变成向电网输送有功的状态，也就是变成了发电机关于泵站改造，可考虑采用增设调频机或采用双极电动机的改造方案；也可对转轮进行更换，如换可逆式转轮或高比转速转轮。
