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1、水 电 站,2009年2月,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 水轮机选型,水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益。 根据H、N的范围选择水轮机是水电站主要设计任务之一，目标是使水电站充分利用水能，安全可靠运行。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 水轮机的标准系列,一、水轮机的系列型谱我国在1974年编制了反击式水轮机暂行系列型谱，其中所列出的转轮，是经过长期实践验证在某一水头段的性能优异的转轮。型谱中，水轮机转轮型号规定一律用比转速代号。轴流式、混流式、ZD760型、水斗式水轮机系列型谱参数见表4-1表4-5。,浙江水专国家精品课程
2、水电站http:/ 水轮机选择,一、水轮机选型设计的内容确定机组台数及单机容量选择水轮机型式（型号）及装置方式确定水轮机参数D1、n、Hs、Za；Z0、d0绘制水轮机运转特性曲线确定蜗壳、尾水管的形式及其尺寸，估算水轮机的重量和价格。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 特征流量及特征水头、下游水位流量关系曲线。水电站有关经济资料：机电设备价格、工程单价、年运行费等。电力系统资料：系统负荷构成，水电站的作用及运行方式等。,三、所需要的有关资料,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 、Hs、均不同。 1、机组台数与机电设备制造的关系 N总一定，Z0多N单尺寸（D1）小制造运输容易造价高(单
3、位千瓦耗材多、制造量大)。 所以一般选用较大的N单。 2、机组台数与电站投资的关系 Z0多单位千瓦投资阀门、调速、管道、辐设、电气等增加厂房尺寸增加。 N单D1尾水管高度低开挖少投资少,浙江水专国家精品课程水电站http:/ Z0平均效率(1) 担任基荷时：出力变化小，流量变化稳定，可用较少的台数，使水轮机可以在较长时间内以最优工况运行，其平均效率也比较高。(2) 担任峰荷时：出力变化幅度大，应该选用较多的台数，以增加其运行灵活性，提高整体运行效率。(3) 对于轴流定浆和混流式水轮机，可以选用较多的台数，而对于轴流转浆式水轮机因其调节性能好，可以选用较少的机组。,浙江水专国家精品课程水电站ht
4、tp:/ 1、 根据水轮机系列型谱选择 型号的选择主要取决于水头。各种水轮机都有一定的使用范围，根据电站运行水头的范围，直接查系列型谱，确定水轮机的型号。 如果两种型号均可采用，应进行方案比较。 这种方法有时难以获得最优设计效果。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 对特别重要的工程或特别大型的水电站，为了获得最优设计效果，根据水电站的具体参数，进行专门设计，但所需时间和费用高。3、查系列范围图法 根据水电站的水头范围和单机出力，在系列范围总图中查出适应的型号，以及对应的转轮直径、转速及吸出高度。当有两种机型可供选择时，一般选用较大的直径。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 根据目前
5、国内设计、施工和运行的电站资料，在特征水头相近、N单适当，经济技术指标相近时，优先套用已经生产过的机组，这样可以节省设计时间、尽早供货、提前发电。 5、直接查产品样本 直接查设备厂家的产品样本，适用于小型电站。6、统计分析法 对大量已建水电站的参数进行统计，得出水轮机各参数之间的统计关系，再根据本电站的参数选择。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 转轮直径D1，转速n、吸出高Hs。 D1、n应该满足：在Hr下，发出Nr；在Hav时，最高。 吸出高Hs应满足：防止水轮机汽蚀，开挖深度合理。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 按综合特性曲线选择水轮机,1、D1的确定,Nr(水轮机额定出
6、力) Nr= Nf /f 用 H=Hr计算。：原型水轮机在限制工况下的效率，在D1未确定时 一般先取=M+ (=23%)，求得D1后再修正。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ Q1 在N= Nr时，取限制工况下的Q1，并查出限制工况的M 混流水轮机由5%出力限制线得到，轴流式由汽蚀条件得到，或限制HS反推z，以防止开挖过多。 z为水轮机装置的汽蚀系数。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 查综合特性曲线得出Mmax，换算得出max。 =max-Mmax-1-2 1=1%2%(表示工艺水平)，2=1%3%(表示异形部件，即原型水轮机和模型水轮机的蜗壳和尾水管不一样) 如=M+，与假定出
7、入太大，应重新计算。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ n1用最优单位转速n10， n10=n10M+n1,水头H=Ha。 转速n随工况而变，要选发电机转速相近而偏大的标准同步转速。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 求出水轮机的参数D1、n后，在模型综合特性曲线上绘出水轮机的相似工作范围，检验是否包括了高效率区，以验证D1、n的合理性。 方法：根据Nr、D1、Hr求出Q1max，由Hmax、Hmin、D1、n求出：n1min和n1max，在综合特性曲线上以Q1max、n1min和n1max作直线，此范围即为水轮机的相似工作范围,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 计算公式：
8、水轮机方案确定后，根据水轮机运行条件、水电站的开挖情况等进行技术经济比较后确定。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 水轮机运转特性曲线的绘制,研究目的：进一步分析比较原型水轮机各方案之间的能量特性，指导水轮机的安全运行。综合反映原型水轮机H、N、Hs等参数之间的关系曲线组成：N为横座标，H为纵座标，绘有=f(H,N) Hs=f(H,N), 出力限制线。反映能量特性、空蚀特性、运行限制范围。绘制方法：根据模型综合特性曲线，通过相似定律换算而来。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ ,Hmin之间，取46个特征H，其中要包括Hmax，Hmin，Hr，Ha，绘制每个水头下的=f(N)效率修
9、正；单位转速和单位流量的修正；运转特性曲线的计算；,浙江水专国家精品课程水电站http:/ Q1)；计算出原型水轮机的效率；按照公式N=9.81Q1D12H3/2计算水轮机的出力；(5) 辅助曲线的绘制：以效率为纵坐标，出力N为横坐标，用表中的数据，对每个水头绘制一条工作特性曲线。见图1。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ 运转综合特性曲线的绘制以水头为纵坐标，出力为横坐标，绘出坐标系。见图2。在图2上绘出几个特征水头的水平线。在图1上选取几个整数效率值，画出水平线，与辅助曲线形成一些交点。将上面结点的坐标绘在图2上。将相同效率数值的点用曲线相连。就绘成了水轮机运转综合特性曲线的等效率曲线。,浙江水专国家精品课程水电站http:/ Hr是N= Nr时的最小水头，当HHr时，水轮机限制在N= Nr内；A（Nr ，Hr） 当HHr时，水轮机则受到5%出力限制线的限制，对限制线上各点分别计算，得出B(Hmin, Nmin)，连接A和B，即为HHr时的出力限制线。,
