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1、第1章 水轮发电机组选型设计1.1、机组台数及型号选择1.1.1、水轮机型式的选择已知参数 , , , 保证出力：，利用小时数：取设计水头按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系，混流式水轮机的比转速:轴流式水轮机的比转速: 根据原始资料，适合此水头范围的水轮机类型有轴流式和混流式。轴流式和混流式水轮机优点：（1）混流式结构紧凑，运行可靠，效率高，能适应很宽的水头范围，是目前应用最广泛的水轮机之一。 （2）轴流式水轮机较高，具有较大的过流能力，轴流转桨式水轮机可在协联方式下运行，在水头、负荷变化时可实现高效率运行 根据表本电站水头变化范围查水电站机电设计手册水力机械 选择适合的水轮机有、
2、和。三个水轮机参数如下：转轮型号推荐使用水头H(m)模型转轮直径cm 最优工况限制工况 r/min 模型试验水头 H(m)单位飞逸转速 (r/min)水推力系数KHL260/A244356035801.0891.71.27586.50.153158.70.340.41JK503263513590390.81800870.63103400.87ZZ5001830461280.9889.51.6586.70.58533520.871.1.2、拟订机组台数并确定单机容量因为设计电站是无调节电站，所以工作容量等于保证出力选用混流式机组的单机容量不得超过选用轴流式机组的单机容量不得超过确定机组台数台和台
3、方案列表如下：水轮机组选型及台数汇总表台数45转轮型号HL260/A244JK503ZZ500HL260/A244JK503ZZ500单机容量（MW)5050504040401.2、水轮机方案比较1.2.1、方案、 1、计算转轮直径水轮机的额定出力为：取最优单位转速与出力限制线的交点的单位流量为设计工况点单位流量，则,对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮机效率。故水轮机转轮直径为：我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值 m之间，考虑到取偏小，难于保证设计水头下发生额定出力；若取又太大，不经济。本机组属于大型水轮机，故取非标准值。2、转速n的计算由转轮技术资料提供查得转速计算值介
4、于同步转速之间，当取时，运行区域如下图：当取时，运行区域如下图： 根据模型转轮综合特性曲线，取时水轮机的实际运行范围刚好，取时有些偏离高效率中心区域，故取水轮机的转速。3、效率 的计算： 效率修正值： 4、平均效率h的计算：取下与出力限制线的交点的效率真机的效率、是以发电机出力为限制，采用逼近法找到单位流量和相应的效率。逼近法见下表：水头流量模型效率真机效率出力25.61.28992.757896 25.6190.994.649236 25.61.191.294.954331 25.61.0591.795.452135 25.61.0391.495.150981 25.61.03591.595
5、.251282 水头流量模型效率真机效率出力23.31.29093.750814 23.31.2289.693.351440 23.31.2189.893.551128 23.31.20589.993.650971 由逼近法表格知：、：则平均效率为：5、转轮直径的校核用对原先计算的进行校核转轮直径仍合适。6、水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为7、几何吸出高度 的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取、三个水头分别计算水轮机的允许吸出高度，以其中的最小值作为最大允许吸出高度。为此，进行如下计算。（1）、计算、所对应的单位转速： ： ： （2） 、确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量：
6、取与出力限制线交点处的单位流量 ：由逼近法表格知：由逼近法表格知（3） 、用（1）、（2）中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出、所对应的模型空化系数，分别是0.15、0.139、0.11（4） 根据水位流量关系曲线查教材推荐设计尾水位的水轮机过流量电站装机水轮机的过流量选用值1台或2台1台水轮机50%的额定流量3台或4台1台水轮机的额定流量5台以上1.52台水轮机额定流量本方案装机4台，流量对应的水位E=263.5m。（5） 分别用查到的空化系数计算、对应的吸出高度计算式：查空化系数修正曲线水轮机水头为23.3m时，： ： ：从三个吸出高度计算值中取最小值4.96m，再留一定的余量，
7、取允许最大吸出高度。8、水轮机安装高程 9、飞逸转速的计算由HL260/A244模型水轮机飞逸特性曲线查得，在最大导叶开度下单位飞逸转速 故水轮机的飞逸转速为 10、计算轴向水推力据HL260转轮技术资料提供的数据，转轮轴向水推力系数，转轮直径较小、止漏环间隙较大时取大值。本电站转轮直径较大，故取。水轮机转轮轴向水推力为：1.2.2、方案、 1、计算转轮直径水轮机的额定出力为：取最优单位转速,取限制工况的单位流量,对应的空化系数空化曲线作为限制，对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮机效率。故水轮机转轮直径为：我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值之间，考虑到取偏小，难于保证设计
8、水头下发生额定出力；若取又太大，不经济。本机组属于大型水轮机，故取非标准值。2、转速n的计算由转轮技术资料提供查得转速计算值介于同步转速之间。则机组运行区域如下图：根据模型转轮综合特性曲线，取时水轮机的实际运行范围刚好，取偏离了高效率中心区域，故取水轮机的转速3、 效率 的计算： 效率修正值： 4、平均效率h的计算(1)、计算、所对应的单位转速： ： ： (2)、：取下与空化系数空化曲线的交点的效率真机的效率、是以发电机出力为限制，采用逼近法找到单位流量和相应的效率。逼近法见下表：水头流量模型效率真机效率出力25.61.787.690.657068 25.61.588.691.650910 2
9、5.61.5288.591.551532 水头流量模型效率真机效率出力23.31.688.291.246947 23.31.787.890.849662 23.31.7587.690.65101023.31.7787.690.651593 由逼近法表格知：、：则平均效率为：5、转轮直径的校核用对原先计算的进行校核转轮直径仍合适。6、水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为7、几何吸出高度 的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取、三个水头分别计算水轮机的允许吸出高度，以其中的最小值作为最大允许吸出高度。确定各水头所对应的空化系数：与空化系数空化曲线作为限制， ：由逼近法表格知，对应空化系数：由
10、逼近法表格知，对应空化系数查教材推荐设计尾水位的水轮机过流量，本方案装机4台根据水位流量关系曲线查得流量对应的水位。分别用查到的空化系数计算、对应的吸出高度计算式：查空化系数修正曲水轮机水头为23.3m时，： ： ：从三个吸出高度计算值中取最小值，再留一定的余量，取最大允许吸出高度。8、水轮机安装高程 X轴流式水轮机结构高度系数，取0.419、飞逸转速的计算由JK503模型水轮机飞逸特性曲线查得，在最大导叶开度下单位飞逸转速 故水轮机的飞逸转速为 10、计算轴向水推力据JK503转轮技术资料提供的数据，转轮轴向水推力系数，水轮机转轮轴向水推力为：1.2.3、方案、 1、计算转轮直径水轮机的额定
11、出力为：取最优单位转速,取限制工况的单位流量,对应的空化系数作为限制，对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮机效率。故水轮机转轮直径为：我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值之间，考虑到取偏小，难于保证设计水头下发生额定出力；若取又太大，不经济。本机组属于大型水轮机，故取非标准值。2、转速n的计算由转轮技术资料提供查得转速计算值介于同步转速之间。则机组运行区域如下图： 根据模型转轮综合特性曲线，取时水轮机的实际运行范围刚好，且接近同步转速，故取水轮机的转速3、效率 的计算： 效率修正值：4、 平均效率h的计算(1)、计算、所对应的单位转速： ： ： (2)、：取下与空化系数空化曲
12、线的交点的效率真机的效率、是以发电机出力为限制，采用逼近法找到单位流量和相应的效率。逼近法见下表：水头流量模型效率真机效率出力25.61.686.990.659845 25.61.388.191.849268 25.61.348891.750729 25.61.358891.751107 水头流量模型效率真机效率出力23.31.68790.752021 23.31.587.591.249039 23.31.5487.491.150291 23.31.5687.39150888 23.31.5887.190.851428 由逼近法表格知：、：则平均效率为：5、转轮直径的校核用对原先计算的进行校核
13、转轮直径仍合适。6、水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为7、几何吸出高度 的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取、三个水头分别计算水轮机的允许吸出高度，以其中的最小值作为最大允许吸出高度。：与空化系数空化曲线作为限制， ：由逼近法表格知，对应空化系数：由逼近法表格知，对应空化系数查教材推荐设计尾水位的水轮机过流量，本方案装机4台根据水位流量关系曲线查得流量对应的水位。分别用查到的空化系数计算、对应的吸出高度计算式：查空化系数修正曲水轮机水头为23.3m时，： ： ：从三个吸出高度计算值中取最小值，再留一定的余量，取最大允许吸出高度。8、水轮机安装高程 X轴流式水轮机结构高度系数，取0.419、飞逸转速的计算由ZZ500模型水轮机飞逸特性曲线查得，在最大导叶开度下单位飞逸转速 故水轮机的飞逸转速为 10、计算轴向水推力据ZZ500转轮技术资
