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1、試論小型水電站水輪機(jī)選型的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 摘要：本文一方面介紹了小型水輪機(jī)設(shè)計(jì)選型的方式和方法，另一方面探討了交界水頭段的水輪機(jī)的型式選擇。對(duì)小型水電站水輪機(jī)實(shí)際選型設(shè)計(jì)工作有一定指導(dǎo)意義?！ ￡P(guān)鍵詞：小型水電站；水輪機(jī)；選型設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào)：TK73文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-431126-0080-02 1小型水輪機(jī)設(shè)計(jì)選型的方式和方法 在對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行選型時(shí)，其核心思想在于能否合理準(zhǔn)確的確定出水輪機(jī)的一些關(guān)鍵參數(shù)。盡管小型水輪機(jī)能夠產(chǎn)生的能量有限，但是卻影響著由其組成的小型水電站的運(yùn)行效益
2、，然而水輪機(jī)的運(yùn)行效益在很大程度上受一些參數(shù)左右[2]。水輪機(jī)參數(shù)的確定方法主要有兩種，其一是參照現(xiàn)有水輪機(jī)模型相關(guān)數(shù)據(jù)資料或通過對(duì)比水輪機(jī)型譜來確定應(yīng)選水輪機(jī)，其二是借鑒應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并依據(jù)比轉(zhuǎn)速，結(jié)合統(tǒng)計(jì)比較法來選擇出應(yīng)選的水輪機(jī)參數(shù)。以上兩種水輪機(jī)選型方法，其全面性均有所欠缺。例如參照現(xiàn)有水輪機(jī)模型相關(guān)數(shù)據(jù)資料或通過對(duì)比水輪機(jī)型譜來確定水輪機(jī)，經(jīng)常會(huì)因資料不全，無法甄選出參數(shù)更佳的機(jī)型；而借鑒經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)比較法來選擇參數(shù)的水輪機(jī)，往往針對(duì)性不強(qiáng)，極易造成小型水輪機(jī)生產(chǎn)廠家的制造能力無法匹配應(yīng)用
3、要求[3]。 這種現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因在于市場(chǎng)和生產(chǎn)廠家制造技術(shù)能力在很大程度上影響著小型水輪機(jī)選型工作。首先，小型水電站成本投入不大，建設(shè)周期相對(duì)較短，廠家能夠獲取的利潤(rùn)空間較小，因此，一般不會(huì)針對(duì)特定水電站重新設(shè)計(jì)水輪機(jī)；其次，部分大型水輪機(jī)生產(chǎn)廠雖然掌握先進(jìn)機(jī)型的制造技術(shù)，但卻不屑于生產(chǎn)小型機(jī)組，而部分專業(yè)從事小型水輪機(jī)生產(chǎn)的廠家，其制造能力和所掌握的的生產(chǎn)技術(shù)也有限。此外，部分中小水輪機(jī)設(shè)計(jì)院，其所掌握的轉(zhuǎn)輪模型和設(shè)計(jì)技術(shù)較為落后，而小型水電站設(shè)計(jì)周期短，投入小，致使設(shè)備選型時(shí)出現(xiàn)廠家代替選型
4、的現(xiàn)象。針對(duì)上述情況，筆者通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并結(jié)合自身多年水輪機(jī)選型經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些小型水輪機(jī)選型的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其具體如首先下： 首先，在對(duì)小型水輪機(jī)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)工作時(shí)，一般選取技術(shù)相對(duì)成熟并已經(jīng)投放過市場(chǎng)的機(jī)型，因此，選型設(shè)計(jì)人員應(yīng)重點(diǎn)留意不同地質(zhì)環(huán)境下各水頭段內(nèi)已經(jīng)投放運(yùn)行的水電站所用的水輪機(jī)組，收集這些機(jī)組的資料，并有針對(duì)性的關(guān)注融入新興技術(shù)的機(jī)型資料。其次，與小型水輪機(jī)生產(chǎn)商建立長(zhǎng)期的溝通交流關(guān)系，以便能夠充分了解其生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)能力。最后，優(yōu)化選型設(shè)計(jì)思路。在項(xiàng)目可行性評(píng)估過程中，應(yīng)結(jié)合
5、水電站的基本參數(shù)，收集生產(chǎn)廠家的資料，在經(jīng)過生產(chǎn)制造能力摸底的基礎(chǔ)上，預(yù)估出能夠使水輪機(jī)保持良好運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)范圍，同時(shí)篩選出候選生產(chǎn)廠家及機(jī)型；招標(biāo)過程中，應(yīng)與水電站項(xiàng)目業(yè)主互相配合，對(duì)各種水輪機(jī)組招標(biāo)方案進(jìn)行探討，以確定出技術(shù)經(jīng)濟(jì)相對(duì)符合期望的機(jī)型。此外，在小型水電站水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)所具備的條件挑選出參數(shù)性能相對(duì)優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較好的方案，不可一味追求高參數(shù)，投入運(yùn)行的水輪機(jī)組還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行后期跟蹤，以了解其穩(wěn)定性情況?！ ?交界水頭段的水輪機(jī)的型式選擇 不同于大型水輪機(jī)，交界水頭段的
6、小型水輪機(jī)在選型時(shí)需綜合考慮水電站周圍地質(zhì)地貌、技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)能力等?！ 襞葚灹魇剿啓C(jī)和軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)近10年來，燈泡貫流式水輪機(jī)在我國(guó)被大量應(yīng)用，實(shí)踐證明，相比于傳統(tǒng)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，燈泡貫流式水輪機(jī)在25米以下水頭端擁有較好的經(jīng)濟(jì)性。其中，燈泡貫流式水輪機(jī)應(yīng)用過程中有以下幾方面需要注意： ?、偃绻谝恍{谷或深山中建設(shè)水電站，因水電站所處的河道很窄，導(dǎo)致洪峰流量相對(duì)較大，在很大程度上增大了水電站下游尾水位變幅，因此要求洪水位需設(shè)計(jì)得較高。而如若仍選擇燈泡貫流式水輪機(jī)，即便采取臥軸布置方式，也
7、無法避免因水電站下部開挖程度較大而大量增加防洪土建成本的情況?！ 、跓襞葚灹魇剿啓C(jī)制造起來比較困難，目前國(guó)內(nèi)大部分中小水輪機(jī)生產(chǎn)廠家未能掌握較好的轉(zhuǎn)輪模型，且受設(shè)計(jì)水平、生產(chǎn)能力制約。在進(jìn)行招標(biāo)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格限制實(shí)力不允許的廠家參與?！ 、鄄糠忠叫⌒退娬?，燈泡貫流式水輪機(jī)組GD2不夠大，無法滿足調(diào)保要求?！ 、懿煌趥鹘y(tǒng)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，燈泡貫流式水輪機(jī)組在運(yùn)行和檢修方面均不同。 軸流式水輪機(jī)和混流式水輪機(jī)軸流式水輪機(jī)通常分為兩種，分別是轉(zhuǎn)槳式和定槳式。其中定槳式水輪機(jī)主要應(yīng)用于小型水電站中。其
8、結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、造價(jià)成本低，并且不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)輪漏油問題，但是因其結(jié)構(gòu)問題，其運(yùn)行效率較低，穩(wěn)定性有待提高。此外，一些高海拔地區(qū)的徑流式低水頭電站，因其流量變化大，會(huì)直接影響定槳式水輪機(jī)的運(yùn)行效益，造成水輪機(jī)空載運(yùn)行或小負(fù)荷運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較為劇烈，使實(shí)際流量大于初始設(shè)計(jì)流量，增大了水頭損失，即便在水輪機(jī)導(dǎo)葉全開的情況下，仍然不能以額定功率做功。因此，軸流定槳式水輪機(jī)應(yīng)盡量應(yīng)用于轉(zhuǎn)輪直徑小于2米的情況下?！ 』炝魇剿啓C(jī)主要應(yīng)用于低水頭小型水電站中，其機(jī)組選價(jià)相對(duì)較高
