水輪機(jī)選擇(經(jīng)典)

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1、第四章水輪機(jī)選擇§4.1水輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系列由于各開發(fā)河段的水力資源和開發(fā)利用的情況不同，水電站的工作水頭和引用流量范圍也不同，為了使水電站經(jīng)濟(jì)安全和高效率的運(yùn)行，就必須有很多類型和型式的水輪機(jī)來適應(yīng)各種水電站的要求。一、反擊式水輪機(jī)的系列型譜?表4—1、4—2、4—3、4—4中給出了軸流式、混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的參數(shù)。1)、水輪機(jī)的使用型號規(guī)定一律采用統(tǒng)一的比轉(zhuǎn)速代號。2)、每一種型號水輪機(jī)規(guī)定了適用水頭范圍。水頭上限是根據(jù)該型水輪機(jī)的強(qiáng)度和汽蝕條件限制的，原則上不允許超過；下限主要是考慮到使水輪機(jī)的運(yùn)行效率不至于過低。二、水斗式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪參數(shù)表4—5，系列型譜尚未形成三、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪尺寸系列

2、表（表4—6）四、水輪發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速（表4—7）五、水輪機(jī)系列應(yīng)用范圍圖以H為橫座標(biāo)，N單為縱座標(biāo)繪制某一系列水輪機(jī)應(yīng)用范圍。1、根據(jù)Hr、Nr→范圍→D1，n。2、水輪機(jī)吸出高度的確定Hs：根據(jù)hs~H的關(guān)系曲線確定。由Hr→hs，Hs＝hs－▽／900§4.2水輪機(jī)的選擇一、水輪機(jī)選擇的意義、原則、內(nèi)容1、意義水輪機(jī)是水電站中最主要?jiǎng)恿υO(shè)備之一，影響電站的投資、制造、運(yùn)輸、安裝、安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)效益，因此根據(jù)H、N的范圍選擇水輪機(jī)是水電站中主要設(shè)計(jì)任務(wù)之一，使水電站充分利用水能，安全可靠運(yùn)行。2、原則(1)、充分考慮電站特點(diǎn)（水文水能、電力系統(tǒng)技術(shù)條件，電站總體布置)。(2)、有

3、利于降低電站投資、運(yùn)行費(fèi)、縮短工期，提前發(fā)電(3)、提高水電站總效率，多發(fā)電(4)、便于管理、檢修、維護(hù)，運(yùn)行安全可靠，設(shè)備經(jīng)久耐用(5)、優(yōu)先考慮套用機(jī)組3、內(nèi)容(1)、確定機(jī)組臺數(shù)及單機(jī)容量(2)、選擇水輪機(jī)型式（型號）??(3)、確定水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1、n、Hs、Za；Z0、d0(4)、繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線(5)、估算水輪機(jī)的外形尺寸、重量及價(jià)格、蝸殼、尾水管的形式、尺寸、調(diào)速器及油壓裝置選擇(6)、根據(jù)選定水輪機(jī)型式和參數(shù)，結(jié)合水輪機(jī)在結(jié)構(gòu)上、材料、運(yùn)行等方面的要求，擬定并向廠家提出制造任務(wù)書，最終由雙方共同商定機(jī)組的技術(shù)條件，作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的依據(jù)。4、有關(guān)資料(1)、水輪機(jī)

4、產(chǎn)品技術(shù)資料：系列型譜、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品目錄、模型綜合特性曲線。(2)、水電站技術(shù)資料：河流梯級開發(fā)方案、水庫的調(diào)節(jié)性能、水電站布置方案、地形、地質(zhì)、水質(zhì)、泥沙情況、總裝機(jī)容量、水電站運(yùn)輸、安裝技術(shù)條件。(3)、水文情況：特征流量及特征水頭(Qmax、Qmin、Qav、Hmax、Hmin、Hr、Hav)、下游水位流量關(guān)系曲線(4)、水電站有關(guān)經(jīng)濟(jì)資料：機(jī)電設(shè)備價(jià)格、工程單價(jià)、年運(yùn)行費(fèi)等二、機(jī)組臺數(shù)及單機(jī)容量的選擇已知總裝機(jī)容量(=Z0×N單)，N單不同，D1、n、Hs、η均不同1、機(jī)組臺數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造的關(guān)系N總一定，Z0多→N單↓→尺寸（D1）小→制造運(yùn)輸容易→造價(jià)高(單位千瓦耗材多、

5、制造量大)。所以一般選用較大的N單。2、機(jī)組臺數(shù)與電站投資的關(guān)系Z0多→單位千瓦投資↑→閥門、調(diào)速、管道、輻設(shè)、電氣等增加→廠房尺寸增加。N單↓→D1↓→尾水管高度低→開挖少→投資少3、機(jī)組臺數(shù)與運(yùn)行效率的關(guān)系Z0多→平均效率提高(1)擔(dān)任基荷時(shí)：出力變化小，流量變化穩(wěn)定，可用較少的臺數(shù)，使水輪機(jī)在較長時(shí)間內(nèi)以最優(yōu)工況運(yùn)行，其平均效率也比較高。(2)擔(dān)任峰荷時(shí)：出力變化幅度大，應(yīng)該選用較多的臺數(shù)，以增加其運(yùn)行靈活性，提高整體運(yùn)行效率。(3)對于軸流定漿和混流式水輪機(jī)，可以選用較多的臺數(shù)，而對于軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)因其調(diào)節(jié)性能好，可以選用較少的機(jī)組。4、機(jī)組臺數(shù)與電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系臺數(shù)多

6、，運(yùn)行靈活，事故影響小，但同時(shí)增加了事故的幾率，也增加了管理人員、提高了運(yùn)行費(fèi)，所以不宜采用過多的臺數(shù)?？傊?，一般應(yīng)采用較大的N單，較少的臺數(shù)，但一般至少應(yīng)選2臺，少數(shù)情況下可選1臺。中大型電站一般選4~6臺，根據(jù)機(jī)組的制造水平和裝機(jī)容量也可以選用更多的臺數(shù)，如葛洲壩共21臺，裝機(jī)271.5萬千瓦，正在修建的三峽水電站裝機(jī)26×70=1820萬千瓦。三、水輪機(jī)型號確定依據(jù)：N單，特征水頭(Hmax、Hmin、Hav、Hr)1根據(jù)水輪機(jī)系列型譜選擇型號的選擇主要取決于水頭。各種水輪機(jī)都有一定的使用范圍，根據(jù)電站運(yùn)行水頭的范圍，直接查系列型譜，確定水輪機(jī)的型號。如果兩種型號均可采用，應(yīng)進(jìn)行

7、方案比較。2采用套用機(jī)組根據(jù)目前國內(nèi)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的電站資料，在特征水頭相近、N單適當(dāng)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)相近時(shí)，有限套用已經(jīng)生產(chǎn)國的機(jī)組，這樣可以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間、盡早供貨、提前發(fā)電。四、反擊式水輪機(jī)主要參數(shù)的確定確定了水輪機(jī)的型號后，再計(jì)算水輪機(jī)的主要參數(shù)：轉(zhuǎn)輪直徑D1，轉(zhuǎn)速n、吸出高Hs，D1、n應(yīng)該滿足：在Hr下，發(fā)出Nr；在Hav時(shí)，η最高。吸出高Hs應(yīng)滿足：防止水輪機(jī)汽蝕，開挖深度合理。(一)、按綜合特性曲線選擇1、D1的確定?(kW)??