混凝土机械行业领导者！
& 长沙理工大学水力机械考试题库
长沙理工大学水力机械考试题库
核心提示：第一章1、水轮机根据能量转换特征分为哪几类？反击式水轮机及冲击式水轮机又是如何分类的？ 答：完全利用水流动能工作的水轮机称&
1、水轮机根据能量转换特征分为哪几类？反击式水轮机及冲击式水轮机又是如何分类的？ 答：完全利用水流动能工作的水轮机称为冲击式水轮机；同时利用水流动能和势能工作的水轮机称为反击式水轮机。
反击式水轮机按转轮区水流相对于主轴的方向不同又可分为混流式、轴流式（轴流定浆式和轴流转浆式）、斜流式和贯流式水轮机（全贯流式和半贯流式，其中半贯流式又细化为灯泡式、轴伸式和贯流式）；
冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同又可分为水斗式、斜击式和双击式三种。
2、试说明各型水轮机的特点及其应用范围？
答：反击式水轮机：
（1）混流式水轮机：水流流经转轮时，以辐向从四周进入转轮而以轴向流出转轮，故称为混流式水轮机。这种水轮机的适用水头范围为30～700m，由于其适用水头范围广，而且结构简单，运行稳定，效率高，所以是现代应用最广泛的一种水轮机。
（2）轴流式水轮机：这种水轮机的水流在进入转轮之前，流向已经变得与水轮机主轴中心线平行，因此水流在经过转轮时沿轴向进入而又依轴向流出，所以称为轴流式水轮机。
轴流式水轮机按其叶片在运行中能否转动的情况又分为定桨式和转桨式两种：轴流定桨式水轮机在运行时其叶片是固定不动的，因而其结构简单，但当水头和流量变化时，其效率相差较大，所以多应用在负荷变化不大，水头和流量比较固定的小型水电站上，其适用水头范围一般为3～50m；轴流转桨式水轮机在运行时转轮的叶片是可以转动的，并和导叶保持一定的协调关系，以适应水头和流量的变化，使水轮机在不同工况下都能保持有较高的效率，因此轴流转桨式水轮机多应用在大中型水电站上，其应用水头范围为3～80m。
（3）斜流式水轮机：水流流经转轮时倾斜于轴向，故称为斜流式水轮机。这种水轮机的叶片也是可以转动的，叶片的轴线与主轴轴线斜交，因而与轴流转桨式水轮机相比较就能装置较多的叶片。
适用水头范围有所提高，一般为40～120m。
（4）贯流式水轮机：当轴流式水轮机的主轴装置成水平或倾斜，而且不设置蜗壳，使水流直贯转轮，这种水轮机称为贯流式水轮机，它是开发低水头水力资源的新型机组。
适用于水头小于20m的情况。
冲击式水轮机：
（1）水斗式水轮机：其特点是由喷嘴出来的射流沿四周切线方向冲击转轮上的水斗而作功。
适用水头范围为100～2000m。
（2）斜击式水轮机：其特点是由喷嘴出来的射流，是沿着与转轮平面成某一a角（约为22.5&）的方向冲击转轮。
实用水头范围为25～300m。
（3）双击式水轮机：其特点是由喷嘴出来的射流首先从转轮外缘冲击叶片，接着水流又自内缘再一次冲击叶片。
适用水头范围为5～80m。
注：斜击式和双击式水轮机构造简单，但效率较低，因而多用于小型水电站。水斗式水轮机效率高，工作稳定，适用水头范围广，因而是现代最常用的一种冲击式水轮机。
3、水轮机型号由哪几部分组成，各代号的含义？举两个实例说明！
答：水轮机规定型号由以下三部分组成，各部分之间用一短横线分开：
第一部分是由两个汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，前者代表水轮机型式，后者是转轮型号（用比转速表示）。
第二部分是由水轮机主轴布置型式与进水设备特征的代表符号组成，这些符号也都采用汉语拼音表示。
第三部分是水轮机的标称直径D1（以cm为单位）和其他必要的指标组成。
对水斗式水轮机，型号的第三部分规定按下列方式表示：
水轮机转轮的标称直径/（作用在每一转轮上的喷嘴数目&射流直径）
各型水轮机转轮的标称直径规定如下：
对混流式水轮机是指转轮叶片进口边上最大直径；
对斜流式水轮机和轴流式水轮机是指与转轮叶片轴心线相交处的转轮室内径；
对水斗式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。
举例如下：
HL220-LJ-550，表示混流式水轮机，转轮型号（比转速）为220，立轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm；
ZZ560-LH-800，表示轴流转桨式水轮机，转轮型号为560，立轴，蜗壳，转轮直径为800cm。
4、反击式水轮机引水机构的构造及各部件的作用是什么？
答：反击式水轮机引水机构主要包括蜗壳以及座环。
蜗壳作用：使水流以较小的水头损失均匀对称地流入转轮。
座环作用：加强蜗壳的刚度并传递上部结构力。
座环位于导叶的外围，它是由上、下碟形环和中间若干立柱组成的整体铸钢件。座环顶部承受着发电机商品混凝土机墩及其传来的荷载，外缘与蜗壳焊接，内缘与顶盖和底环相固定，这样座环在整个水轮机中起着骨架作用，并把所承受的荷载传递到下部基础上去。
5、反击式水轮机导水机构的构造，作用及其工作原理？
答：反击式水轮机导水机构主要包括导叶及其传动机构（包括转臂、连杆和控制环等）。
导水机构的主要作用是根据机组负荷变化来调节水轮机的流量，以达到改变水轮机输出功率的目的，并引导水流按必须的方向进入转轮，形成一定的速度矩。
导叶均匀分布在转轮的外围，导叶可以随其轴转动，改变导叶的开度a0（相邻两导叶之间可以通过的最大圆柱体直径），就可改变通过水轮机的流量。
导叶的转动是通过其转动机构来实现的，每个导叶轴的上端穿过水轮机的顶盖并用分半键与转臂连成整体，转臂通过连接板，剪断销钉和连杆与控制环相铰接。当接力器的油压活塞移动时，推拉杆带动控制环转动，使导叶的开度a0亦随之发生变化。
6、试说明混流式水轮机转轮及轴流式水轮机转轮的构造及各组成部分的作用？
答：（1）混流式水轮机的转轮是由上冠，叶片，下环，止漏环及泄水锥等组成。
上冠：减小作用在转轮和顶盖之间的轴向水压力。
泄水锥：用以引导水流顺利地形成轴向流动，以消除水流的撞击和漩涡。
叶片：随其轴转动，改变通过水轮机的流量。
泄水锥：使水流受到很大的阻力而不易通过，以达到减小漏水损失的目的。
（2）轴流式水轮机的转轮是由叶片和轮毂组成。
叶片：像悬臂梁一样承受着水流作用的巨大扭矩，改变水轮机的流量。
轮毂：叶片的转动机构装在轮毂内，外部连接着叶片，内部安装着叶片的转动机构。
7、试说明冲击式水轮机的构造及其各组成部件的作用？
答：冲击式水轮机主要由喷管和转轮组成。
来自钢管的高压水流通过喷管端部的喷嘴变为具有高速的自由射流，此时射流内的压力为大气压力，而且在整个工作过程中都不发生变化。当射流冲击转轮时，从进入到离开转轮的过程中，其速度的大小和方向也都发生变化，因而将其动能传给转轮，并形成旋转力矩使转轮转动。
1、水轮机基本方程式的物理意义？
答：上列方程式说明了单位重量水流的有效出力和水流在转轮进、出口速度矩的改变相平衡，所以水流速度矩的变化是转轮作功的依据。
又是另一种形式的水轮机基本方程式，它明显给出了水轮机有效水头与速度三角形中各项速度之间的关系。
总之，以上几种形式的水轮机基本方程式都给出了单位重量水流的有效出力与转轮进出口水流运动参数之间的关系，它们实质上也都表明了水流能量转换为旋转机械能的平衡关系，可作为转轮和叶片翼型设计的主要依据。
2、水轮机最优工况条件？为什么最优工况条件下效率最高？
答：（1）当水轮机同时满足&1=&e1和&2=90&的工况下工作时，则水流在转轮进口无撞击损失、出口无涡流损失，此时水轮机的效率最高，所以将这一工况称为水轮机的最优工况。
（2）水轮机的运行工况是经常变动的，当在最优工况运行时，除效率最高外，而且运行稳定，汽蚀性能好。当偏离最优工况时，效率下降，汽蚀亦随之加剧，甚至会使水轮机的工作遭受破坏，因此必须对水轮机的运行工况加以限制。
3、尾水管的功用有哪些？动力真空和静力真空是如何形成的？
答：（1）尾水管的功用：
A、汇集转轮出口的水流，并引导水流排至下游；
B、当Hs&0时，以静力真空的方式使水轮机完全利用了这一高度所具有的势能；
C、以动力真空的方式使水轮机回收并利用了转轮出口水流的大部分动能。
（2）在设有尾水管后，转轮出口处形成了压力降低，出现了真空现象，此真空值由两部分组成：一部分由落差H2形成，称为静力真空，H2也称为吸出高。另一部分是由尾水管进、出口动能差和扣除水头损失所形成，称为动力真空，它是通过圆锥形尾水管对水流的扩散作用而形成的。
4、水轮机的空化与空蚀是如何形成的？空蚀有哪些类型？
答：（1）当压力低于汽化压力时水就空化，而放出大量的汽泡。
这种汽泡在溃灭过程中，由于汽泡中心压力发生周期性变化，使周围的水流质点发生巨大的反复冲击，对水轮机过流金属表面产生汽蚀破坏作用的现象，称为水轮机的汽蚀（也称为水轮机的空蚀）。
（2）翼型汽蚀、间隙汽蚀、空腔汽蚀、局部汽蚀。
5、水轮机安装高程是指什么高程？
答：对立轴混流式和轴流式水轮机是指导叶中心平面高程；对卧轴混流式和贯流式水轮机是指主轴中心线高程。
1、水轮机的相似条件和相似定律是什么？研究目的是什么？
答：相似条件：主要是指其中的水流运动保持相似，包括几何相似、运动相似和动力相似。
相似定律：如果两个水轮机的工况相似，则转轮中对应点的水流速度三角形应是相似的，这种相似常以该工况下的水头、流量、转速、出力和效率之间的关系来表示，这些参数之间的固定关系称之为水轮机的相似律（包括流量相似率、转速相似率和出力相似率）。
研究目的：研究相似水轮机运行参数之间存在的相似规律，并确立这些参数之间换算关系的理论称为水轮机的相似理论，根据这一理论就可以把从模型试验所得出的数据换算到原型水轮机上去，从而得出原型水轮机的特性参数以及这些参数之间的关系。
2、什么是水轮机的轮系、单位参数和比转速？比转速和转速、机组尺寸、气蚀系数有什么关系？
答：几何相似是指两个水轮机过流通道几何形状的所有对应角相等，所有对应尺寸成比例。对于保持有上述几何相似大大小小的一套水轮机系列，简称为轮系。
通常采用将模型试验的成果都化引为D1M=1m，HM=1m标准情况下的参数，此参数称为单位参数（单位参数有单位流量，单位流量和单位出力）。
同一轮系中的水轮机，当其工作水头H=1m、出力N=1kw时所具有的的转速称为比转速。
关系：在一定水头下，提高比转速时，水轮机的转速增大，这可缩小机组尺寸，减轻机组重量和降低水电站的投资。但当提高水轮机的比转速时，其气蚀系数亦随之迅速增大，而增大了的汽蚀系数将会增大厂房的开挖深度或减小水轮机的寿命。所以选择水轮机时，其合理的比转速应通过动能经济比较确定。
3、水轮机的参数和特性曲线有哪些？模型综合特性曲线的作用及其组成？
答：（1）水轮机的参数包括结构参数、工作参数和综合参数。
结构参数有转轮直径D1、导叶高度b0、导叶开度a0和叶片转角等；
工作参数有水头H、流量Q、转速n和吸出高Hs等；
综合参数有单位转速、单位流量、轴功率、效率和汽蚀系数等。
水轮机的特性曲线包括线性特性曲线和综合特性曲线两大类。
（2）作用：模型水轮机的综合特性曲线就给出了模型水轮机在所有运行工况下导叶开度a0、效率、汽蚀系数等的变化规律，亦即表示出模型水轮机的能量特性和汽蚀特性。
组成：等开度线、等效率线、5%出力限制线和等汽蚀系数线。
1、水轮机选型设计中应遵循哪些原则？工作的具体内容有哪些？
答：水轮机的选择，在确定水轮机的型号和有关参数时，应结合枢纽布置、工期安排以及水
轮机的制造、运输、安装和运行维护等方面的因素，列出可能的水轮机待选方案，进行各方案之间的动能经济比较和综合分析，力求选出技术上先进可靠，经济上合理的水轮机。
工作的具体内容：
（1）选择水轮机发电机组的台数和单机容量；
（2）选择水轮机的型号及装置方式；
（3）确定水轮机转轮的直径及转速；
（4）确定水轮机的吸出高度及安装高程；
（5）绘制水轮机的运转特性曲线；
（6）确定蜗壳及尾水管的型式及主要尺寸；
（7）选择调速器及油压装置；
（8）选择水轮机发电机的型号并估算其各部尺寸和有关数据。
2、机组台数的确定需要考虑哪些主要问题？
答：（1）机组台数与机电设备制造的关系；
（2）机组台数与水电站投资的关系；
（3）机组台数与水电站运行效率的关系；
（4）机组台数与水电站运行维护工作的关系。
3、水轮机机型如何确定？
答：水轮机的型号选择是在已知机组容量和各种特征水头的情况下进行的，一般常用下列两种方法选择：
（1）根据水轮机的系列型谱选择；
（2）采用套用机组。
4、试阐述用模型综合特性曲线选择水轮机主要参数的具体步骤？
答：反击式水轮机主要参数的选择：
（1）选择转轮直径
（2）效率修正值的计算；
（3）选择转速；
（4）工作范围的验算；
（5）吸出高的计算。
水斗式水轮机主要参数的选择：
（1）转轮直径；
（2）射流直径；
（3）喷嘴直径；
（4）转速；
（5）水斗数目。
5、水轮机选型设计中进行各待选方案的分析比较主要包括哪些内容？
答：模型转轮参数：推荐使用的水头范围、最优单位转速、最优单位流量、限制工况单位流量、最高效率、设计工况汽蚀系数。
原型水轮机参数：工作水头范围、转轮直径、转速、最高效率、额定出力、最大引用流量、吸出高。
6、蜗壳水力计算的目的？金属蜗壳与商品混凝土蜗壳水力计算有什么区别？原因是什么？ 答：目的：进行蜗壳各中间断面的计算，选择出合适的蜗壳。
7、尾水管有哪些类型？各适用于什么条件？
答：（1）直锥型尾水管：直锥型尾水管一般用钢板制成，其结构简单性能良好，在各部尺寸选得合宜时，其动能恢复系数可达0.8~0.85。它仅适用于小型水轮机，因为大中型水轮机如果采用L/D3=3~4时，会形成很深的开挖，这是很不经济的。
（2）弯锥型尾水管：对小型卧轴混流式水轮机，为了布置上的方便多采用弯锥型尾水管。
（3）弯肘型尾水管：对大中型水轮机，为了减少尾水管的开挖深度，均都采用弯肘型尾水管。
微信“扫一扫”资讯全知晓豆丁微信公众号
君，已阅读到文档的结尾了呢~~
第4章 水轮机选择4-5　 本文档属于精品文档、课件类技术资料，转载请联系作者
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
第4章 水轮机选择4-5　
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='http://www.docin.com/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口公格尔水电站水斗式水轮机选型及参数设计
我的图书馆
公格尔水电站水斗式水轮机选型及参数设计
公格尔水电站水斗式水轮机选型及参数设计 安 刚 (新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000) 摘 要：针对公格尔水电站600 m高水头落差的特点，结合国内外水轮机最新发展趋势，通过对水轮机形式进行技术和经济综合分析，最终选定水斗式水轮机；并进一步对水轮机参数进行优化设计，为电站长期安全稳定运行提供了可靠的技术保障，同时也为国内外类似电站的设计提供一定借鉴。表4个。 关键词：高水头水电站；水轮机选型；水斗式水轮机；参数设计 1 工程概况 公格尔水电站是盖孜河流域梯级开发的第一级电站，是盖孜河梯级开发的龙头水库工程。电站位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜州阿克陶县境内，采用坝后引水式开发，装机容量为200 MW，工程开发任务是灌溉、发电和防洪。电站在系统中担任调峰、调频、事故备用和部分基荷运行任务，主要由大坝、溢洪道、导流兼泄洪冲沙洞、发电引水系统(设置调压井)、压力管道(一管三机，约18 km)和地面电站厂房等建筑物组成。 2 电站基本参数 水库正常蓄水位3 290.0 m，死水位3 280.0 m，调节性能为不完全多年调节。最高尾水位2 627.34 m，正常尾水位(3台机满发)2 625.49 m，最大水头(毛水头)665 m，加权平均水头(净水头)632.6 m，额定水头(净水头)607.0 m，最小水头(净水头)607.0 m，多年平均悬移质含沙量(天然河道)1.181 9 kg/m3。 电站装机容量200 MW，多年平均年发电量6.7亿kW·h，年利用小时数3 350 h，保证出力71.5 MW。 3 机组机型的选择 公格尔水电站水头范围为607～665 m，在该水头段可供选择的水轮机有混流式与水斗式两种。 现阶段，国内水头在500 m以上的大中型水轮机设计和制造缺乏经验和技术支持，因此本电站水轮机将借鉴和引进国外知名厂家的设计制造技术。 3.1 两种机型的应用概况及分析 世界上最早出现水头在500 m以上的高水头混流式水轮机是20世纪60年代初装在挪威Hemsil Ⅰ电站，至今已运行40多年。之后在挪威、美国、英国、奥地利、瑞士等许多国家相继安装了高水头混流式水轮发电机组，到80年代这类水电站已非常普遍。 在国外，具有设计、制造水头500 m以上较大容量水轮发电机组的厂家有克瓦纳(挪威)、安德列兹—维奥(奥地利)、阿尔斯通(法国)和日本等国的一些著名水电公司。目前，混流式机组有奥地利的Hausling电站，最大水头Hmax=734.2 m，出力Nr=180 MW，额定转速n=600 r/min(1984年)；水斗式机组有瑞典的Bieudron水电站，最大水头Hmax=1 869 m，出力Nr=423 MW(1998年)，堪称世界之最。 目前在国内，应用在400 m以上高水头的大容量水斗式水轮机和混流式水轮机统计如下所示(见表1、表2)。 表1 国内大型水斗式水轮机统计电站额定水头/m单机容量/MW喷嘴数制造厂家备注冶勒5801206法国阿尔斯通已建吉沙485606法国阿尔斯通已建大发4821206安德列兹—维奥(奥地利)已建仁宗海5601206安德列兹—维奥(奥地利)已建金窝5951406安德列兹—维奥(奥地利)已建鸭嘴河600606安德列兹—维奥(奥地利)已建吉牛4571206安德列兹—维奥(奥地利)已建 表2 国内大中型高水头(400 m以上)混流式水轮机统计电站额定水头/m单机容量/MW转轮直径/m转速/(r·min-1)制造厂家备注硗碛0东芝已建周宁428 6克瓦纳已建自一里00克瓦纳已建踏卡00杭州力源已建金平411 杭州力源已建金元411 杭州力源已建金康00GE亚洲水电已建联补416 GE亚洲水电已建 3.2 机型选择 水斗式机型与混流式机型相比，具有以下特点： (1)最高效率比混流式水轮机低2%～3%，但其效率曲线较平缓，当负荷仅为额定负荷的20%时仍可以运行；而混流式水轮机要求运行在额定出力50%以上。 (2)水斗式转轮露出水面，不存在因气蚀要求而增加开挖问题。水斗式转轮在1个大气压下工作，其气蚀磨损较混流式轻，转轮材质要求较低，同时转轮检修工作量小。水斗式转轮的气蚀磨损与运行负荷变化关系不大，而混流式水轮机在某些工况运行时，气蚀磨损破坏加剧较明显。 (3)对于水斗式水轮机，机组甩负荷时，可利用折向器迅速遮开水流，从而控制压力和转速上升，解决了大波动稳定性问题，提高了机组的可靠性。 (4)由于在小负荷区运行时，水斗式水轮机的效率反而比混流式水轮机高。这一点对于在孤立、容量小的喀克电网中担任调峰、调频、事故备用和部分基荷运行任务的公格尔水电站机组非常重要。 (5)混流式水轮机结构复杂，易损部件较水斗式水轮机多，检修、更换和维护工作量大，运行维护费用较高。 (6)混流式水轮机过流部件多，迷宫及导叶端面间隙小，受泥沙磨损影响后更换不方便，检修工作量大。 (7)水斗式水轮机在含沙水流下运行，喷针头、喷嘴口环及水斗分水刃的磨损也非常剧烈；但这些部件相对独立，更换方便(在有备件的情况下，1～2 d即可完成)。 (8)混流式机组发生振动、噪音及不稳定的机率较高。 鉴于以上原因，因此本阶段推荐选用立轴水斗式水轮机。 4 机组台数的选择 本电站建成后联入喀克电网,为电网中最大电站，在系统中担任调峰、调频、事故备用和部分基荷任务。机组台数及单机容量选择提出2台机(2×100 MW)、3台机(3×67 MW)、4台机(4×50 MW) 共3个方案进行技术经济比较(见表3)。2台机方案发电系统总造价低，但电站在喀克电网中所占比重较大，运行不够灵活，且电力系统事故备用容量小；根据电力系统事故备用容量不应小于该系统中最大单机容量的原则，显然2台机方案单机容量为100 MW过大是不合适的。4台机检修运行灵活方便，但其单机容量偏小，额定转速偏高，机组振动可能给机组的稳定运行留下隐患，而且在初期投资和年维护费用方面也比其他方案多，故4台机方案不宜推荐。采用3台机(3×67 MW)方案运行较灵活，运行调度和机组检修比较方便。经初步技术经济比较，推荐采用3×67 MW方案。 表3 机组台数比较项目(4×50MW)(3×67MW)(2×100MW)水轮机型号CJ***—L—168/6×13 9CJ***—L—205/6×16 6CJ***—L—237/6×19 6单台水轮机价格/万元发电机型号SF50—10//—14/5400单台发电机价格/万元进水阀型号QF800—WY—110QF800—WY—140QF800—WY—180单台进水阀价格/万元调速器型号CJT6/6—6 3CJT6/6—6 3CJT6/6—6 3单台调速器价格/万元8090100起重机型号125/32/5t，Lk=14 5m160/32/5t，Lk=16 5m250/50/10t，Lk=18 5m起重机价格/万元机电设备总投资/万元424厂房土建总投资/万元投资差额/万元+ 5 水斗式水轮机参数的选择 水轮机参数的选择不仅与水头有关，还与单机容量、额定转速、过机泥沙含量、出力变化要求等因素有关。 5.1 单喷嘴比转速选择 哈尔滨电机厂统计公式ns1=284.2H-0.4388=17.1 m·kW。 挪威“免气蚀曲线”ns1=20 m·kW。 若比转速取在21.5 m·kW左右，则机组转速为600 r/min，转轮节圆直径D1=2 050 mm，水轮机在额定工况下的射流直径d0=166 mm，故D1/d0=12.35。实践中D1/d0的取值范围为10～18，转轮斗叶的应力水平与水头成正比；而与D1/d0的平方成反比。为使斗叶应力保持在允许的水平，高水头水轮机应选择相对较大的D1/d0值。采用21.5 m·kW左右的比转速已经使D1/d0值处于下限范围。技术交流时国外厂商认为对于水头范围为607～665 m的公格尔水电站水轮机来说，比转速21.5 m·kW(转速600 r/min)过高，主要因为斗叶工作应力太高，已经达到要保证斗叶寿命而必须采取特殊措施的程度。根据他们的经验，为保证水电站长期稳定运行，不推荐21.5 m·kW的比转速。 因此，推荐水轮机单喷嘴比转速为17.76 m·kW，机组转速为500 r/min。 5.2 喷嘴数选择 根据计算，本电站水轮机可以选择5或6个喷嘴数，按水轮机68.72 MW出力进行分析比较(见表4)。 表4 5喷嘴和6喷嘴方案机组参数比较Nr/MW喷嘴数nr/(r·min-1)Qr/(m3·s-1)d0/mmD1/mmD1/d0ns/m·kWns1/m·kW68
68 3 7517 76 由表4可知，5喷嘴水轮机的转轮节圆直径大、转速低，同时由于转速降低将导致发电机尺寸增加，一方面增大了机组投资，另一方面将增加厂房尺寸和开挖量。另外，根据制造厂提供的资料，6喷嘴水斗式水轮机的效率要高于5喷嘴水斗式水轮机，并且6喷嘴水斗式水轮机在调节负荷时可对称切除喷嘴，从而不给轴承造成附加载荷。 基于以上原因，故水斗式水轮机暂按6个喷嘴进行参数计算。 5.3 水斗式水轮机型式和主要参数 水轮机型号为CJ***—L—205/6×16.6，转轮节圆直径2 050 mm，射流直径166 mm，喷嘴数6个，水斗数22个，额定流量12.66 m3/s，额定转速500 r/min，飞逸转速935 r/min，额定功率68.72 MW，额定工况点效率91.42%，最高效率91.99%，排出高度+3.0 m。 6 安装高程的确定 水斗式水轮机的安装高程由排出高度hp和最高尾水位确定，确定安装高程时应保证在任何工况下尾水渠保持足够的通气高度，hp一般为(1.0～1.5)D1，暂定hp为3.0 m(1.5D1)；下游最高尾水位为2 627.34 m，故水轮机安装高程为(2 627.34+3)m=2 630.34 m。 7 结 语 公格尔水电站属高水头电站，通过对机型的比选，并结合电站自身特点，对水轮机参数进行了优化，为该电站今后长期安全稳定运行奠定了基础。 ■ 责任编辑 吴 昊 收稿日期： 作者简介：安 刚(1975-)， 男，高级工程师，主要从事水电站水力机械设计工作。 E_mail：
喜欢该文的人也喜欢【图文】水轮机特性曲线及选择(第四章)_百度文库
您的浏览器Javascript被禁用，需开启后体验完整功能，
享专业文档下载特权
&赠共享文档下载特权
&10W篇文档免费专享
&每天抽奖多种福利
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
水轮机特性曲线及选择(第四章)
&&水轮机特性曲线及选择
阅读已结束，下载本文到电脑
想免费下载本文？
登录百度文库，专享文档复制特权，积分每天免费拿！
你可能喜欢您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
水轮机选择(经典).doc 20页
本文档一共被下载：
次 ,您可全文免费在线阅读后下载本文档。
下载提示
1.本站不保证该用户上传的文档完整性，不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
2.该文档所得收入(下载+内容+预览三)归上传者、原创者。
3.登录后可充值，立即自动返金币，充值渠道很便利
你可能关注的文档：
······
··········
第四章 水轮机选择
§4.1 水轮机的标准系列
由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。
一、反击式水轮机的系列型谱
?表4—1、4—2、4—3、4—4中给出了轴流式、混流式水轮机转轮的参数。
1)、水轮机的使用型号规定一律采用统一的比转速代号。
2)、每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。
二、水斗式水轮机转轮参数
表4—5，系列型谱尚未形成
三、水轮机转轮尺寸系列表（表4—6）
四、水轮发电机标准同步转速（表4—7）
五、水轮机系列应用范围图
以H为横座标，N单为纵座标绘制某一系列水轮机应用范围。
1、Hr、Nr → 范围→D1，n 。
2、Hs：根据hs~H的关系曲线确定。
由Hr → hs，Hs＝ hs－▽／900
§4.2水轮机的选择
一、水轮机选择的意义、原则、内容
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，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。
(1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力系统技术条件，电站总体布置)。
(2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短工期，提前发电
(3)、提高水电站总效率，多发电
(4)、便于管理、检修、维护，运行安全可靠，设备经久耐用
(5)、优先考虑套用机组
(1)、确定机组台数及单机容量
(2)、选择水轮机型式（型号）
?? (3)、确定水轮机转轮直径D1、n、Hs、Z a；Z0、d0
(4)、绘制水轮机运转特性曲线
(5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择
(6)、根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。
4、有关资料
(1)、水轮机产品技术资料：
系列型谱、生产厂家、产品目录、模型综合特性曲线。
(2)、水电站技术资料：
河流梯级开发方案、水库的调节性能、水电站布置方案、地形、地质、水质、泥沙情况、总装机容量、水电站运输、安装技术条件。
(3)、水文情况：
特征流量及特征水头(Qmax、Qmin、Qav、Hmax、Hmin、Hr、Hav) 、下游水位流量关系曲线
(4)、水电站有关经济资料：机电设备价格、工程单价、年运行费等
二、机组台数及单机容量的选择
已知总装机容量(=Z0×N单)，N单不同，D1、n 、Hs、η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
3、机组台数与运行效率的关系
Z0多→平均效率提高
(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。
4、机组台数与电站运行维护工作的关系
台数多，运行灵活，事故影响小，但同时增加了事故的几率，也增加了管理人员、提高了运行费，所以不宜采用过多的台数。
总之，一般应采用较大的N单，较少的台数，但一般至少应选2台，少数情况下可选1台。中大型电站一般选4~6台，根据机组的制造水平和装机容量也可以选用更多的台数，如葛洲坝共21台，装机271.5万千瓦，正在修建的三峡水电站装机26×70=1820万千瓦。
三、水轮机型号确定
依据：N单，特征水头(Hmax、Hmin、Hav、Hr)
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。
2 采用套用机组
根据目前国内设计、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，有限套用已经生产国的机组，这样可以节省设计时间、尽早供货、提前发电。
四、反击式水轮机主要参数的确定
确定了水轮机的型号后，再计算水轮机的主要参数：转轮直径D1，转速n、吸出高Hs，D1、n应该满足：
正在加载中，请稍后...
26页40页61页20页26页27页11页13页18页22页