水轮机转轮参数表及模型综合特性曲线
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水轮机转轮参数表
η=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
模型转轮综合特性曲线
出力限制线
50
60
70
80
90
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
η=
出力限制线
50
60
70
80
90
100
模型转轮综合特性曲线
40
50
60
70
80
90
100
1
n'
HL220/A153模型转轮综合特性曲线
80
60
70
A =2
0.15
A =3
A=1
a =0.09
A =1
0.130.12
0.14
0.10.11
η=92%
100
90
n'1
a=12
r/min A =3
A =2
A=4
A=5
0.11
87
0.
100.09
91
8988900.120.14
0.1385
8684
8082
8183
HL240/D41模型转轮综合特性曲线
a=18
a=16
a=14
73
75
a=20
77
79
a=22
a=24
a=28
a=32
η=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
δ=
60
70
80
90
100
110
50
模型转轮综合特性曲线
出力限制线
η=δ=δ=δ=δ=δ=δ=
5560
70
80
90
100
出力限制线
模型转轮综合特性曲线
40
50
60
80
90
模型转轮综合特性曲线
转轮综合特性曲线
50
60
70
80
90
100
110
A244-35
η=92.1
%
δ=0.04
90a0=10
91
898886
8482
80787674727066
62585450δ=0.042δ=0.05δ=0.055δ=0.06δ=0.06550
60
70
80
90
100n/min n
a0=8
a0=6
δ=0.045
a0=14
a0=18
a0=22a0=26
a0=30
a0=34a0=38
出力限制线
A253-46模型转轮综合特性曲线
40
模型曲线
模型曲
线
σ
σσ
σσ
σ
σ=0.045
σ
σ
σ
σ=0.04
水轮机的选型设计 水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。 水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。 一：水轮机选型的内容，要求和所需资料 1：水轮机选择的内容 （1）确定单机容量及机组台数。 （2）确定机型和装置型式。 （3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。 （5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。 wertyp9 ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。 2.水轮机选择的基本要求 水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。 （1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。 （2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。 （3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。 （4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。 （5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。 （6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。 3.水轮机选型所需要的原始技术材料 水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。根据初步设计的深度和广度的要求，通常应具备下述的基本技术资料： （1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划，流域的水文地质，水能开发方式，水库的调节性能，水利枢纽布置，电站类型及厂房条件，上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况。还应包括严格分析与核准的水能基本参数，诸如电站的最大水头Hmax、最小水头Hmin,加权平均水头Ha，设计水头Hr，各种特征流量Qmin、Qmax、Qa,典型年（设计水平年，丰水年，枯水年）的水头、流量过程。此外还应有电站的总装机容量，保证出力以及水电站下游水位流量关系曲线。 （2）电力系统资料：包括电力系统负荷组成，设计水平年负荷图，典型日负荷
水轮机 水轮机+ 发电机：水轮发电机组 功能：发电 水泵+ 电动机：水泵抽水机组 功能：输水 水泵+ 水轮机：抽水蓄能机组。 功能：抽水蓄能 水轮发电机组：水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。 第一节水轮机的工作参数 水轮发电机组装置原理图 定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。 由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，基本参数：工作水头H(m)、流量Q(m3/s)、出力N(kw)、效率η，工作力矩M、机组转速n。 一、水头(head)：作用于水轮机的单位水体所具有的能量，或单位重量的水体所具有的势能，更简单的说就是上下游的水位差，也叫落差。142米 1. 毛水头(nominal productive head) H M=E U-E D=Z U - Z D 2. 反击式水轮机的工作水头
毛水头 - 水头损失=净水头 H G =E A - E B =H M - h I -A 3. 冲击式水轮机的水头 H G =Z U - Z Z - h I-A 其中Z U 和Z Z 分别为上游和水轮机喷嘴处的水位。 4. 特征水头(characteristic head) 表示水轮机的运行范围和运行工况的几个典型水头。 最大工作水头： H max =Z 正-Z 下min -h I-A 最小工作水头： H min =Z 死-Z 下max -h I-A 设计水头(计算水头) H r ：水轮机发额定出力时的最小水头。 平均水头： H av =Z 上av -Z 下av 二、流量(m 3/s)(flow quantity)：单位时间内通过水轮机的水量Q 。单机12.2m 3/s Q 随H 、N 的变化：H 、N 一定时， Q 也一定； 当H =H r 、N =N 额时，Q 为最大。 在H r 、n r 、N r 运行时，所需流量Q 最大，称为设计流量Q r 三、出力 (output and)：水轮机主轴输出的机械效率。N(KW)： 指水轮机轴传给发电机轴的功率。 水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量),即水流效率，与a.作用于水轮机的有效水头；b.单位时间通过水轮机的水量，即流量Q ；c.水体容重γ成正比。其公式为：QH QH N w 8.9==γ γ指水体容重（即单位容积水所具有的重力，比重）： 水的比重=1000kg/m 3、G=9.8N/Kg γ=9800N/m 3 )(8.9)/(9800)/(9800)()/()/(33kw QH s J QH s m N QH m H s m Q m N N w ==?=??=γ 水轮机的输出功率：ηηQH N N w 8.9== 四、效率(efficiency )：输入水轮机的水能与水轮机主轴输出的机械能之比，又叫水轮机的机械效率、能量转换效率。η
一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22) 目 录
第六章水轮机选型设计 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。 水轮机由于它自身能量特性、汽蚀特性和强度条件的限制，每种水轮机适用的水头和流量范围比较窄，要作出很多系列和品种（尺寸）的水轮机，设计、制造任务繁重，生产费用和成本也大。因此有必要使水轮机生产系列化、标准化和通用化，尽可能减少水轮机系列，控制系列品种，以便加速生产、降低成本。在水电站设计中按自己的运行条件和要求选择合适的水轮机。 一、水轮机选型设计的任务及内容 1．任务 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。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。 2．内容 (1) 确定机组台数及单机容量 (2) 选择水轮机型式（型号）及装置方式 (3) 确定水轮机的额定功率、转轮直径D1、同步转速n、吸出高度H s、安装高程Z a 、飞逸转速、轴向水推力；冲锤式水轮机，还包括喷嘴数目Z0、射流直径d0等。 (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。 二、选型设计 1．水轮机选型设计一般有三种基本方法 (1) 水轮机系列型谱方法: 中小型水电站水轮机选多此种方法或套用法。
水轮机转轮吊装安全技术措施 一、吊装技术措施 1、转轮拆出起吊前准备工作 1．1转轮室上半部已拆除。 1．2转轮泄水锥已拆除。 1．3受油器已解体，操作油管已拔出。 1．4四个叶片均已拆出吊至安装间。 1.5所有妨碍转轮调出的脚手架及其他妨碍物均已拆除绝无有可能被牵扯的物件。 1.6起吊场所照明充足，符合起吊要求。 1.7桥机经全面检查和维护，起吊、行走制动器制动灵活、可靠。 1.8桥机电气过流、过热保护继电器已经短接（禁止过流、过热跳闸失电）， 1.9桥机备用电源已经落实，且保证能按要求及时切入，以保证起吊过程中桥机不会失电。 1.10转轮吊出后的支墩、垫料准备齐全。 2、安装转轮吊装专用吊具。 3、采用一条L=10000，Φ=44的钢丝绳，通过二个破断载荷为125T的卸扣与转轮吊装专用工具连接，钢丝绳悬挂在桥机主钩上，主钩上悬挂一5T葫芦，此葫芦与转轮锥(runner cone)连接，转轮锥上采用M56×4的吊环及破断载荷为90T的卸扣。
4、通过桥机使钢丝绳达到刚受力的状态，并通过手拉葫芦调整转轮的水平。 5、松出转轮与大轴法兰的连接螺栓及定位销钉（拆前各连接螺栓付、位置标志清楚）。 6、桥机往下游方向移动，至转轮止口与大轴法兰脱开为止（须先使桥机受力，然后用千斤顶脱开止口，再移动桥机）。 7、将转轮吊运至安装间放置，转轮应用枕木垫放水平。 8、转轮吊装 8．1安装转轮专用吊具，并按转轮吊出时的要求装配起重设备。 8．2检查清洗大轴法兰面及转轮体法兰面和配合止口，组合面应用刀形样板平尺检查无高点、毛刺。将密封条粘到主轴法兰面的密封槽中，在法兰组合面、销钉和配合止口处涂很薄的一层厂方提供的涂料。 8．3拆除流道内妨碍转轮吊入的脚手架并搭设组合用平台。 8．4吊起转轮，利用手拉葫芦调整转轮的水平。 8．5将转轮吊至流道，旋转主轴来对正销钉位置。 8．6对称用四个联接销钉将转轮均匀地拉入配合止口，直到两者的组合面相接触。再对称装入四个联接螺栓。均匀拧紧联接螺栓，直至桥机吊钩松开后组合面不出现间隙，用0.02mm塞尺检查不能插入。 8．7桥吊松钩，拆掉转轮安装吊具。装入其联接螺栓，用测量螺栓伸长值控制螺栓预紧力。
题目: ZZ440水轮机转轮的水力设计 方法： 奇点分布法 取D1=1000mm ，取6个断面R1~R6依次为 水力设计内容： （1） 确定计算工况 （2） 确定各断面叶栅稠密度l /t （3） 选定进出口轴面速度Cz 沿半径的分布规律，确定各断面的Cz1、Cz2 （4） 选定进出口环量Γ沿半径的分布规律，确定各断面的Γ1、Γ2 （5） 计算各断面进出口速度三角形，求W ∞、β∞ （6） 第一次近似计算及绘图 （7） 第二次近似计算 ZZ440—100转轮水力设计 一.确定计算工况 由模型综合特性曲线得到n 110=115（r/min ）,Q110=820（l/s ），η=91%, a om =18mm zz440属于ns=325~875范围，为了使设计的转轮能在预期的最优工况下效率最高，计算工况与最优工况的关系按下式确定： n 11=(1.2~1.4)n 110 =138~161（r/min ） n=5.841~3.721/)4.1~2.1(/1110111==D H n D H n （r/min ） 故选定n=750（r/min ） 则实际n11= 49.1431 =H nD Q11=(1.35~1.6)Q110=1.4 Q110=1148<1650（l/s ） ===H D 110Q 4.1H D 11Q Q 22 6.0s m /3 mm a D D a m m 13.391846 .010110=?== 二．确定各断面叶栅稠密度l /t 据P 213页s pj n t l ~）（关系，当ns=440时，得3.1≈pj t l ）（ 综合考虑一下关系： pj pj n t l t l t l ）（）（）（)95.0~85.0(K 1== pj pj b t l t l t l ）（）（）（)2.1~1.1(K 2== n n b t l t l t l ）（）（）（)25.1~2.1(K 3== 分别选取K1=0.95，K2=1.15，K3=1.21得各断面叶栅稠密度l/t 如下表：
水轮机型号选择 根据已知的水能参数初选水轮机型号 最大工作水头：H max =Z 上max -Z 下min -△h=609.86-573.12-1.732=35 m 最小工作水头：H min =Z 上min -Z 下max -△h=607.78-574.27-1.732=31.77m 平 均 水 头：H a =12 (H max +H min )= 1 2 ×(35.85+31.35)=33.4 m 查水电站机电设备手册根据我国小型反击式水轮机适应范围参考表初选水轮机型号。 初选水轮机型号：HL240-LJ-140 水轮机类型 混流式 转轮型号 HL240 最大水头 35m 最小水头 31.77m 设计水头 33m 出力 3400kw 校核机组的稳定性 水轮机主要参数的计算： HL240-LJ-140型水轮机方案主要参数的计算: 转轮直径计算 Nr=3400/0.95=3368.42kw Hr=33.4m D 1= M Hr Q Nr η23 181.9' (1-3) 式中： Nr-为水轮机的额定出力（kw ） D 1 -为水轮机的转轮直径（m ） ηM -为水轮机的效率 Hr-为设计水头（m ） Q 1′--为水轮机的单位流量（m 3/s ） 由水力机械课本附表1中查得Q 1′=12.4 L/s=1.24m 3/s,同时在附表1中查得
水轮机模型在限制工况下的效率ηM =90.4%，由此可初步假定水轮机在该工况的效率为92.0% 将Nr=3400kw, Q 1′=1.24 m 3/s, Hr=33.4m, ηM =92%得 m D 12.192 .04.3324.181.942 .33682 31=???= 选择与之接近而偏大的标准直径D 1=1.40m 效率的修正值计算 由水力机械课本附表1查得水轮机模型在最优工况下的效率ηMmax =89.6%,模 型转轮直径D 1M =0.46m, 则原型水轮机的最高效率η max ，即： η max =1-（1-η Mmax ）5 1 1D D M (1-4) 式中： ηmax --为原型水轮机的最高效率 η Mmax --为水轮机模型在最优工况下的效率 D 1M --为模型转轮直径 （m ） D 1 --为原型转轮直径 （m ） 将η Mmax =91.0% ，D 1M =0.46m, D 1=1.4m 带入得: η Mmax =1-（1-η max ）5 1 1D D M =1-（1-0.91）54 .146.0 =92.8% 考虑到制造工艺水平的情况取ε1=1%由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似，故认为ε2=0，则效率修正值Δη为： Δη=ηmax -η Mmax -ε 1 式中： Δη--为效率修正值 ηmax --为原型水轮机的最高效率 η Mmax --为水轮机模型在最优工况下的效率 将ηmax=0.928，ηMmax=0.91，ε1= 0.01带入上式得：
院校：河北工程大学水电学院专业班级：水利水电建筑工程01班姓名：苏华 学号： 093520101 指导老师：简新平
水电站水轮机的选型设计 摘要 本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。 关键词： 水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。 【abstract】 Curriculum project of hydrostation is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of inadaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method , when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydrostation , the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened . 【Keyword】 Curriculum project of hydrostation ; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.
第四章 水轮机的特性曲线与选型 第一节 水轮机的相似律 一、水轮机的相似条件 在进行模型试验时，模型与原型水轮机之间应满足的条件称为水轮机的相似条件。模型和原型水轮机之间应满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。 1.几何相似（必要非充分）（同轮系） 几何相似是指两个水轮机的过流部件形状相同（即过流部件几何形状的所有对应角相等），尺寸大小成比例。即： == = m m m a a b b D D 000011 式中 ：01b D 、、0a ——水轮机的转轮直径、导叶高度、导叶开度。 满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。只有同轮系的水轮机才能建立起运动相似或动力相似。 2.运动相似（等角工作状态） 运动相似是指同一轮系的水轮机，水流在过流通道中对应点的同名流速方向相同，大小成比例，即相应点的速度三角形相似。即 两水轮机运动相似就称此两水轮机为等角工作状态。 3.动力相似 动力相似是指同一轮系水轮机在等角工作状态下，水流在过流部件对应点的作用力（惯性力、重力、粘滞力、摩擦力等），同名力的方向相同，大小成比例。 二、轮机的相似律 在满足相似条件的基础上原型与模型水轮机各参数之间的相互关系称为水轮机的相似律，也称为水轮机的相似公式。 1.转速相似律 s m s m m H D H D n n ηη1 1= s H D n η1 1∝ 2.流量相似律 sm m m s vm m v H D H D Q Q ηηηη2121= s V H D Q ηη21∝ 式中：v Q η—有效流量。
称为水轮机的流量相似律，亦称为流量方程式。 在应用中，直径m D 1、1D 、水头m H 、H 为定值，若效率vm η、sm η、v η、s η为已知时，则可由测得的m Q 求得原型水轮机的流量Q 。 3.出力相似律 ()() jm sm m m j s m H D H D N N η ηηη23 2123 2 1 = 2 3 2 1 s H D N η∝ 称为水轮机的出力相似律，亦称出力方程式。 同理，在已知其它参数时，也可由测得的模型水轮机出力m N 求得原型水轮机的出力 N 。 假定sm s ηη=、vm v ηη=、jm j ηη=和m ηη=时，得出近似相似律公式如下： m m m H D H D n n 1 1= 1 n 11'== m m m H D n H nD m m m H D H D Q Q 2121= 1 Q 212 1 '== m m m H D Q H D Q 23 212 3 21m m m H D H D N N = 1 N 2 3 2 12 32 1'== m m m H D N H D N 第二节 水轮机的单位参数及比转速 一、水轮机的单位参数 H nD n 11 = ' H D Q Q 2 1 1 =' 2 3 211 H D N N = ' 由上述表达式可看出：当水轮机转轮直径1D =1m 、水头1=H m 时，1 n '、1Q '、1N '分别等于水轮机的转速、流量和出力，所以1 n '、1Q '、1N '分别被称为单位转速、单位流量和单位出力，统称为单位参数。 对于同轮系水轮机，单位参数随着工作状态（工况）的改变而改变，当工作状态（工况）一定时，则单位参数是不变的三个常数，工作状态（工况）变化时，单位参数则又 是三个对应于工作状态（工况）的常数。显然可知：（1 n '、1Q '、1N '）就代表了同轮系
ZDT03-LM/LMY-60型水轮机机组性能参数表 ZDT03-LM/LMY-80型水轮机机组性能参数表
ZD560-LMY/LH-60型水轮机机组性能参数表
水轮机选型方案 1、水文资料：①、水头Hp ≈7.0米；②、流量Q=1.0~1.5米3/秒； 2、水轮机选型方案一： ①、水轮机型号：ZDT03-LMy-60；转轮角ψ=+100；单价：5.0万元； ②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=750转/分；计算单机引用流量Q=1.15米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N 出=9.81QH η=66千瓦；发电机功率N 发=0.9N 出=59千瓦； ③、配套发电机：SF55-8/590（电压400V ）；单价：2.3万元； ④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中) ⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元； 3、水轮机选型方案二： ①、水轮机型号：ZDT03-LMy-60；转轮角ψ=+150；单价：5.0万元； ②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=750转/分；计算单机引用流量Q=1.5米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N 出=9.81QH η=86千瓦；发电机功率N 发=0.9N 出=77千瓦； ③、配套发电机：SF75-8/590（电压400V ）；单价：3.2万元； ④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中) ⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元； 4、水轮机选型方案三： ①、水轮机型号：ZD560-LMy-60；转轮角ψ=+50；单价：6.4万元； ②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=600转/分；计算单机引用流量Q=1.15米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N 出=9.81QH η=66千瓦；发电机功率N 发=0.9N 出=59千瓦； ③、配套发电机：SF55-10/590（电压400V ）；单价：3.2万元； ④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中) ⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元； 注：1、以上价格均不包含设备运输费用和安装调试费用； 江西省莲花水轮机厂有限公司 2005、06、28
第四章水轮机选择 §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、根据H r、N r→范围→D1，n。 2、水轮机吸出高度的确定H s：根据h s~H的关系曲线确定。 由H r→h s，H s＝h s－▽／900
§水轮机的选择 一、水轮机选择的意义、原则、内容 1、意义 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。 2、原则 (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 3、内容 (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D 1、n、H s 、Z a ；Z 、d (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：
第三章水轮机选型 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，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。 水轮机选型设计是水电站设计中的一项重要工作。它不仅包括水轮机型号的选择和有关参数的确定，还应认真分析与选型设计有关的各种因素，如水轮发电机的制造、安装、运输、运行维护，电力用户的要求以及水电站枢纽布置、土建施工、工期安排等。因此，在选型设计过程中应广泛征集水工、机电和施工等多方面的意见，列出可能的待选方案，进行各方案之间的动能经济比较和综合分析，以力求选出技术上先进可靠、经济上合理的水轮机。 第一节水轮机的标准系列 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教材。 二、水轮机转轮标称直径系列(cm) 三、水轮发电机标准同步转速
四、水轮机系列应用范围图 第二节水轮机选择 一、水轮机选型设计的内容 1.确定机组台数及单机容量 2.选择水轮机型式（型号）及装置方式 3.确定水轮机参数D1、n、H s、Z a；Z0、d0 4.绘制水轮机运转特性曲线 5.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。 6.调速器及油压装置选择 7.根据选定的水轮机型式和参数，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，最终双方共同商定机组的技术条件， 作为进一步设计的依据。 二、水轮机选型设计的基本要求 1.有较好的能量特性，在额定水头下能保证发出额定出力，额定水头以下的机
我国中小型水电站水轮机转轮 改型设计地必要性和可行性 中小型水电站水轮机转轮改型设计地必要性和可行性 [摘要]：中小型水电站技术改造是水电事业发展地重要组成部分,本文通过对我国中小型水电站发展现状地论述,分析了在中小型水电站技术改造中水轮机转轮改型设计地必要性和可行性,并介绍了当前水轮机转轮设计、考试和制造方面地新技术. [关键词]：中小型水电站水轮机转轮改型设计一、我国中小型水电站地发展现状分析 建国以来,我国水电建设取得了巨大成就,据统计我国常规水电装机容量已达到7700×104ｋＷ,其中,中小型水电站4．5×104余座,拥有机组7×104余台,总装机容量达2020×104ｋＷ,有近一半为50～60年代制造地设备［1］.由于当时条件限制,这些电站地水轮机多数是应用前苏联40～50年代地技术,制造技术落后,效率较低,过流能力差,总地能量指标偏低.加上大部分国产机组生产于特殊年代,不按电厂各种条件而硬性套用定型图纸,或仅按模型实验地特定角度硬性规定设计,致使原来水力效率不高地转轮又偏离了高效率区.还有性能指标较低,如高效区狭小、振动区范围大、空化性能差等,对机组地安全稳定运行产生了严重地影响,很大程度上降低了电站设备地运行管理水平和效益. 另外,由于大部分电站已运行了三四十年,机组设备在性能和结构方面都已陈旧、事故增多、检修频繁.长期运行已使过流部件磨损,特别是转轮、导叶等部件由于空蚀和磨损,叶型遭到破坏,间隙增加而使效率下降.根据国外有关资料介绍,效率下降约为２％.特别是有些电站或由于当年是套用机组,或由于电站参数发生变化,使机组长期在低效率下运行,浪费能源,亟待早日解决.与此形成鲜明对比地是,近年来,随着国民经济地发展和人民生活水平地不断提高,电力负荷峰谷差愈来愈大,增大中小型电厂在电网系统中地调峰、调频能力也愈显重要.而电力系统越来越多地要求水电机组特别是中小型水电机组担负调峰、调频和事故备用任务,这样就增加了机组启动、停机次数,致使水轮机部件动载荷增加,运行条件变得苛刻,对那些设备陈旧地老电站,担负这样任务显然力不从心.同时,近几年大电网对地方电网实行峰谷差价和峰电超计划加价政策,让电网中调节性能较好地水
埃塞俄比亚GD-3电站水轮机选型说明 1.水轮机参数 水轮机模型参数表
HLA550-LJ-250 转速428.6r/min水轮机运转特性曲线
HLA892-LJ-245 转速428.6r/min水轮机运转特性曲线
2.选型分析 ①能量特性水轮机能量特性通常用水轮机的效率来评定，在转轮的选择上，我公司着重考虑：<1>在额定工况具有较高效率；<2>在整个运行范围内其加权平均效率较高；<3>最佳的运行范围。 从上面的效率表和能量特性表可以看出： 从上面比较可以看出，HLA550-LJ-250额定点效率较高,而HLA892-LJ-245最高效率较高。从上面提供的水轮机运转特性曲线可以看出:HLA550-LJ-250的额定点在第一圈效率线以内；而HLA892-LJ-245的额定点在第二圈与第三圈效率线之间,故HLA892-LJ-245的整个运行范围更右边一些。这点来看,HLA892-LJ-245具有更高的加权效率(由于没有加权因子,只能定性分析)。 ②空蚀特性水轮机的空蚀性能好坏直接影响电站的开挖深度以及今后电站的稳定运行，水轮机空蚀性能差将不仅破坏机组，引起噪声、振动和效率的下降，而且还影响水轮机的寿命，严重时将使机组无法安全运行。 从上面的水轮机主要参数表可以看出： 对于本电站水轮机，HLA550-LJ-250的额定点吸出高度为-8.66m，而HLA892-LJ-245 的额定点吸出高度为-2.65m。HLA892-LJ-245具有更好的汽蚀性能。 ③运行稳定性效率、空化和稳定性是水轮机的三个最重要的指标。效率关系到水能的利用程度，空化关系到机组的寿命，而水轮机稳定性的重要性在于机组能否安全正常运行。我们通过上面的水轮机运转特性曲线可以看出，对于本电站，HLA550-LJ-250只包含有很一部分最优区，而HLA892-LJ-245包含了绝大部分最优区。故从机组的运行稳定性上来说， HLA892-LJ-245具有更好的机组运行稳定性。。 综上所述，我公司推荐GD-3电站水轮机转轮采用：HLA892-LJ-245（转速428.6r/min）。 3.转轮业绩 HLA892是哈尔滨电气集团公司研发的转轮，曾应用于巴基斯坦马兰Ⅲ电站，该电站机组于2008年6月成功发电。从电站运行情况来看，该转轮性能优良。
第一节选型设计概述 水轮机的选型设计是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果直接关系到水电站的机组能否长期运行、投资的多少、经济效益的高低。它是根据水电站设计部门提供的原始资料及参数，选择合理的水轮机型号和计算水轮机的各种性能参数。一般情况下，先根据水电站的类型、动能计算以及水工建筑物的布置等初选若干个方案，然后进行技术经济比较，再根据水轮机的生产情况和制造水平，最后确定最佳的水轮机型号及尺寸。 2.2.1水轮机选型的任务 水轮机选型的主要任务如下； (1)确定电站装机台数及单机功率； (2)选择机组类型及模型转轮型号； (3)确定机组的装置方式； (4)确定转轮直径、额定转速、飞逸转速； (5)计算所有运行水头和功率下水轮机的效率和吸出高度值，绘制水轮机运转综合特性曲线； (6)轴向水推力的计算； (7)调节保证计算； (8)辅助设备的选择； (9)计算水轮机的外形尺寸，估算重量及其价格； 上述内容为水电站水轮机初步设计的一部分，水电站初步设计还包括水轮机的通流部件的设计、如蜗壳、座环、导水机构、尾水管等的初步计算及初
步绘制水轮机剖面图等。 2.1.3水轮机选型的原则 水轮机选型设计计算是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果对水电站的投资、建设速度和发电量以及水电站的经济效益都有很大的影响。水轮机的选型并不是简单地查阅产品目录，从现代水轮机的选型设计计算来看，它是一门系统工程学，要在电站水能资源综合利用、制造、运输、安装、土建电力用户、运行方式等诸多技术经济因素中寻求最佳方案。水轮机选型设计的一般原则如下： ①所选水轮机要具有较高的能量特性。不仅要选择额定工况下max η较高的水轮机转轮型号，而且还要根据水轮机的工作特性曲线，即()f N η=及()f H η=曲线，选择平均效率η最高的水轮机型号，使水轮机在负荷和水头变化的情况下具有最高的平均运行效率。 ②所选水轮机不仅要具有良好的空蚀性能，还要有较好的工作稳定性能，运行要灵活、平稳、安全和可靠。 ③所选水轮机的尺寸应较小，结构要合理、先进，便于运输、安装、运行及检修。 ④转轮选择比较时，应尽可能选用s n 较高的水轮机，这样转速较高，相应 的 机组尺寸就小，并且使所选的水轮机经常在最优区运行。选择转轮参数时应该使11n 值稍高于110n ，而且11Q 值应接近于11max Q 值。
《水电站课程大作业》
目录 1 问题提出 (1) 2 问题的分析 (1) 3 水轮机选择与比较 (2) 3.1 水轮机型号初选 (2) 3.2 反击式水轮机的主要参数选择 (2) 3.2.1 混流A253-46型水轮机 (2) 3.2.2 混流A502-35型水轮机 (5) 3.3 两种方案的比较分析 (7) 3.4 主要结论 (8) 4 蜗壳及尾水管尺寸计算与绘图 (8) 4.1 蜗壳断面尺寸计算 (8) 4.2 尾水管型式及尺寸计算 (10) 4.2.1 尾水管型式确定 (10) 4.2.2 尾水管主要尺寸的确定 (11) 4.2.3 尾水管局部尺寸的确定 (11) 4.3 蜗壳以及尾水管单线图绘制 (12) 5 原型运转综合特性曲线的绘制 (12) 5.1 等水头线的绘制 (12) 5.2 等效率线的绘制 (14) 5.3 出力限制线的绘制 (15) 5.4 等吸出高度线的绘制 (15) 5.5 运转综合特性曲线 (17)
1 问题提出 某坝后式电站，总装机容重为120MW，初拟装四台机组，电站最大水头H max=140m，最小水头H min=100m，加权平均水头H av=116m，计算水头H r＝110m，下游水位-流量曲线如下表所列： 表 1 下游水位-流量关系曲线 要求： （l）确定水轮机类型及装置方式； （2）确定水轮机转轮直径D1及转速n，校核水轮机的工作范围和计算水头下的额定出力； （3）计算在设计水头下，机组发出额定出力时的允许吸出高Hs，并算出此时水轮机的安装高程。问此工况是否是气蚀最危险工况？为什么？ （4）采用圆形断面的金属蜗壳，最大包角φmax＝345°，导水叶高度b0=0.224D1。请计算蜗壳及尾水管轮廓尺寸。并用CAD绘出蜗壳、尾水管单线图。 （5）将模型综合特性曲线转换成原型运转综合特性曲线。 2 问题的分析 本题是一个水轮机选型的综合题，本题的任务要求有： ◆选择水轮机的台数和单机容量； ◆选择水轮机的牌号、型号及装置方式； ◆确定水轮机的直径、转速、吸出高及安装高程； ◆确定蜗壳及尾水管尺寸； ◆绘制水轮机运转综合特性曲线； 选型设计已经收集的基本资料： （1）水能规划资料 ◆装机容量：总装机容量为120MW,初拟四台机组； ◆各种代表水头：H max=140m, H min=100m, H av=116m, H r＝110m； ◆下游水位与流量关系曲线（表1）。 （2）水轮机产品技术资料 ◆水轮机的系列型谱：附件中包括轮系的水头适用范围、最优工况和限制 工况下的单位转速、单位流量和模型汽蚀系数。