第4章 水轮机选择4-5

水轮发电机组值班上

第一篇水电厂辅助设备及厂用电系统

第一章 水力发电概论

复习题

一、填空题：

1、河段水能数值的大小取决于水的落下高度和水量的大小..也就是落差和水量两个要素..

2、从天然水能到生产电能的过程中;各种损失有蒸发、渗漏损失、水头损失、功率损失..

3、水电厂的开发方式有抬水式开发、引水式开发、混合式开发、潮汐式水电厂、抽水蓄能电厂、梯级水电厂..

4、水电厂的水工建筑物有拦水建筑物—坝、泄水建筑物、闸门、用水建筑物—水电厂进水建筑物和厂房..

5、闸门从其结构来看;其类型有平板闸门和弧形闸门..

6、水库的特征水位有死水位、正常蓄水位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位..

7、水电厂在系统中的运行原则是

8、泄水建筑物的作用是宣泻洪水..

9、泄水建筑物按泄流方式可分为溢洪道和深水泄水道..

10、水电厂的装机容量从设计角度包括最大工作容量、备用容量、重复容量..

二、选择题 1、水电站的出力公式为： b

aP=9.81QH； bP=9.81ηQH； cP=KQH； dE=0.00272WH

2、抽水蓄能电厂在电力系统中的主要作用是 d

a抽水；b发电；c蓄能；d削峰填谷..

3、按坝的受力情况和结构特点分为 c、d

a溢流坝；b混凝土坝；c拱坝；d重力坝..

4、多年调节水电厂在系统中一般 b、d

a担任基荷；b担任峰荷；c侒保证出力工作；d可担任备用任务..

5、防洪限制水位是指 c

a水库削落的最低水位；b允许充蓄并能保持的高水位；c汛期防洪要求限制水库兴利允许蓄水的上限水位；d水库承担下游防洪任务;在调节下游防护对象的防洪标准洪水时;坝前达到的最高水位..

三、判断题

1、水轮机效率ηr 和发电机效率ηc之积就是水电厂效率..√

2、潮汐式水电厂只有在落潮时才能发电..×

3、抽水蓄能电厂因为抽水用的电比放水时发出的电要多;所以抽水蓄能电厂在电力系统中没有什么作用..×

水轮机的选型设计

水轮机选型是水电站设计中的一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性都有重要的影响。

水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式、动能参数、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

⑴确定单机容量及机组台数。

⑵确定机型和装置形式。

⑶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。

⑷绘制水轮机的运转综合特性曲线。

⑸估算水轮机的外形尺寸、重量和价格。

⑹根据选定的水轮机型式与参数、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

水轮机选择必须充分考虑水电站的特点，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的比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。

⑴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。

⑵根据水电站水头的变化及电站的运行方式，选择合适的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。

⑶水轮机的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。

⑷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。

⑸机组制造供货应落实，提出的技术要求应符合制造厂的设计、试验与制造水平。

⑹机组的最大部件和最重部件要考虑运输方式与运输的可行性。

3．水轮机选型所需的原始技术资料

水轮机的型式及参数的选择是否合理、是否与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 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Hs、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。

(2) 套用方法： 用于小型水电站设计。

(3) 统计分析的方法：大型水电站设计，应用较广泛。

1 第一章 绪论

（一）选择题

1．水轮机的工作水头是（ ）。

（A）水电站上、下游水位差 （B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差

2．水轮机的效率是（ ）。 （A）水轮发电机出力与水流出力之比 （B）水轮机出力与水流出力之比

3．反击式水轮机是靠（ ）做功的。 （A）水流的动能 （B）水流的动能与势能

4．冲击式水轮机转轮是（ ）。 （A）整周进水的 （B）部分圆周进水的

5．喷嘴是（ ）水轮机的部件。 （A）反击式 （B）冲击式

（二）填空题

1．水电站中通过 ____________能转变成旋转机械能，再通过____________把旋转机械能转变成电能。

2．水轮机分为 _____________ 和 _____________两大类。

3．轴流式水轮机分为_____________ 和 _____________两种。

4．水轮机主轴的布置形式有_____________和_____________两种。

5．冲击式水轮机有_____________、_____________ 和_____________三种。

（三）问答题

1.水轮机有哪些类型?划分类型的依据是什么?各类水轮机的适用范围是什么？

2.混流式与轴流式水轮机主要不同点有哪些？其适用范围有什么不同？

3.简述各类水轮机转轮区水流的流动与转轮的结构特点。

4.水轮机的基本工作参数有哪些？有何含义？它们的代表符号和单位是什么？

5.反击式与冲击式水轮机各有哪些过流部件?各有何作用?

6.水电站和水轮机的特征水头都有哪些？它们之间有何区别？

7．冲击式水轮机的特点是什么？类型有哪些？试说明冲击式水轮机适合高水头的原因？

8．反击式和冲击式水轮机在能量转换上有何区别？