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
磁极对数3436384042444850
同步转速n88.283.3797571.468.262.560
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
组受阻容量小,水电站全厂机组平均效率高。
2.性能要与水电站的整体运行方式和谐一致,运行稳定,可靠灵活。有良好的
抗空蚀和抗磨损性能,对多泥沙河流的电站更应如此。
3.结构设计合理,便于安装与操作、检修与维护。
4.选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好的制造厂商。
5.考虑适度合理的经济节省原则。
三、所需要的有关资料
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;
水文资料:特征流量及特征水头、下游水位流量关系曲线。
3.水电站有关经济资料:机电设备价格、工程单价、年运行费等。
4.电力系统资料:系统负荷构成,水电站的作用及运行方式等。
四、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、H s、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↑→平均效率↑
(1) 担任基荷时:出力变化小,流量变化稳定,可用较少的台数,使水轮机可以在较长时间内以最优工况运行,其平均效率也比较高。