水电站课程设计

该枢纽工程位西北某省A河上游干流上，其布置和工程参数如附件所示，

该水电站拟定主要设计参数

序号项目单位数值

1 最大水头m 125

2 最小水头m 86

3 多年平均水头m 92.5

4 设计水头m 88

5 总装机容量MW 360

（一）水轮机型号选型

1 根据该水电站的水头变化范围86~125m，在水轮机系列谱表3-3，表3-4中查出适合的机型有HL180和HL200两种。

2 主要参数选择

2.1 选取4台机组

2.2 转轮直径D1计算

单机容量：36万kw/4=9万kw

（一)HL180水轮机

2.2.1查文献HL180转轮综合特性曲线可知机组效率M=90%;g =96%

Nr=Ny/zg=360000/4*0.96=93750kw

查表3-6可得HL180型水轮机在限制工况下的单位流量'1M

Q =860L/s=0.86m ³/S ，效率m=89.5%，由此可

初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1

Q ='

1M

Q

=0.86m ³/S ，效率=92%。

上述的Q1’，和Nr=单机容量：36万kw/4=9万kw ；g=96%

Nr=Py/zg=360000/4*0.96=93750kw ，Hr=88m 带入式

η

r r 11'81.9r

H H Q N D =

可得=3.83m ，选用与之接近而偏大的

标称直径=3.9m 。

2.2.2转速n 计算

查表3-4可得HL180型水轮机在最优工况下单位转速10M

n'=67r/min,初步假定M

1010'n '

n =

，将已知的和av

H

=92.5m ，1

D =3.9m 代入式1

1

'

n n D H

=可得n=165.2r/min ，

选用与之接近而偏大的同步转速n=166.7r/min 。（上式中'n 选用原型最优单位转速10

'n ，H 选用加权平均水头

Hav ）

2.2.3 效率级单位参数修正

ηηη1

D 1

D 10

'n ⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡--=-=∆)5/1()^(1)1(11Mmax Mmax max D D K K M ηηηη）（

M

101'n '

n ∆ 采用上述第一种方法的式（K 值为0.5~1）进行效率修正。查表3-6可得HL180型水轮机在最优工况下的模型最高效率为max

M η

=92%，模型转轮直径为M

D 1=0.46m ，

根据上式，可求出原型效率max

η=95%,则效率修正值为η∆=95%-92%=3%，考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的η∆值中再减去一个修正值ξ。现取ξ=1.0%，则可得效率修正值为η∆=2%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为

ηηη∆+=max max M =92%+2%=94%

%5.91%2%5.89=+=∆+=ηηηM （与上述假定值相同）

单位转速的修正值按下式计算

)1/('n 'n max max 10-=∆M M ηη

则

=-=-=∆192.0/945.0)1/('n '

n max max 101M M

ηη 1.35% 由于 <3%，按规定单位转速可不加以修正，同时，单位流量'1

Q 也可不加修正。

由上可见，原假定的η=92%，M 1010'n '

n =

，'1Q ='1M Q 是正确的，

那么上述计算及选用的结果1

D =3.9m ，n=166.7r/min 也是正确的。

2.2.4 工作范围的检验

在选定1

D =3.9m ，n=166.7r/min 后，水轮机的max

1'Q 及各特

征水头相对应的1

'n 即可计算出来。水轮机在r

r N H ，下工作时，其

max 11''Q Q 即为，故η

r r 1max 12^81.9r

'H H D N Q =

=

92

.0*88*88*3.9^2*9.8193750

=0.83<0.86m

³/s

则水轮机的最大引用流量为

Q max =

=115.14㎡/s 与特征水头Hmax ，Hmin 和Hr 相对应的单位转速为

min /r 15.581253.9

*7.166n 'n max 1min 1===

H D min /r 11.7086

3.9

*7.166n 'n min 1max 1===

H D

min /r 30.6988

3.9*7.166n 'n r 1r 1===

H D 在HL180型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出=850L/S ，=70.11r/min ，=58.15r/min 的直线。由图

可知，由这三根直线所围成的水轮机工作范围（途中阴影部分）基本上包含了该特性曲线的高效率区。所以对于HL180型水轮机方案，所选定的1

D =3.9m 和n=166.7r/min

是合理的。

2.2.5吸出高度Hs 计算

由水轮机的设计工况参数，n'1r =69.30r/min ，Q

max

1'Q max

1'

n min

1'n r

1max

1H ^2D 'Q