水轮机计算

（一）水轮机型号的选择

根据题目条件已知要用HL120-38和HL100-40型水轮机进行选择，对比计算分别如下： （二）水轮机主要参数的计算

HL120-38型水轮机方案主要参数的计算

1、转轮直径的计算

1D =

式中：

'3112500;240;

380/0.38/r r N kW H m Q L s m s

====

同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率=88.4%M η，由此可初步假定水轮机在该工况的效率为90.4%

将以上各值代入上式得

10.999D m =

= 选用与之接近而偏大的标准直径1 1.00D m =。 2、效率修正值的计算

由附表一查得水轮机模型在最优工况下的max =90.5%M η，模型转轮直径10.38M D m =，则原型水轮机的最高效率max η可依下式计算，即

max max =1M ηη-（1-

1(10.93593.5%=--== 考虑到制造工艺水平的情况取11%ε=；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20ε=，则效率修正值η∆为：

max max 10.9350.9050.010.02M ηηηε∆=--=--=

由此求出水轮机在限制工况的效率为：

0.8840.020.904M ηηη=+∆=+=（与原来假定的数值相同）

1、 转速的计算

1

n =

式中'''

10101M n n n =+∆

有附表一查得在最优工况下的'

1062.5/min M n r =，同时由于

'1'10110.0160.03M n n n ∆====<

所以'1n ∆可以忽略不计，则以'

1062.5n =代入上式得：

973.3/min n r =

=

选用与之接近而偏大的标准同步转速1000/min n r =。

2、 工作范围的验算

在选定的1 1.00D m =、1000/min n r =的情况下，水轮机的'

1max Q 和各种特征水头下相应的'

1n 值分别为：

'

3

1max 3232

2

21

125000.3790.38/9.8112400.904

9.81r

r

N Q m s D H η

==

=<⨯⨯⨯/ 则水轮机的最大引用流量max Q 为：

'

23max 1max 1= 1.0/s Q Q D ⨯

对'

1n 值：在设计水头240r H m =时

'164.5/min r n r =

== 在最大水头max 245H m =时

'

1min 63.9/min n r =

== 在最小水头min 235H m =时

'

1max 65.2/min n r =

== 在HL120型水轮机的模型综合特性曲线图上，分别画出'

1max 379/,Q L s =

'1min 63.9/min n r =和'1m 65.2/min ax n r =的直线，

如图所示。可以看出这些直线所标出的水轮机相似工作范围（阴影部分）基本上包括了特性曲线的高效率区，所以对选定的直径1 1.00D m =、1000/min n r =还是比较满意的。但还需和HL100方案作比较。

3、 水轮机吸出高s H 的计算

有水轮机的设计工况（'164.5/min r n r =，'

1max 379Q =）在图上可查得相应的汽蚀系数

0.064σ=；由设计水头240r H m =，在2-16图上查得0.009σ∆=，则可求得水轮机

的吸出高为：

203010.0()10.0(0.0640.009)2409.810900900

s H H m m σσ∇=-

-+∆=--+⨯=->-

HL100--40型水轮机方案主要参数的计算

1、转轮直径的计算

13

'219.81r

r

N D Q H η

=

式中：

'3112500;240;

305/0.305/r r N kW H m Q L s m s

====

同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率=86.5%M η，由此可初步假定水轮机在该工况的效率为88.9%

将以上各值代入上式得

13212500

1.129.810.3052400.889

D m =

=⨯⨯⨯/

选用与之接近而偏大的标准直径1 1.2D m =。 2、效率修正值的计算

由附表一查得水轮机模型在最优工况下的max =90.5%M η，模型转轮直径10.4M D m =，则原型水轮机的最高效率max η可依下式计算，即

max max =1M ηη-（1-

1(10.93993.9%=--== 考虑到制造工艺水平的情况取11%ε=；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20ε=，则效率修正值η∆为：

max max 10.9390.9050.010.024M ηηηε∆=--=--=

由此求出水轮机在限制工况的效率为：

0.8650.0240.889M ηηη=+∆=+=（与原来假定的数值相同）

3、 转速的计算

1

n =

式中'''

10101M n n n =+∆

有附表一查得在最优工况下的'

1061.5/min M n r =，同时由于

'1'10110.0190.03M n n n ∆====<

所以'1n ∆可以忽略不计，则以'

1061.5n =代入上式得：

798.1/min 1.2

n r =

=

选用与之接近而偏大的标准同步转速1000/min n r =。

4、 工作范围的验算

在选定的1 1.2D m =、1000/min n r =的情况下，水轮机的'

1max Q 和各种特征水头下相应的'

1n 值分别为：