水轮机型号及主要参数的选择
水轮机的标准与选择
2021年7月17日星期六
第四章 水轮机选择
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，目标是使水电站充分利用水 能，安全可靠运行。
4.1 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。
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。
4.1 水轮机的标准系列 四、水轮机系列应用范围图
4.2 水轮机的选择
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、Hs、Za；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。
330 380 410 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
说明：括号内的数字表示仅适用于轴流式水轮机。
4.1 水轮机的标准系列
三、水轮发电机标准同步转速
磁极对数 3 4 同步转速 1000 750
n 磁极对数 16 18
5
7
8
9
10
600 428.6 375 333.3 300
水轮机类型及工作参数
第一节水轮机的主要类型自然界有多种能源，其中有很多式可以开发利用的，目前已被利用的能源中主要有热能、水能、风能和核能。
其中水能是一种最经济的能源，水能的开发利用已受到越来越多的关注。
我国有着丰富的水力资源，对水能的开发利用已受到社会的广泛关注，对水能最重要的开发形式就是兴建各种各样的水电站。
水轮机作为将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机，是水电站中最重要的组成部分。
根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。
反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。
当水流通过水轮机后，其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。
1.混流式水轮机如图1-1所示，水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。
混流式水轮机应用水头范围较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是现代应用最广泛的一种水轮机。
图1-1 混流式水轮机1—主轴；2—叶片；3—导叶2．轴流式水轮机如图1-2所示，水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动，轴流式水轮机的应用水头约为3～80m。
轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。
根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。
轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。
轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。
但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
水轮发电机选择
水轮发电机的选择计算一、 发电机型式的选择水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。
本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。
悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。
因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。
水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。
二、 主要尺寸估算待选水轮发电机的有关参数如下：发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18外形尺寸计算如下：1、极距τ根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 42ps K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2式中9,,,10~8,:18;:);(:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s =f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。
f s =247423／0.875=282769KV A 。
418*2282769*9=τ=84.73 cm由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。
V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3式中飞逸线速度秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85; V =τ=84.73 cm.V K V f f ==1.85*84.73=156.75m ／s查参【2】P 160，转子磁轭的材料用整圆叠片。
2、定子内径i D 计算公式： τπpD i 2==3.784*18*2π=971.43 cm 参考【2】P 160公式3-43、定子铁芯长度t l 计算公式： ei f t n CD S l 2= cm 参考【2】P 160公式3-5式中：冷却方式为空冷取表见参考系数定子内径额定转速发电机额定容量,107,53]2[,:);(:);(:);(:6160-⨯=-C P C cm D rpm n KVA S i e f.7166*3.4971*10728276926-⨯=t l =256.79 cmt l ／τ=256.79／84.73=3.03＞3 ，通风较困难。
5-5水轮机主要参数计算选择
§5.5 水轮机主要参数选择 反击式水轮机基本参数计算（用模型综合特性曲线计算）一、水轮机转轮标称直径D 1的确定r r r r H Q P D η2/311181.9'= (m) P r ---水轮机额定出力，P r = N f ／ηf ；N f ---发电机额定出力（机组容量）；η f --发电机的效率，大中型：ηf =0.95～0.97； Q 11---水轮机额定工况的单位流量；混流式水轮机由5%出力限制线得到Q 11；轴流式由汽蚀条件得到，或型谱表中推荐值； H r ---水轮机的额定水头；若取H=H max 进行计算，则求出的D 1太小，除H=H max 以外，均不能发出额定出力。
若取H=H min 进行计算，则求出的D 1太大，增加设备投资。
η：原型水轮机额定工况下的效率，在D 1未确定时，不能得出确切的η。
一般先取η=ηM +△η (△η=2～3%)，求得D 1后再修正。
计算出D 1计算值，按国家标准圆整为系列选择标称直径。
二、转速的选择1110D H n n a = n101---为原型水轮机的最优单位转速； Hr---为水电站的设计水头或平均水头；计算值按一般原则选择最接近的同步转速nr ，一般取大。
三、工作范围的验算求出水轮机的参数D 1、n 后，在模型综合特性曲线上绘出水轮机的相似工作范围，检验是否包括了高效率区，以验证D 1、n 的合理性。
四、最大吸出高度HS 的计算H H s )(90010σσ∆+-∇-≤ 计算时，选择H max 、H min 、H a 、H r 若干水头，分别计算出不工况下的吸出高度，从中选取最小值作为最大允许高度。
注意：计算H S 时，要用各水头下限制工况下空化系数。
五、安装高程计算▽▽=Z 下游水位+Hs(2) 用比转速和统计资料推算水轮机的基本参数 D 1的确定 r r r r H Q P D η2/311181.9'= 转速的选择 rrs P H n n 45= H S 的计算 H H z s σ-∇-≤90010。
东川水电站水轮机主要参数的选择
行 比较 。方 案 一 、方 案 二 机 组 台 数 和 单 机 容 量 相 同 ，均 为 ２台 ７５０ｋ ，方 案 一 为 灯 泡 贯 流 式 机 ０ Ｗ 组 ，转 轮 直 径 为 ３８ｉ，转 速 为 １５ｒｍｎ ． ｎ ２ ／ ｉ，额 定 效 率为 ９ ．％；方 案 二 为轴 流 转 桨 式 机 组 ，转 轮 直 ３９
天然河 流 多 年 平 均 悬 移 质 含 砂 量 ４ １ ｇｍ ， ．９ｋ／ ３ 汛 期平 均含 砂 量９ ５ ｇ ｍ 。 ． ｋ／ ３ ４
５ ）动 能参数
电站 装 机 容 量 １ Ｗ ，保 证 出力 ３３ ０ ｋ ５Ｍ １ Ｗ， 装机 利 用 小 时 数 ４０ ３ｈ ０ Hale Waihona Puke 年 平 均 发 电量 ６０４万 ０
ｋ ・ Ｗ ｈ。
技 术 经 济 优 势。方 案 三、 方 案 四 均 为 ３ 台
收 稿 日期 ：２ １ —０ ０２ ４—１ ２
５００ｋ ０ Ｗ，方案 三 为灯泡 贯 流式 机组 ，转 轮 直径 为
３ ０ｉ，转 速 为 １６７ｒｍｎ ． ｎ ６ ． ｉ ，额 定 效 率 为 ９ ． ％； ／ ３４ 与 方案 一 比较 ，转轮 直径较 小 ，转速 较高 ，但是 增
的主要参数 。表 ２个。
【 关键词 】水电站
１ 概
述
２ 水轮 机主要参数 的选择
２ １ 水 轮 机 额 定 水 头 的 确 定 ．
东 川水 电站 位 于青海 省 海东地 区民和 回族 土族 自治 县境 内 （ 流左 岸为 甘肃 省 兰州 市红古 区红古 河 乡王 家 口村 ，右 岸为 青海 民和 自治 县 马场垣 乡 下东
低水量高功率水轮发电机型号及参数表
低水量高功率水轮发电机型号及参数表一、引言水力发电是一种利用水流能量转化为电能的技术，常见的水力发电机主要分为水轮发电机和水电发电机。
而水轮发电机中，低水量高功率水轮发电机是一种特殊的发电机型号。
本文将介绍几种常见的低水量高功率水轮发电机型号及其参数表。
二、发电机型号及参数表1. 型号：DL-1550- 额定水流量：10 m³/s- 额定水头：50 m- 额定功率：1550 kW- 发电效率：90%- 转速：750 rpm2. 型号：GL-2000- 额定水流量：8 m³/s- 额定水头：60 m- 额定功率：2000 kW- 发电效率：92%- 转速：1000 rpm3. 型号：SL-2500- 额定水流量：6 m³/s- 额定水头：70 m- 额定功率：2500 kW- 发电效率：95%- 转速：1200 rpm4. 型号：XL-3000- 额定水流量：5 m³/s- 额定水头：80 m- 额定功率：3000 kW- 发电效率：96%- 转速：1500 rpm5. 型号：WL-3500- 额定水流量：4 m³/s- 额定水头：90 m- 额定功率：3500 kW- 发电效率：97%- 转速：1800 rpm三、低水量高功率水轮发电机的特点及应用低水量高功率水轮发电机具有以下特点：1. 高功率密度：相较于传统水轮发电机，低水量高功率水轮发电机在相同的水流量下能够提供更高的功率输出，这得益于其优化的结构设计和高效的转子。
2. 适应低水头：低水量高功率水轮发电机适用于水头较低的水流条件，能够有效利用水流能量，实现高效发电。
3. 环保节能：水力发电是一种清洁能源，低水量高功率水轮发电机通过最大限度地提高发电效率，减少能量损失，实现了对水资源的有效利用。
低水量高功率水轮发电机广泛应用于以下场景：1. 山区小型水电站：由于山区水资源相对较为有限，低水量高功率水轮发电机能够充分利用山区水流资源，满足当地电力需求。
水轮机选型设计
⽔轮机选型设计第⼀章⽔轮机的选型设计第⼀节⽔轮机型号的初步选择⼀、沙溪⽔电站的主要参数H max =68.0m H p =50.0m H min =43.0m由《⽔利机械》P 36设计⽔头 H r 初算时可近似取（0.9~1.0）H p H r = 0.95×50.0= 47.5m 总装机35万kw⼆、因为沙溪⽔电站的⽔头范围为43.0m~68.0m,根据《⽔轮机》课本，符合此⽔头范围的要求，分别是 HL220，它的使⽤⽔头为30~70m 。
该⽔电站的⽔头范围为38-68m ，适合此⽔头范围⽔轮机的类型有斜流式和混流式。
⼜根据混流式⽔轮机的优点：（1）⽐转速范围⼴，适⽤⽔头范围⼴，可适⽤30-700m ；、（2）结构简单，价格低；（3）装有尾⽔管，可减少转轮出⼝⽔流损失；故选择混流式⽔轮机。
⼆．⽐转速的选择按我国⽔轮机的型谱推荐的设计⽔头与⽐转速的关系，⽔轮机的s n 为 )(19.270205.472000202000kw m H n rs ?=-=-=因此，选择s n 在260左右的⽔轮机为宜。
在⽔轮机型谱中有HL220，故按HL220进⾏计算三．单机容量第⼆节原型⽔轮机主要参数的选择按电站建成后,在电⼒系统的作⽤和供电⽅式,初步拟定为2台、3台、4台、5台四种⽅案进⾏⽐较。
HL220其主要参数如下：模型转轮直径D 1=46cm,导叶相对⾼度b 0/D 1=0.25 z 1=14, 最优⼯况n 10’=70r/min,Q 10’=1.0m 3/s,η=92%,ns0=255,σ=0.115; 限制⼯况Q 1’=1.150m 3/s,η=89%,σ=0.133. 最⼤单位飞逸⽐转速n 1p ’= 133 r/min⼀．（⼆台）1、计算转轮直径⽔轮机额定出⼒：kw N P GGr 4.17857198.0105.174=?==η式中：G η-----发电机效率,取0.98 G N -----机组的单机容量（KW ）取最优单位转速流量，Q 11r =1.14m 3/s ，对应的模型效率ηm=0.886，暂取效率修正值Δη=0.03，则设计⼯况原型⽔轮机效率η=ηm +Δη=0.916)(29.7916.05.4714.181.99183781.95.15.1111m H Q P D r r ===η按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值7.0m 和7.5m 之间。
全国水轮机标准
全国水轮机标准一、水轮机分类与型号水轮机按照工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。
冲击式水轮机根据喷嘴数量和布置方式又分为单喷嘴、双喷嘴和多喷嘴几种，反击式水轮机则根据转轮叶片形状和布置方式分为轴流式、混流式、斜流式和贯流式四种。
型号是水轮机在标准额定工况下的性能参数和尺寸规格的简称，由机组的额定转速、额定流量、额定功率、吸出高度等参数组合而成。
如冲击式水轮机的型号是“HLI36-L21/1000”，其中H表示水轮机，L表示立式，I表示单喷嘴，36表示设计序号，L2表示转轮叶片进口位置相对于下止水面高度为2米，1000表示额定转速为1000转/分钟。
反击式水轮机型号是“HL123-L7.7/2250”，其中H表示水轮机，L表示立式，123表示设计序号，L7.7表示转轮叶片进口位置相对于下止水面高度为7.7米，2250表示额定转速为2250转/分钟。
二、水轮机设计规范设计规范是进行水轮机设计的准则和基础，包括水轮机的结构形式选择、过流通道设计、转轮叶片设计、导水机构设计、接力器设计、调速器设计等方面。
在设计中应充分考虑设备的适用性、高效性、可靠性和经济性，以满足不同工况下的性能要求。
三、水轮机材料标准水轮机材料应具有足够的强度、耐腐蚀性和耐磨性，以保证在运行过程中不发生断裂、变形和磨损等现象。
常用的材料包括铸钢、铸铁、合金钢、不锈钢等。
对于不同材料的使用范围和使用条件应严格执行相应的标准规范。
四、水轮机制造与装配标准制造与装配标准是保证水轮机产品质量的关键环节，包括制造工艺流程、装配工艺流程、质量检验等方面的规定。
在制造过程中应严格控制材料的质量和加工精度，保证转轮叶片与导叶的配合精度以及各部件之间的连接牢固可靠。
在装配过程中应按照规定的顺序和步骤进行组装，确保设备的正确性和可靠性。
五、水轮机性能试验与评价方法性能试验与评价是对水轮机性能的全面检测和评估，包括效率试验、空化试验、动平衡试验等方面。
(精品)水轮机特性及选型
三峡(9.8m,700MW)、水布垭、小湾、龙滩、向家坝、溪洛渡、锦屏二级
2 、机组台数与机电设备制造的关系 台数多→N单↓→尺寸（D1）小→制造运输容易 （相反，大机组制造困难）
3、机组台数与运行效率的关系 单台机组：？ 整个电站：台数多↑→负荷分配灵活→平均效率↑ 担任基荷：可用较少的台数，在较长时间内以最优
1)
n1 n10 n10M n10M (
max M max
1)
❖其他工况时：
Q1 Q1M Q1 n1 n1M n1
在工程实践中，当 n1 0.03n10M 时，单位转速不必修正 单位流量修正值与单位流量的比值较小，一般可不修正
第四节 水轮机的主要综合特性曲线
综合反映参数n、H、 N之间的关系，代表
了水轮机的轮系特征。
❖ns随工况变化，用最优比转速，限制工况下 的比转速比较不同轮系水轮机性能，
❖比转速用来表示水轮机的型号，还用来划分 水轮机的类型。
❖各种类型的水轮机比转速大致范围：
➢贯流式：ns=600-1000 高 高水头小流量
➢轴流式：ns=200-850 高
几何相似的水轮机——轮系，系列，型号。
2、运动相似：
(1) 对应点的速度方向相同。 (2) 对应点的速度大小对成比例， 即速度三角形相似。
同一轮系的水轮机才能建立运动相似和动力相似。 几何相似就运动相似吗？ 同一轮系水轮机，保持运动相似——相似工况
3、动力相似
对应点所受的同名作用力方向相同、大小成比例。
D21M
hH hM H
M
2
P
或
NM
水轮机
止漏装置型式 (a)间隙式；(b)迷宫式；(c)梳齿式； (d)阶梯式迷宫
三、导水机构
• 导水机构的作用：
a.主要是形成和改变进入转轮水流的环量，保 证水轮机具有良好的水力特性。 b.调节流量，以改变机组出力。 c.正常与事故停机时，封住水流，停止机组转 动。
1.导水机构 光照采用径向式导水机构。
2. 主轴密封 主轴部分的密封装置分两种，一种是机组 正常运行中，防止水轮机导轴承下部机组漏水 的主轴密封。我厂在导轴承下方设置自补偿型 静压自调节式轴向密封作为工作密封，密封处 的水压力约为0.35MPa，所需的润滑水取自机 组技术供水系统。另一种是作机组停机检修轴 承和轴承下部主轴密封时防止尾水从顶盖涌出 的检修密封。这种密封的结构形式有空气围带 式、机械操作或抬机密封等多种，我厂采用空 气围带密封，由气系统供给压力为0.6～ 0.7MPa的压缩空气。
3.基础环
基础环是混流式水轮机的基础部件， 埋设在混凝土中，它和座环以及尾水管 进口直锥段想连接，转轮的下环在其内 转动。基础环下法兰面也是装拆水轮机 时落放转轮的基础，它与转轮下环底面 之间有一定的间隙，作为安装时放置斜 楔，调整转轮水平用。
4.尾水管
我厂水轮机尾水管采用弯肘形尾水管， 它是由进口椎管、弯形吸管和出口扩散 段组成，用钢筋混凝土浇灌而成。
3. 补气装置 混流式水轮机运行时一般在40～70%额 定出力时尾水管内会出现涡带，由于涡带强 烈扰动，或其频率与机组固有频率重合，就 会产生共振，引起机组震动或出力摆动，此 时需要对尾水管内进行补气，消除或减小涡 带，改善机组运行状态。补气方式分自然补 气和强迫补气两种。常见的补气位置有主轴 中心孔补气、顶盖补气和尾水管补气。我厂 采用主轴中心孔补气方式，利用发电机轴的 中心孔，将空气引入。
水轮机型号选择
水轮发电机组主要参数设计第一节水轮机型号的选择一、选择水轮机机型及电站装置方式1.水轮机机型的选择：由所给出的原始数据判断，水轮机的运行水头范围为：68-95m，故可供选择的水轮机形式有混流式、斜流式。
混流式水轮机具有结构紧凑、运行可靠、效率高，能适应很高的水头范围等特点，应用最广泛的水轮机机型，斜流式虽然效率高，但运行经验少且使用的厂家也少，同时由于本次设计的电站水头变化范围较宽，且负荷较为稳定，故决定采用混流式（HL）水轮机。
2.水轮机型号的选择：根据该电站的最大水头为95m，查《混流式水轮机转轮型谱参数表》，经过初步比较，同时考虑到单位转速高、单位流量大、转轮直径小、效率高、空蚀系数小等判断选择的九个型号见下表：表1-1-1 初选模型机转轮型谱参数表经过对各机型参数的初步比较，可以看出HL A285-46、HL A248-35及HLD74 -35在最优工况下的效率比较高，且单位流量n10、单位转速Q10以及限制工况点的单位流量Q11均比较高，可使原型机获得较高的转速和较大的通过流量，从而在相同出力的情况下缩小机组的尺寸，同时模型机的气蚀系数бm较小，有利于电站的稳定运行。
故选取上述三个水轮机进行计算，其具体参数如下表：表1-1-2 初选三个水轮机型号参数表3.机组台数的选择：由原始资料可知, 系统总装机容量150.7万kw ，本水电站的装机容量为58.7万kw ，根据规定电站的单机容量不允许超过系统总容量的10%，否则在电站机组发生故障时，会将整个系统拖垮甚至瓦解，故采用4台、5台机组的设计方案进行计算比较。
4.电站装置方式的确定水轮机的装置方式可分为卧轴和立轴两种。
卧轴布置方式布置简单，不需向下开挖但占地面积较大，一般用于小型电站或水头较低的贯流式水电站。
立轴布置方式具有占地面积小的特点，但需向下进行较大的土石开挖，增加土建投资成本。
为缩小厂房面积，高水头大型电站一般均采用立轴布置方式。
02__水轮机及其选择分析讲解
第二章水轮机及其选择水力机械❑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：抽水蓄能水轮机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。
2.1 水轮机的类型和构造()()()()()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧ 双击式 斜击式 切击式水斗式冲击式贯流调桨式贯流定桨式贯流转桨式贯流式 斜流式 轴流调桨式 轴流定桨式 轴流转桨式轴流式 混流式反击式水轮机SJ XJ CJ GT GD GZ GL XL ZT ZD ZZ ZL HL一、反击式水轮机❑定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机称为反击式水轮机。
❑特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，即水流充满转轮室。
反击式水轮机类型❑1.混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。
适用范围：H=30-700 m , 单机容量：几万kW-几十万kW适用于高水头小流量电站。
三峡水电站水轮机转轮❑2. 轴流式：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。
轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。
轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度)。
3. 斜流式：水流经过转轮时是斜向的。
转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。
常用于抽水蓄能水电站。
反击式水轮机类型4. 贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。
不设蜗壳，水流直贯转轮。
水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的。
适用于低水头、大流量的河床式和潮汐水电站。
二、冲击式水轮机❑定义：利用水流的动能来做功的水轮机为冲击式水轮机。
❑特征：由喷管和转轮组成。
水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能(V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。
中小型水轮机选型和配套手册1
中小型水轮机选型和配套手册1我公司除已生产原部颁（jb/t6310-92）中小型轴流式、混流式水轮机转轮系列型谱规定的zd760、zz600、zz560a、zz560、zz500、zz450/d32b和hl240/123、hl260/a244、hl260/d74、hl240/d41、hl220/a153、hl180/a194、hl180/d06a、hl160/d46、hl110/129、hl120/a41、hl90/d54产品外，还能提供近年来国内外大公司、科研院所研制并已经在电站实际运行的一批优秀转轮产品。
这些转轮的特点是：适用水头范围宽、效率高（较传统转轮效率提高2-5%）、过流量大、抗汽蚀性能好、运行稳定、使用寿命长。
公司在材料选用、加工工艺上做了进一步改善，采取了许多强化措施，并购置了一批精度高的大型机械加工设备，为用户提供性能先进、质量可靠的新型产品，现汇总如下：新型转轮基本情况：水轮发电机组及辅助设备表明一、中小型水轮机水轮机就是一种将水能切换为转动机械能的机器。
按其水流促进作用原理和结构特征可以分成为两类：一类为仅利用水流动能的，称作冲击式水轮机；另一类为同时利用水流动能和势能的，称作反击式水轮机。
属这两大类的各种型式水轮机存有：轴流定桨式轴流式反击式轴流转桨式斜流式全贯流式水轮机贯流式灯泡式半贯流式轴伸式水斗式竖井式冲击式斜击式双击式除了上述各种机型外，随着蓄能、潮汐电站的开发，出现了可逆式水轮机。
常见的可逆式水轮机有混流式、斜流式、轴流式等。
水轮机的型号由三部分代号共同组成，各部分之间用短横线分离。
第一部分代表水轮机的型式及转轮型号。
水轮机型式用汉语拼音字母则表示，转轮型号用阿拉伯数字则表示，使用统一按比输出功率规定的代号。
第二部分则表示水轮机主轴的布置形式及输水室特征。
第三部分则表示转轮的标称直径（以cm计）。
可逆式水轮机在代号后加“n”表示。
1)型号的第一部分，由水轮机型式及转轮代号共同组成。
水轮机的基本工作参数
水轮机的基本工作参数
1、发电机参数：
（1）输出功率：指水轮机发电机的有功功率，一般为2~10万千瓦。
（2）发电机的极数：指水轮机发电机的极数，一般为4或6极。
（3）发电机的极对数：指发电机的极对数，一般为2~5对。
（4）发电机的转子绕组电压：指发电机转子绕组电压，其直接影响到水轮机的功率大小，一般为2-25KV。
2、水轮机参数：
（1）水轮机锅炉容量：指水轮机容积，由其容积和推力决定水轮机的功率和转速，一般为0.25~1.5兆千瓦。
（2）水轮机的直径：指水轮机的直径，其直径的大小决定了水轮机的有效推力和应力，一般从0.9~6米不等。
（3）水轮机的桨叶型：指水轮机桨叶的形状，它影响水轮机的抽力、效率、应力分布等，一般常用的有Rudiger桨、Francis桨等。
（4）水轮机的桨距：指水轮机每个桨叶到水轮机轴心的距离，影响水轮机的效率，一般从0.1~1.5米不等。
（5）水轮机的转速：指水轮机的平均转速，转速的大小会影响发电机的功率大小，一般从100~1000 rpm不等。
水轮机选型
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：1 1H a= (H max+H min)= X (35.85+31.35)=33.4 m2 2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=33.4mD i=,——Nr—（1-3）.9.81Q i Hr 2M式中：Nr-为水轮机的额定出力（kw）D 1 -为水轮机的转轮直径（mn M-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/s）由水力机械课本附表1中查得Q'=12.4 L/s=1.24m3/s,同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况下的效率 n 沪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 i '=1.24 m 3/s, Hr=33.4m,n M =92%#3368.429.81 1.24 33.4320.92选择与之接近而偏大的标准直径 D=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 型转轮直径Di M =0.46m,则原型水轮机的最高效率n max ，即：式中:n max --为原型水轮机的最高效率n Mma --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 n Mma =91.0% , Di M =0.46m, D 1=1.4m 带入得:n Mma =1- ( 1- n max ) 5 nD 1=92.8%考虑到制造工艺水平的情况取 & 1=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& 2=0,则效率修正值△ n 为：△ n = n ma - n Mmax - £ 1式中：△ n --为效率修正值n max --为原型水轮机的最咼效率 n Mma --为水轮机模型在最优工况下的效率 将 n max=0.928, n Mmax=0.91 £ 1= 0.01 带入上式得:= 1.12mn Mma =89.6%,模n ma =1- (1-4)D 1M =1- (1-0.91 )0.46 1.4(1- n Mma )D 1 MD 1△ n = n max-n Max- & 1=0.928-0・91-0.01=0・008由此求得水轮机在限制工况的效率为：n =n M +^ n =0.904+0.008=0.912 （与原来假定的数值相近） 转速的计算n 。
水轮机选型设计
目录第一章基本资料 (2)1.1水轮机选择的内容 (2)第二章水能计算与相关曲线的绘制 (3)2.1水能计算 (3)2.2相关曲线的绘制 (7)第三章机组台数和单机容量的确定 (8)3.1水轮机选型方案初定 (8)3.2确定水轮机选型方案 (8)第四章水轮机基本参数的计算 (13)4.1水轮机转轮直径的计算 (13)4.2水轮机效率的计算 (13)4.3水轮机转速的计算 (13)4.4水轮机设计流量的计算 (14)4.5水轮机几何吸出高度的计算 (14)4.6飞逸转速的计算 (16)第一章基本资料水轮机的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选择的是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性有重要的影响。
水电站水轮机的选择工作，一般是根据水电站的开发方式、动能系数、水工建筑物的布置等，并参照国内已生产的水轮机转轮参数及制造厂的生产水平，拟选出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1.1水轮机选择的内容水轮机选型设计包括以下基本内容：（1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量；（2）选择水轮机的型号及装置方式；（3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数；（4）绘制水轮机的运转特性曲线；（5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的外形尺寸、重量和价格；（6）选择调速设备；（7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件；（8）对电站建成后水轮机的运行、维护提出建议。
第二章水能计算与相关曲线的绘制2.1水能计算根据所给原始资料，通过水能计算可以得到相应数据下的装机容量、发电量登各种参数，并将所得数据记录于表2-1中。
（1）水头HH=Hg-△h…………………………………（2-1）式中Hg——水电站毛水头，m；△h——水电站引水建筑物中的水力损失，m。
将计算结果录入表2-1第⑪列中。
水轮发电机组的参数
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包括功率、转速、效率、水头、流量、发电机额定电压和频率等。
1. 功率：水轮发电机组的功率通常用千瓦（kW）或兆瓦（MW）来表示，表示单位时间内转化水能为电能的能力。
功率的大小取决于水轮机的设计和水头以及流量等因素。
2. 转速：水轮发电机组的转速通常以每分钟转数（rpm）为单位，表示水轮机转动的速度。
高水头水轮机机型及参数的设计选择
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