水电站水轮机选型设计1
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。
水电站技术-5—水轮机选型
六、反击式水轮机主要参数的确定
确定了水轮机的型号后，再计算水轮机的主 要参数： 转轮直径D1，转速n、吸出高Hs。
D1、n应该满足：在Hr下，发出Nr；在Hav时，
η最高。
吸出高Hs应满足：防止水轮机汽蚀，开挖深 度合理。
பைடு நூலகம்
七、 按综合特性曲线选择水轮机的主要参数 1、D1的确定
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 、Hs、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
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。
ZZ440系列水轮机应用范围
4、采用套用机组 根据目前国内设计、施工和运行的电站资料，在 特征水头相近、N单适当，经济技术指标相近时，优 先套用已经生产过的机组，这样可以节省设计时间、 尽早供货、提前发电。 5、直接查产品样本 直接查设备厂家的产品样本，适用于小型电站。
6、统计分析法
对大量已建水电站的参数进行统计，得出水轮机 各参数之间的统计关系，再根据本电站的参数选择。
四、水轮机系列应用范围图
小型水电站混流式水轮机的选型设计
行 设备 投资 总概 算 。 １２水轮 机选 型设 计所 必需 的基本 资料 ．
（） １ 国家 和 地 方 所 制 定 的 有 关 水 电建 设 的 方 针 、 策和设 计规 范等 文件 资料 。 政
作 机 和水 力 原动 机两 大 类 ， 轮 机属 于水 力 机 械 中 水
１ 水 轮机 选 型 设 计 的主 要 内容 及 资 料
１１水 轮机 选 型设计 的主 要 内容 ． （ ） 择水 轮发 电机 组 的台数 及单机 容量 。 １选
（ ） 择水 轮机 的型 号及装 置 方式 。 ２选
（） 定 水 轮 机 的 轴 功 率 、 轮 直 径 、 ３确 转 同步 转 速 、 出高度 、 吸 安装 高程 等主要 参数 。 （ ） 制水 轮机 的运 转综合 特性 曲线 。 ４绘 （ ） 定蜗 壳和尾 水 管 的型式及 尺寸 。 ５确 （ ） 择调 速器 及油 压设备 。 ６选 （） ７估算 发 电机 的尺 寸等有关 参 数 。
质泥沙资料 ； 水电站 的流量及水头 ； 水电站上 、 下游 水 位 及 下 游 水位 一 流量 曲线 ； 电 站 总装 机 容量 和 水 机组 在 电力系 统 中的地位 及运 行方 案等 。 （ ） 输情 况及 安装 技术 条件 等资料 ， ４运 ． （ ） 内外 正 在 设 计 、 工 和 已 运 行 的 同类 型 ５国 施 水轮 机及 其水 电站 的有关 资料 。
（ ） 出在 特 性 或 结 构 上 的 某 些 特 殊 要求 ； ８提 进
的水力 原 动机 ， 它又 分 为很 多类 型 。现代 的 水轮 机
一
般按 水 流能 量转 换 的特征 分 为 两大 类 ， 即反击 型
中小型水电站水轮机选型设计评述
为优秀而又能在招标采购中得到的设备 ，并以此作
中小型水 电站的水轮机选型设计 ，主要是根据 为贯彻国家“ 节能” 方针 的具体行动 。
按湖北省人 民政府于 ２０ 年 ３ ０６ 月颁发的《 关于
加强水能资源开发利用管理的意见》水能资源开发 ，
《 击式水轮机转轮 暂行系列型谱 》 简 称 “ 反 （ 老型 谱 ”， ） 这是我 国第一个水轮机转轮系列型谱。 “ 老型谱” 中不论在水轮机的型号及其应用范围 方面 ， 还是在所列转轮水力参数等方面， 大部分内容
项 目必须达到初步设计深度 ，项 目申请报告由省政
府投资主管部门核准。 近几年 以来 ， 湖北省一批中小型水电开发项 目， 经省发改委组织专家进行评估后获核准。这些工程 已陆续建成 ， 从投产后水轮发电机组的运行状况 ， 可 初步检验出水轮机设计选型的合理性及经设备招标
已陈旧、 落后 ， 无法满足需要 。在 ２ 世纪后期 ， 国 Ｏ 我
研制出性能先进 的转轮 ， 并在国内外一些 电站使用 。 混流式水轮机转轮系列型谱》Ｊ 厂６ １— ２ ，其中 （Ｂｒ３０ ９ ）
经有关研制单位 的共 同努力 ， 编制出《 中小型轴流式 所采购产品的质量水平 ， 从而可总结出经验及教训。 为了互通信息、 交流经验、 取长补短 ， 现将部分
也包括有少量 国外引进转轮。该型谱所列转轮 ， 与 项 目 核准前组织专家，对这些具有初步设计深度 的 “ 老型谱” 所列转轮相 比， 无论在 比转速 ｓ还是效 几个水电站设计报告进行评估过程中，有关水轮机 ，
率卵 都有大幅度 的提高 ，空化系数 ｏ也有所下降。 ｒ 此后 ， 我国尚未再编制新的水轮机转轮系列型谱。
留金坝水电站水轮机选型与设计
１ ． 单位流量和转轮直径 ２
由公式 ＝３１ｎ ￣ ，３】 ／ 可知， 和ｒ 、 、 Ｉ 有 】
关。 为了减小转轮直径， 应提高 口 值； 口 但 值较大将使 值较大， 从而引起较大的开挖量和土建投资。 下面按不
１ １ ｍ・ Ｗ， ０ ２ ｋ 额定水 头 ５． ０ 的多数在 １ ５ ｋ ．１ ｍ ０ ０ ｍ・ Ｗ 附近 ； Ｋ值为２６０～３１０ ０ ０ 。
座以发电为主， 兼有水库养殖、 航运等综合效益的中型
本 电站属 １ ０ｍ以下 水头段 ， 轴流式 、 贯流 式机 型都可
国内建 议 采 用 的 统 计 公 式 为 Ｄ ， ｓ＝ （ ０ ２ ０ ５
Ａ ｓ ａｔ Ｉｉ ｔ ｔｎｒ ｕｅ ｈ ｌ ｉ ｂ ｅ Ｂ ａ ｍ ｔ ｅｔ ｎ ａ ｕ ｔ０ ｔｅ ｊ ａ ａ ｒ￣ｑｒ ｔｉ ： ｅ ｂｔ ｃ：＇ ｓｅ ｔ ｄｃ ｅ ａｏ ｎ ｍｒ ’ ｒ ｅ ｒ ｄ ｃ ａｄ￣ｌ ￣ｅ ｆｈ ｍｂ ｔ ｅ ａｏ ｔ ｒ ＇ ｘｉ ｏ ａ ｔ ｆ ｗ ｇ ｍ ｌ ｐａ ｅｓ ｃ Ｕｕ ｗ ｅｌ ｓ ｔｎ ｈ
Ｔ ｅＴ ｒｉｅＭｏ ｅ Ｓｌ ｔ ｎ ｓｇ ｆ ｉ ｉｂ ａｅ ｏ ｒＳａｉｎ ｈ ｕｂｎ ｄ ｌ ｅ ｃ ｄＤｅｉｎｏ ｕ ｎ ａＷ ｔｒＰ ｗｅ ｔｔ ｅ ａ Ｌ ｊ ｏ
新疆拉斯特水电站水轮机选型设计
以看 出， 案的单位转速都在水轮机转轮高 效 两方
率区运行 ， 两方 案单位转速都符合水轮机选型要
求。
根据求 出的单位流 量和单位转速 ， 查水轮机 综合特性 曲线 ， 以得 出： 可 方案 一水轮 机效 率为 ９ ．％， 案二 水轮 机 效 率为 ９ ． ％。将 发 电 ２１ 方 ３３ 机效率 按 ９ ％计 算， 以计算 出方 案 一和方 案 ３ 可 二水轮机发 电机 实 际发 电能 力分 别 为 １ ６ ｋ ４ Ｗ ０
方案 一 ： 优单 位 转速 ｎｏ ８ ｒｍ ｎ ； 最 ｌ取 ３／ ｉｎ 模 ＂ 型水轮机转轮直径 ＤＭ ０ ３ １取 ．５ ｍ。
根据两方 案的单位转 速查 水轮 机综 合特性 曲线图， 照最大单 位转速 和最 小单位 转速 ， 对 可
方 案二 ： 最优单 位转速 ｎｏ ７ ｒｒｎ模 型 ｌ取 ５／ ｉ； ＂ ａ
摘
要： 本文以拉斯特水 电站水轮机选型为例， 通过对水轮 机转轮直径 Ｄ 转速 ｎ 吸 出高度 、 、
ｔ、 － 飞逸转速 ｎ－ Ｉ ｓ ｆ ， 飞逸 转速 ｎ 、 最大 效率 流量 Ｑ 等参数的确定 ， 出水轮机 的最优方案， 选 阐述
了水 轮 机 选 型 的最 简单 方法 。
关键词 ： 电站 ； 水 水轮机 ； 选型 １ 工程概况及参数选择 拉斯特水 电站为小型引水式水 电站， 电网 在 中所占 比重 不大 ， 担 基荷 运 行。根 据 水头 不 承 大、 流量小等特点 ， 中小型水轮机模 型转轮型 查＜
谱表》 厂家产品样本和有关资料， 、 有两种方案可
供选择 ， 方案一选择 ｔ Ｂ ０型水轮 机、 － ２ Ｉ Ｉ 方案 二选
择 Ｈ Ｄ ６ａ Ｌ ２ ０ 型水轮机 。
机容量 ３ ０ ｋ 年 发 电量 １ ３ ×１ Ｗ ・ ×１ ０ Ｗ， ０ ８ ０ｋ ５ 站设 计水 头 Ｈ ＝３ ．７ｍ， ｒ ３３９ 最大运行水头 Ｈ 均＝ ｎ
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。
水轮发电机组中水轮机的选型设计
水轮发电机组中水轮机的选型设计摘要: 在水利水电系统中的建设过程, 怎样合理选择适用的水轮机组的类型对水轮机的性能是否优越十分重要。
因此应本着具体情况具体分析的原则设计相应的实践方案, 以提高其运行的灵活性。
本文着重阐述实践中应如何对水轮机组进行设计。
关键词: 水轮机组；特征；选型设计Abstract: In the water conservancy and hydropower system in the construction process, how to choose suitable hydraulic turbine type on turbine performance is superior is very important. It should be based on concrete analysis of the principles of design and the corresponding practices, in order to improve the operation flexibility. This paper focuses on the practice should be how to design of hydraulic turbine.Key words: turbine selection design; feature;0引言水轮机组的选型设计是水电站水力机械设计的重要组成部分。
发电机由水轮机驱动，它的转子短粗，机组的起动、并网所需时间较短，运行调度灵活。
水轮机组选型设计不仅为以后的电气部分、水工部分设计打下基础，同时也会影响到电站的机电设备投资、厂房投资及发电效益等经济指标。
因此，水轮机组的选型设计必须做到科学、准确、合理、先进，满足技术性能和经济指标的要求。
1水轮机选型设计的任务及内容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。
YBS水电站水轮机选型设计
最低 尾水 位 ： 校核 洪水 位 ： 设计 尾水 位 ：
Ｚｗ ｘ ＝ ６ ． ０ ｍ 。 ｍａ ００ Ｏ
Ｚｗｄ ＝ ５ ． ２ Ｉ ９８ ６ ｎ。
最小 水头 ：
Ｈｍｉ ｎ＝２ ． 。 ７ １ｎ ｉ
年， 全社会用电量继续保持快速增长 ， 前三季度 ， 全社会用 电量 ２ ７９ 亿千瓦时， ０ ５ ．８ ７ 同比增长 １ ．０ ３７ ％。 ２ ０ 年前三季度全 国电力供需仍呈现供需 紧张形势， ０６ 国家 电网公 司经营区域累计拉 闸限电一万余次 ， 拉 闸 限电损失 电量 １４ ．１×１ 千 瓦时 。从 总体上 看 ， 三季 度全 国尖 峰 负荷 最 大 电力 缺 口在 １Ｘ１ 千 ０ 前 ０
量 为 ８ ０ ｋ ， 轮 机 型 号 为 Ｈ ２０ Ａ ４ ５０Ｗ 水 Ｌ ６ ／ ２ ４一Ｌ 一２０ Ｊ ０。
中图分 类号 ： Ｋ７ ０ ２ Ｔ ３ ．
文献标识码 ： Ａ
伴 随着 国 民经济 的飞速发 展 ， 国 的用 电量 也 在 与 日俱增 ， 现严 重 的 供需 不 平 衡 。据 统计 ２ ０ 我 出 ０６
Ｙ Ｓ水 电站基 本设 计参数 ： Ｂ 水 电站装 机容 量 ： 最 大水 头 ： 加权 平均 水头 ： 额定 水头 ： ｚ＝ １ ７ＭＷ。 Ｈ ｍａ ＝５ ． ｘ ３１ ｍ。 Ｈ ＝ ４ ． ｗ ５ ６ｍ。 Ｈ ｒ＝ ３ 。 ８Ｉ ｎ
电站 引用 流量 ：
Ｑ ｌ＝ ５ ｓ ｐ ４ｍ ／ 。
用 电需求 迫在 眉睫 ， 需大 兴水 电 ， 满足 我 国经济 发展 的需要 。 来
根据 全 国水力 资源 复查结 果 ， 国大陆水 力 资源 理论 蕴 藏 量 为 ６ ９ 。 Ｗ ， 发 电量 为 ６０ 我 ．４Ｘ１ ｋ 年 ０ ．８×
(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
大孤山水电站水轮机选型设计
水轮机的 值和 Ｋ值。 ２２２ 装 置空 化系数 的选择 ．．
肃南 裕 固族 自治县所 辖 ，距 张 掖市 约 ｌ２ ２ｌ ｌ ｏ ． Ｈ。工 【 程 主要 由首 部枢 纽 、引水 发 电洞 、调 压井 、电站 厂 房及 开关站 等建 筑物 组成 。 １１ 电站 基本 参数 ． 电站形 式 ： 有 压引水 式
１ ）电站最高水 头与 额定水 头之 比为 １１３ ．７ ，水 头变 幅较大 、运 行范 围宽 。 ２ 电站 泥 沙较 多 ，汛 期含 沙 量 大 ，且 电站 地 ） 区海 拔 高 度 达 ２００ｍ，对 抗 泥 沙 磨 损 和 空 化 要 ６ 求高 。
小 于 该粒 径
１ ． ２ ． ３ ５ ４． ７ ３ ８ １ ９ ． １ ｏ ７ ８ ３ ２ ８． ５ １ ２． ９． ８１ ｏ
的沙 重 （ ） ％
・
２２ ・
小水电 ２０年第６ （ ｌ 期） ０ ８ 期 总第 ４ ４ 速和增加转轮直径来达到 ，经过综合 比较论证 ，兼 顾大、小机汛期和枯水期的发电要求 ，我们认为大 孤 山水 电站 水 轮 机 合 理 的 大 小 机 转 速 分 别 为 ３ｏｒ 和４８６ｒ ；额定水头时的比转速 ：大 ０ ｎ ２ ． ／ ／ ｍ 小机 分别 为 ｎ ＝２２ｍ・ｗ和 凡 ＝２４ｍ・ｗ，其 比 ３ ｋ ３ ｋ
Ｃ２ ： Ｄ值
１２ 环 境条件 ．
大机 ＞５ ｌ ， ５Ｏ ・ 小机 ＞５ ｔ ２ ｌ ・ ０ ｍ
中性 水质 ２４ｋ ３ 含沙 量 ：
天然河道实测最大含沙量：
地震 烈度 ： 电站地 区海拔高 度 ：
ｌ０ ｒ ４ ｎ ｋ ３
２Ｏ２ ． ｋ ｈ ２ ５亿 ｗ・ ３１ １ １ ｈ １５ｍ ／ ｏ ３ｓ ｌ ． ３ｓ ２３ｍ ／
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。
小型水电站水轮机选型设计要点分析
小型水电站水轮机选型设计要点分析作者：范玲玲来源：《城市建设理论研究》2013年第33期摘要：根据多年对小型水电站设计工作经验,本文提出了在小型水电站的水轮机设计选型工作中应注意的一些问题。
由于水轮机汽蚀特性、自身能量特性和强度条件的限制，每种水轮机流量范围和适用的水头比较窄，只有在这窄区域内运行，才具备良好的性能。
关键词：小型水电站；水轮机选型设计；转轮计算中图分类号：TV74文献标识码： A近年来, 随着国家投入的增加,水电发展又迎来了一次高潮, 各地迅速发展着小型水电站。
小型水轮机选型与大型水轮机相比, 不易引起工作足够的重视,且在市场环境中受到影响较大。
在已运行的机组中,因选型造成的问题也较多。
小型水电站水轮机的设计选型工作在当前的形势下如何做好,以及如何通过具体的转轮计算来确定水轮机参数成为水轮机选型的关键。
一、小型水轮机设计选型的方法和方式选型工作对水轮机最为重要,是对水轮机合理参数确定。
虽然容量不大,但小型水电站对于业主而言,其运行效益仍是至关重要的。
而影响电站运行效益的重要因素是水轮机的性能参数。
有以下两种方法确定选择水轮机的参数:一种是根据模型资料和已有的水轮机型选择水轮机；另一种是用比转速作为重要依据, 以资料和实践经验为基础,确定水轮机参数,应用统计比较的方法选择。
运用这两种方法选小型水轮机时,均有一定的局限性。
如选择水轮机按照模型资料和已有的型谱,往往因为掌握的资料不够,对参数较优的机型无法选择；而选择水轮机根据预估算的参数,则又容易与小型设备生产厂家生产制造能力、技术和掌握的机型脱节,原因是缺乏针对性。
二、计算转轮方法有模型特性曲线综合选择法和图表法两种方法进行选型反击式水轮机,图表法可以分为应用范围图法和性能表法。
图表法选择:（一）、性能表法相关水轮机各种型号的性能,都是来自生产厂家提供的,将其产品,按额定流量、转轮型号、额定水头、转轮直径及额定转速, 每个厂家都列出水轮机性能表, 如没有设计水头参数在水轮机性能表中,可进行插值计算用相似定律,进行选择水轮机。
试论小型水电站水轮机选型的设计要点
中图分类号 ： Ｔ Ｋ ７ ３
文献标识码 ： Ａቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ６ — ０ ０ ８ ０ — ０ ２
水轮 机 生产 商 建 立 长 期 的 沟 通 交 流 关 系 ， 以便 能够 充 分 了 最后 ， 优 化 选 型 设计 思路 。 在 项 在 对水 轮 机 进 行 选 型 时 ， 其 核 心思 想 在 于 能否 合 理 准 解 其 生 产技 术 与生 产 能 力 。 目可 行 性 评 估 过 程 中 ， 应 结 合 水 电 站 的 基 本 参 数 ， 收 集 生 确 的确定 出水轮机的一些关键 参数 。 尽管小型水 轮机 能够 产 生 的 能量 有 限 ， 但 是 却 影 响着 由 其组 成 的小 型水 电站 的 产 厂 家 的 资料 ， 在 经 过 生 产 制 造 能 力 摸 底 的基 础 上 ， 预 估
（ 新 疆伊 犁州 水 利 电力勘 测 设计 研 究 院 ， 伊宁 ８ ３ ５ ０ ０ ０） （ Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｙ ｉ ｌ ｉ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ， Ｙ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ８ ３ ５ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
１ 小型水轮机设计选型的方式和方法
同 时筛 选 运行 效 益 ， 然 而 水 轮 机 的 运 行 效 益 在 很 大程 度 上 受 一 些 参 出能够 使 水轮 机 保 持 良好 运 行 状 态 的参 数范 围 ， 招标过程 中 ， 应 与水 电站 项 目业 数左右圆 。 水轮机参数的确定 方法主要有两种 ， 其一是参照 出候 选 生 产 厂 家 及 机 型 ； 对各种水轮机组招标 方案进行 探讨 ， 以确 定 现 有 水 轮 机 模 型相 关 数 据 资 料 或 通 过 对 比水 轮 机 型 谱 来 主 互 相 配 合 ， 在 小 型水 电站 水 确 定应选水轮机 ， 其二是借鉴应 用实践经验 ， 并 依 据 比 转 出技 术 经 济相 对符 合 期 望 的机 型 。 此外 ， 应 根 据 所 具 备 的 条件 挑 选 出 参 数 性 速， 结 合 统 计 比较 法 来 选 择 出应 选 的 水 轮 机 参 数 。 以 上 两 轮 机 选 型 设计 过 程 中 ， 经 济 性 相 对较 好 的 方 案 ， 不 可 一 味 追 求 高 参 种水轮机选型方法 ， 其 全面性均有所欠缺 。例如 参照现有 能 相 对优 越 、 投 入 运行 的 水 轮 机 组 还 应 对 其 进 行 后 期跟 踪 ， 以 了 解 水 轮 机 模 型相 关 数 据 资 料 或 通 过 对 比水 轮 机 型 谱 来 确 定 数 ， 水轮机 ， 经 常会 因 资料 不全 ， 无 法 甄 选 出 参 数 更 佳 的机 型 ； 其稳定性情况。 ２ 交界水头段 的水轮机的型式选择 而借鉴经验 ， 结 合 统 计 比较 法来 选 择 参 数 的 水 轮 机 ， 往 往 针对性不强 ， 极 易造 成 小 型 水 轮 机 生 产 厂 家 的制 造 能 力 无
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 。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨首先，水轮机的选型应该根据水电站的具体情况进行综合考虑。
水电站的情况包括水源条件、电网接入情况、地形地貌以及经济因素等多方面。
例如，水源条件的好坏以及水流量的大小直接影响着水轮机的选型。
如果水流量比较大，可以选择斜片型水轮机或者混流型水轮机;如果水流量比较小，则可以选择轴流型水轮机或者反击型水轮机。
此外，在电网接入方面，如果电网电压稳定，电网负载能力大，可以选择并网发电的水轮机;如果电网接入条件较差，则需要考虑独立发电的水轮机。
对于地形地貌方面，如果水电站落差比较大，可以选择喷嘴型水轮机或斜板型水轮机，这些型号的水轮机能够利用水从高处落差产生的压力，提高水轮机的效率。
最后，经济因素也是考虑选型的一个重要方面。
不同型号的水轮机价格不同，一些高性价比的水轮机可能会成为比较好的选择。
其次，水轮机的优化设计也是很有必要的。
水轮机的性能优化设计可以有多种方式，其中最常用的方式是利用计算机模拟技术对水轮机进行模拟优化，以提高水轮机的转动效率和发电效率。
例如，可以利用CFD软件对水轮机进行流场分析和优化设计，通过调整水轮机叶片的形状和角度等参数来改善水轮机的性能。
此外，还可以利用MATLAB软件对水轮机的运动轨迹进行分析和优化，通过调整各个零部件的工作状态和参数来提高水轮机的动力性能和机械稳定性。
综上所述，水轮机的选型和优化是中小型水电站设计和运营过程中的核心问题之一。
合理的水轮机选型和优化设计可以大大提高水电站的发电效率和经济效益。
因此，在实际中，应该根据具体情况，选择合适的水轮机型号，利用现代计算机技术对水轮机进行优化设计，从而实现最优化水轮机的精确选型和更高效的发电效率。
高水头水电站水轮机选型设计
分别进 行 冲 击 式 与 混 流 式 进 行 比 较ꎬ 冲 击 式 以
ＣＪＡ４７５ 转轮为例ꎬ 混流式以 ＨＬ( Ｃ) 、 ＨＬ( ＥＦ) 转轮为
例ꎬ 其技术经济比较见表 ２ꎮ
万元
表 ２ 不同机型技术经济比较
序号
项目
数量
１
水轮机
３台
２
水轮发电机
３台
３
调速系统
１６２ ２ ｋｍꎬ 总落差为 １ ２４６ ｍꎬ 坝王河现状水力资源可
开发潜力较大ꎮ 加快坝王河流域水能资源开发利用ꎬ
尽快将资源优势转化为经济优势ꎬ 促进地方经济发展
十分必要ꎮ 根据« 坝王河流域综合规划» 确定的坝王河
干流的开发方案: 平寨(１ ０６５ ｍ) ＋ 杨家湾(９８６ ｍ) ＋
小井(８１２ ９ ｍ) ＋ 柏林(４１５ ｍ) ꎮ 小井水电站的水头最
４
３６９ ００
７６ ８
流域悬移质
０ ３１
力ꎬ 混流式水轮机的稳定运行范围为 ４５％ ~ １００％ 出
力ꎮ 本站若采用冲击式机组ꎬ 则需小机容量为 １３ ＭＷꎻ
若采用混流式机组ꎬ 则需小机容量为 ７ ５ ＭＷꎬ 因此ꎬ
电站要达到 ９０ ＭＷ 装机规模ꎬ 则装机台数较多ꎬ 装机
方案复杂ꎮ 可见ꎬ 若要以保证出力发电ꎬ 则电站装机
第９ 期
２０２０ 年 ９ 月
Ｎｏ ９
Ｓｅｐ. ２０２０
广东水利水电
ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ
高水头水电站水轮机选型设计
黄正财ꎬ 郑录艳ꎬ 杨 超ꎬ 张建勋
( 贵州省水利水电勘测设计研究院ꎬ 贵州 贵阳 ５５０００２)
超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计
超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计首先，选型原理上，超高水头水电站常采用冲击式水轮机，其工作原理是通过水流的冲击力来驱动水轮机转动，将水能转化为机械能。
冲击式水轮机可分为两种类型：离心式和衝壓式。
离心式水轮机通常适用于较高的水头，其特点是水流进入转子后形成涡流，推动转子转动。
而衝壓式水轮机则适用于更高的水头，其特点是水流冲击转子，将转子推动起来。
其次，设计方面，超高水头水电站冲击式水轮机的设计需要考虑以下几个关键点：1.转速选择：由于水头高，通过冲击力驱动水轮机工作时，转速较高。
根据特性曲线，选择转速时需要考虑到转速与效率之间的关系。
2.转子结构设计：转子是水轮机的核心部件，需要采用合适的材料和结构设计来满足高速水流的冲击。
特别是转子叶片的设计需要考虑到叶片的强度、耐磨性和水力性能。
3.损失和效率优化：由于水头高，水轮机转动时会有较大的能量损失，因此需要通过优化设计减小损失，提高水轮机的效率。
这可以通过优化叶片形状、减小水流分离等方式来实现。
4.涡轮内部流场分析和优化：超高水头水轮机的涡轮内部流场复杂，需要通过流场分析和优化来改善流线和流速分布，减小损失和提高效率。
5.动态特性分析：超高水头水轮机工作时会受到较大的冲击力和水压力的影响，需要进行动态特性分析，保证水轮机在各种工况下的稳定工作。
总之，超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理和设计需要全面考虑水头高度、水轮机工作原理、机械强度和水力性能，通过合理的选型和设计来满足超高水头水电站的要求，提高水能的利用效率。
这需要工程师对水轮机的结构、流场和动态特性有深入的了解，并采用现代设计方法和工具进行分析和优化。
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院校：河北工程大学水电学院专业班级：水利水电建筑工程01班姓名：苏华学号：093520101指导老师：简新平水电站水轮机的选型设计摘要本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。
主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。
系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。
关键词：水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。
【abstract】Curriculum project of hydrostation is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of inadaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method , when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydrostation , the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened .【Keyword】Curriculum project of hydrostation ; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.水电站水轮机选型设计第一节基本资料 (4)1.1基本资料1.2设计内容第二节机组台数与单机容量的选择 (4)2.1 机组台数与机电设备制造的关系2.2 机组台数与水电站投资的关系2.3 机组台数与水电站运行效率的关系2.4 机组台数与水电站运行维护工作的关系2.5 单位容量的选择第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5)3.1 HL240型水轮机3.2 ZZ440型水轮机3.3 两种方案的比较分析第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (13)4.1 基本资料4.2 等效率曲线的计算与绘制4.3 出力限制线的绘制4.4 等吸出高度线的绘制第五节蜗壳设计 (15)5.1 蜗壳型式选择5.2 主要参数确定5.3 蜗壳的水力计算及单线图，断面图的绘制第六节尾水管设计 (18)6.1 尾水管型式的选择6.2 尺寸确定及绘制平面剖面单线图第七节调速设备的选择 (19)8.1 调速器的计算8.2 接力器的选择8.3 调速器的选择8.4 油压装置的选择参考资料 (21)大江水电站水轮机选型设计第一节基本资料1.1基本资料大江水电站，最大净水头H max=35.87m，最小净水头H min=24.72m，设计水头H p=28.5m，电站总装机容量N装=68000KW，尾水处海拔高程▽=24.0m，要求吸出高Hs> -4m。
1.2设计内容水轮机是水电站中最主要的动力设备之一，它关系到水电站助工程投资、安全运行、动能指标及经济效益等重大问题，正确地进行水轮机选择是水电站设计中的主要任务之一。
本次设计的内容有：(1) 确定机组台数与单机容量。
(2) 确定水轮机的型号与装置方式。
(3) 确定水轮机的转轮直径与转速。
(4) 确定水轮机的吸出高度与安装高程。
(5) 绘制水轮机运转特性曲线。
(6) 确定蜗壳、尾水管的型式与尺寸。
(7) 选择调速器与油压装置。
第二节机组台数与单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。
根据已确定的装机容量，就可以拟订可能的机组台数方案，当机组台数不同时，则单机容量不同，水轮机的转轮直径、转速也就不同，有时甚至水轮机型号也会改变，从而影响水电站的工程投资、运行效率、运行条件以及产品供应。
选择机组台数与单机容量时应遵守如下原则：2.1 机组台数与机电设备制造的关系机组台数增多，单机容量减少，尺寸减小，制造及运输较易，这对制造能力和运输条件较差的地区有利的，但实际上说，用小机组时单位千瓦消耗的材料多，制造工作量大，所以最好选用较大容量的机组。
2.2 机组台数与水电站投资的关系当选用机组台数较多时，不仅机组本身单位千瓦的造价多，而且相应的阀门、管道、调速设备、辅助设备、电气设备的套数增加，电气结构较复杂，厂房平面尺寸增加，机组安装，维护的工作量增加，因而水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加，但采用小机组时，厂房的起重能力、安装场地、机坑开挖量都可以缩减，因而有减小一些水电站的投资，在大多数情况下，机组台数增多将增大投资。
2.3 机组台数与水电站运行效率的关系当水电站在电力系统中担任基荷工作时，引用流量较固定，选择机组台数较少，可使水轮机在较长时间内以最大工况运行，使水电站保持较高的平均效率，当水电站担任系统尖峰负荷时，由于负荷经常变化，而且幅度较大，为使每台机组都可以高效率工作，需要更多的机组台数。
2.4 机组台数与水电站运行维护工作的关系机组台数多，单机容量小。
水电站运行方式就较灵活，易于调度，机组发生事故产生的影响小，检修较易安排，但运行、检修、维护的总工作量及年运行费用和事故率将随机组台数的增多而增大，故机组台数不宜太多。
上述各种因素互相联系而又相互对立的，不能同时一一满足，所以在选择机组台数时应针对具体情况，经技术经济比较确定。
遵循上述原则，该水电站的装机容量为6.8万kw ，由于1.5万kw<8.6万kw<25万kw ，该水电站为中型水电站，并担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。
且宜选用偶数机组台数（两个合用一个变压器，方便变电和配电）：4台。
2.5 单位容量的选择:单机容量N=6.8÷4=1.7万KW,水轮机额定出力:FF r N N =η (F η：发电机效率：96%-98%,取96%) 即 r N =N÷96﹪=17000÷96﹪=17708KW 。
第三节 水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定根据该水电站的水头变化范围24.72m ～35.87m ，参照《水电站》表3-3和表3-4的水轮机系列型普表查出合适的机型有HL240型水轮机（适用范围25~45）和ZZ440型水轮机（适用范围20-40）两种。
现将这两种水轮机作为初步方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。
3.1 HL240型水轮机3.1.1 转轮直径D 计算查《水电站》表3-6可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量s m S L Q M 3'124.11240==，效率%4.90=M η，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量s m Q Q M 3'1'124.1==，效率 %92=η。
上述的'1Q =1.24m ³/s 、r N =17708KW 、%92=η和Hr=28.5带入1D =1D =5.285.2824.192.081.917708⨯⨯⨯=3.22m 选用与之接近而偏大的标称直径1D =3.3m.3.1.2 转速计算1'10D H n n av=式中： '1'10'10n n n M ∆+=由《水电站》表3-6查得在最优工况下的'10M n =72.0，初步假定1010''m n n =n=3.35.2872=116.5r/min 上式中： '1n ——单位转速采用最优单位转速 '1072n = r/minH ——采用设计水头，Hr =28.5m1D ——采用选用的标准直径1D =3.3m采用与其接近的偏大的同步转速n= 125r/min3.1.3 效率修正值的计算由水利机械附表1查得HL240 在最优工况下最高效率为max M η＝92.0%模型转轮直径1M D =0.46m 所以原型水轮机的最高效率可采用下式计算，即511max max )1(1D D M M ηη--= =1-（1-0.92）53.346.0=0.946=94.6％ 则效率修正值为max ηη=∆-min η=94.6%-92%=2.6%，考虑到制造水平的情况，常在以求得的∆η中再减一个修正值，取ε=1％，ε'=0；则效率修正值为 εηηη--=∆min max -ε'=0.946-0.92-0.01=0.016=1.6%由此可得原型水轮机在限制工况下的效率为η=m η+η∆=90.4%+1.6%=92%（与上述假定相同）单位转速的修正值按下式计算:192.0946.01''max max 101-=-=∆M M ηηn n =0.014<0.03 由于'1'10n n ∆＜0.03， 按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量Q 也可不加修正。
由上可见，原假定的%92=η，''11M Q Q = ,''1010M n n =是正确的，那么上述计算及选用结果1D =3.3m 和n=125r/min 也是正确的。