(一)水电站水轮机选型设计方法及案例
水轮机的选型设计
⽔轮机的选型设计⽔轮机的选型设计⽔轮机选型时⽔电站设计的⼀项重要任务。
⽔轮机的型式与参数的选择是否合理，对于⽔电站的功能经济指标及运⾏稳定性，可靠性都有重要影响。
⽔轮机选型过程中，⼀般是根据⽔电站的开发⽅式，功能参数，⽔⼯建筑物的布置等，并考虑国内外已⽣产的⽔轮机的参数及制造⼚的⽣产⽔平，拟选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。
⼀：⽔轮机选型的内容，要求和所需资料1：⽔轮机选择的内容（1）确定单机容量及机组台数。
（2）确定机型和装置型式。
（3）确定⽔轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出⾼度及安装⾼程，轴向⽔推⼒，飞逸转速等参数。
对于冲击式⽔轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。
（4）绘制⽔轮机的运转综合特性曲线。
（5）估算⽔轮机的外形尺⼨，重量及价格。
wertyp9ed\结合⽔轮机在结构、材质、运⾏等⽅⾯的要求，向制造⼚提出制造任务书。
2.⽔轮机选择的基本要求⽔轮机选择必须要考虑⽔电站的特点，包括⽔能、⽔⽂地质、⼯程地质以及电⼒系统构成、枢纽布置等⽅⾯对⽔轮机的要求。
在⼏个可能的⽅案中详细地进⾏以下⼏⽅⾯⽐较，从中选择出技术经济综合指标最优的⽅案。
（1）保证在设计⽔头下⽔轮机能发⽣额定出⼒，在低于设计⽔头时机组的受阻容量尽可能⼩。
（2）根据⽔电站⽔头的变化，及电站的运⾏⽅式，选择适合的⽔轮机型式及参数，使电站运⾏中平均效率尽可能⾼。
（3）⽔轮机性能及结构要能够适应电站⽔质的要求，运⾏稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。
在多泥沙河流上的电站，⽔轮机的参数及过流部件的材质要保证⽔轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。
（4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。
（5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造⼚的设计、试验与制造⽔平。
（6）机组的最⼤部件及最重要部件要考虑运输⽅式及运输可⾏性。
3.⽔轮机选型所需要的原始技术材料⽔轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与⽔电站建成后的实际情况相吻合，在很⼤程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。
小型水电站水轮机的选型设计
小型水电站水轮机的选型设计摘要：高坪桥水库电站水头运行范围为22.99~57.92m，以统计规律为指导，在容量相近的水轮机参数水平基础上，结合目前国内机组制造水平及转轮特点，通过技术经济比较分析，进行机组选型设计，最终确定合理的水轮机参数。
关键词：卧式混流机组；选型设计1 引言浙江省龙游县高坪桥水库工程地处龙游县境内衢江支流社阳溪上，社阳溪流域现有社阳水库调蓄能力有限，且未设置防洪库容，下游地区受衢江洪水顶托，汛期每遇暴雨，易发生洪涝灾害。
2水轮机参数选择2.1 电站基本参数高坪桥水库总库容3206万m3，供水调节库容2431万m3，防洪库容560万m3；死库容218万m3；配套电站总装机容量3.6MW。
电站为引水式电站，正常蓄水位182.0m，发电死水位150.0m；电站最大毛水头58.42m，最小毛水头26.0m，加权平均水头46.66m。
2.2 水轮机模型参数选择本电站水头范围为26.00m~58.42m。
对于该水头段的机组宜采用卧式混流式机组。
参考现有的水轮机模型转轮，供本电站选用的混流机转轮较多，其中A289和A551C模型参数较优，其能量特性和空化性能均较好，具有一定的代表性。
经计算比较，机组选型方案比较表如下两个方案均能满足运行要求。
模型转轮A551c效率较高，选用的转轮直径较小，机组总造价较低。
但安装高程较低，主厂房土建造价较高。
考虑本阶段预留一定裕度，选取效率略低，单位流量较小的模型转轮，有利获得较好汽蚀性能。
综合考虑，本阶段暂按照A286转轮来选择水轮机参数及机组流道主要控制尺寸，提出本电站水轮机应具有的能量指标及空化指标。
2.3 水轮机机组台数选择台数的选择应综合考虑满足工程功能要求的技术经济指标。
从运行和检修方面来看，机组台数越多，运行调度越灵活，检修工作也越容易安排。
但是台数增加将加大机电设备及土建投资。
本电站发电厂房距离大坝较远，大坝位置另外设置生态流量泄放装置，不需考虑通过机组泄放生态流量。
(一)水电站水轮机选型设计方法及案例
水电站水轮机选型设计总体思路和基本方法水轮机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的选择是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性都有重要的影响。
水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式、动能参数、水工建筑物的布置等，并考虑国内外已经生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选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。
一 已知参数1 电站规模：总装机容量：32.6MW 。
2 电站海拔：水轮机安装高程：▽=850m3 水轮机工作水头：max H =8.18m ，min H =8.3m ，r H =14.5m 。
二 机组台数的选择对于一个确定了总装机容量的水电站，机组台数的多少将直接影响到电厂的动能经济指标与运行的灵活性、可靠性，还将影响到电厂建设的投资等。
因此，确定机组台数时，必须考虑以下有关因素，经过充分的技术经济论证。
1机组台数对工程建设费用的影响。
2机组台数对电站运行效率的影响。
3机组台数对电厂运行维护的影响。
4机组台数对设备制造、运输及安装的影响。
5机组台数对电力系统的影响。
6机组台数对电厂主接线的影响。
综合以上几种因素，兼顾电站运行的可靠性和设备运输安装的因素，本电站选定机组为：4×8.15MW 。
三 水轮机型号选择 1 水轮机比转速s n 的选择水轮机的比转速s n 包括了水轮机的转速、出力与水头三个基本工作参数，它综合地反映了水轮机的特征，正确的选择水轮机的比转速，可以保证所选择的水轮机在实际运行中有良好的能量指标与空化性能。
各类水轮机的比转速不仅与水轮机的型式与结构有关，也与设计、制造的水平以及通流部件的材质等因素有关。
目前，世界各国根据各自的实际水平，划定了各类水轮机的比转速的界限与范围，并根据已生产的水轮机转轮的参数，用数理统计法得出了关于水轮机比转速的统计曲线或经验公式。
当已知水电站的水头时，可以用这些曲线或公式选择水轮机的比转速。
水电站水轮机的设计选型
定 桨 式 转 桨式 冲 击式
（ ４ ） 应 有 利 于 水 电 站 的 运 行 管 理 和 检 修 维 护， 使其运 行 安全可 靠 、 设 备经久 耐用 ； （ ５ ） 应 优 先 选 用 生 产 和 经 过 运 行 检 验 的 机 组， 在技术 上 和性能 上较有 把握 ， 对 存在 的问题 可
合， 在 已有转 轮上 进 行 改 型并 在 模 型试 验 台上 试
验（ 中型机组 的 电站较 多 采 用 ） ； （ ３ ） 全 模 拟 模 型
定 桨式水 轮机 的 高效 率 运行 区很 窄 ， 若 采 用 一 台
机组 ， 当电站 流量不 足而在 低负荷运 行 时 ， 水轮机
・
５ ４・
时， 就应结 合 电站 具体条 件进行 比较来 确定 。
２ 水 轮 机选 型 实例
２ ． １ 海涯寨 电站 水轮机 选型 海 涯寨 水 电站 是利 用墨鱼 尖水 电站工程 尾水 以及 引水渠 末端 与赤水河 的落差 而设计 的引水式 电站 ， 主 要 建筑 物包 括 海水 沟 取水 工 程 、 引水 渠 、 汇水渠 、 引水 埋管 、 观音 山引水 隧洞 、 前池、 压 力管
将 对 电站 的 安 全 造 成 威 胁 。本 文 以 两 个 电站 实 际 选 型 设计 为例 ， 说 明 在 设 计 时要 注 意 的 问题 。
【 关键词 】 水轮机
选型
运行
稳定
中图分类号 ： Ｔ Ｋ ７ ３ ０ ． ７
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — １ ８ ０ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ０ ５ ３ — ０ ５
表 及转 轮综 合特性 曲线 。这 种方式 多用 于 中小 型
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一、中小型水电站的发展现状中小型水电站是指装机容量在10MW以下的水电站，它们通常建设于山区、丘陵地带，利用山间溪流、小河流等水资源进行发电。
我国拥有丰富的水资源，中小型水电站在我国的能源结构中占据着重要的地位。
根据《中国水电规划纲要（2016-2020）》，我国中小型水电站的装机容量将超过6000万千瓦，其中以云南、贵州、四川、湖南等省份为主要发展地区。
中小型水电站具有建设周期短、投资少、环境友好等特点，是我国水电产业中的重要组成部分。
二、水轮机的选型原则1. 资源条件：中小型水电站的水资源条件多种多样，有的水流充沛、水头较大，适合选择斜流水轮机；有的水流较小、水头较低，适合选择横流水轮机。
在选型时需结合实际的水资源条件，选择适合的水轮机类型。
2. 经济性：水轮机的选型应充分考虑其造价和运行成本，以确保建设和运营的经济效益。
一般来说，对于水头较低的水电站，应选用效率较高的水轮机，使得发电成本更低，经济效益更好。
3. 可靠性：水轮机作为水电站的核心设备，其可靠性和稳定性对水电站的正常运行和发电效率具有重要影响。
在选型时需要考虑水轮机的品牌、技术和质量等因素，以确保其长期可靠运行。
4. 适应性：水轮机的选型还需要考虑其在不同水流条件下的适应性。
部分水电站可能会受到季节性水流的影响，因此需要选择具有一定适应性的水轮机，以确保在不同水流条件下都能够正常运行。
三、水轮机的优化设计1. 流道设计优化：水轮机的流道设计对其能效和稳定性具有重要影响。
通过采用先进的流道设计理论和仿真技术，可以对水轮机的流道形式和参数进行优化，提高水轮机的整体效率和性能。
3. 装置布置优化：水轮机的装置布置对整个水电站的运行效率和安全稳定性有影响。
通过合理布置水轮机和相关设备，可以减少水流损失和能量损失，提高水电站的整体发电效率。
四、中小型水电站水轮机选型与优化案例分析以某中小型水电站为例，其水头为45m，流量为20m³/s。
水轮机选择方法及实例
水轮机选择§4.1 水轮机的标准系列由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。
水轮机由于它自身能量特性、汽蚀特性和强度条件的限制，每种水轮机适用的水头和流量范围比较窄，要作出很多系列和品种（尺寸）的水轮机，设计、制造任务繁重，生产费用和成本也大。
因此有必要使水轮机生产系列化、标准化和通用化，尽可能减少水轮机系列，控制系列品种，以便加速生产、降低成本。
在水电站设计中按自己的运行条件和要求选择合适的水轮机。
一、反击式水轮机的系列型谱表4—1、4—2、4—3、4—4中给出了轴流式、混流式水轮机转轮的参数。
1)、水轮机的使用型号规定一律采用统一的比转速代号。
2)、每一种型号水轮机规定了适用水头范围。
水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。
二、水斗式水轮机转轮参数表4—5，系列型谱尚未形成三、水轮机转轮尺寸系列表（表4—6）四、水轮发电机标准同步转速（表4—7）五、水轮机系列应用范围图以H为横座标，N单为纵座标绘制某一系列水轮机应用范围。
1、根据Hr、Nr → 范围→D1，n 。
2、水轮机吸出高度的确定Hs：根据hs~H的关系曲线确定。
1由Hr → hs，Hs＝hs－▽／900§4.2水轮机的选择一、水轮机选择的意义、原则、内容1、意义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。
2、原则(1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力系统技术条件，电站总体布置)。
(2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短工期，提前发电(3)、提高水电站总效率，多发电(4)、便于管理、检修、维护，运行安全可靠，设备经久耐用(5)、优先考虑套用机组3、内容(1)、确定机组台数及单机容量(2)、选择水轮机型式（型号）(3)、确定水轮机转轮直径D1、n、Hs、Z a；Z0、d02(4)、绘制水轮机运转特性曲线(5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择(6)、根据选定水轮机方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。
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。
大滩口水电站的水轮机选型设计
目 录1 前 言 (6)2大滩口水电站的水轮机选型设计 (6)2.1 水轮机的选型设计概述 (6)2.2 水轮机选型的任务 (7)2.3 水轮机选型的原则 (7)2.4水轮机选型设计的条件及主要参数 (7)2.5 确定电站装机台数及单机功率 (8)2.5.1 机组台数的选择 (8)2.5.2 确定机组的单机容量（功率） (9)2.6 选择机组类型及模型转轮型号 (9)2.6.1 各类水轮机的适用范围 (9)2.6.2 HL 和XL 式水轮机各自的特点 (10)2.6.3 选择水轮机的转轮型号 (10)2.7 初选设计（额定）工况点 (11)2.7.1 选择设计单位转速11r n (11)2.7.2 确定额定工况下的单位流量11r Q (11)2.8 确定转轮直径1D (12)2.8.1 水轮机的额定出力 (12)2.8.2 转轮直径1D (12)2.9 确定额定转速n (13)2.10 效率及单位参数的修正 (13)2.10.1 效率修正 (13)2.10.2 单位参数的修正值11n ∆及11Q ∆ (14)2.11 核对所选择的真机转轮直径1D (15)2.11.1 确定水轮机的真实工况点B (15)2.11.2 工作范围的检查 (21)2.12 确定水轮机导叶的最大可能开度a (24)0k2.12.1 确定真机的导叶分布直径D (24)2.12.2 计算模型机的导叶分布直径D (24)0m2.12.3 计算水轮机导叶的最大开度a (24)0max2.12.4 计算水轮机导叶的最大可能开度a (24)0k2.13 计算水轮机额定流量Qr (27)2.14 确定水轮机允许吸出高度H (28)s2.14.1水轮机允许吸出高度H (25)s2.14.2 确定水轮机的安装高程 装 (33)2.15 计算水轮机的飞逸转速 (34)2.16 计算轴向水推力P (34)oc2.17 估算水轮机的质量 (34)2.17.1 计算水轮机的质量G (34)2.17.2 计算金属蜗壳的质量G (35)蜗3 水轮机导水机构运动图的绘制 (31)3.1导水机构的基本类型 (31)3.2 导水机构的作用 (32)3.3 导水机构结构设计的基本要求 (32)3.4 导水机构运动图绘制的目的 (32)3.5 导水机构运动图的绘制步骤 (33)3.5.1确定模型机导水机构尺寸参数 (33)3.5.2 确定真机基本结构及布置导叶图 (33)3.5.3 确定β，λ值 (35)3.5.4 确定大、小耳孔的相对位置及接力器行程S (40)3.5.5 确定限位块的位置 (41)4 水轮机金属蜗壳水力设计 (41)4.1 蜗壳类型的选择 (41)4.2 金属蜗壳的水力设计计算 (41)4.2.1 主要参数的选择 (41)4.2.2 蜗壳与座环连接尺寸的确定 (42)4.2.3 蜗壳进口断面尺寸的确定 (44)4.2.4 蜗壳其余断面的计算 (40)4.2.5 圆形断面尺寸的计算 (45)4.2.6 椭圆形断面尺寸的计算 (46)4.2.7 计算程序及结果 (42)5 尾水管设计 (50)5.1 尾水管概述 (50)5.2尾水管的选择 (50)5.3 尾水管的基本类型 (50)5.4 弯肘形尾水管中的水流运动 (51)6混流式水轮机结构设计 (52)6.1 概述 (52)6.2 水轮机主轴的设计 (52)6.3 水轮机金属蜗壳的设计 (53)6.4 水轮机转轮的结构设计 (54)6.4.1 混流式转轮的组成 (49)6.4.2 止漏环结构 (56)6.4.3 混流式转轮的结构型式 (56)6.5 导水机构设计 (52)6.5.1 导水机构的结构型式 (52)6.5.3 导水机构的止漏装置 (53)6.5.4 导水机构接力器 (54)6.5.5 导叶的结构和材质 (61)6.6 水轮机导轴承结构设计 (61)6.6.1 概述 (61)6.6.2 导轴承的结构型式 (61)6.6.3 密封装置 (63)6.7 水轮机的辅助装置 (64)6.7.1 混流式水轮机的补气装置 (64)6.7.2 真空破坏阀 (66)7 金属蜗壳强度计算 (66)7.1金属蜗壳受力分析 (60)7.2 蜗壳强度计算 (61)7.3 计算程序及结果 (64)7.3.1 计算程序 (64)7.3.2 计算结果 (72)8 结论 (74)参考文献 (68)1 前言水轮机是水电站的重要设备之一，它是靠自然界水能进行工作的动力机械与其他动力机械相比，它具有效率高、成本低、环境卫生等显著特点。
第六章 水轮机的选型设计
3、选择水轮机主要参数计算
4、计算各方案的吸出高度 H s
5、绘制各方案的运转综合特性曲线
6、确定各方案的安装高程 安
7、各方案分析比较
8、结论
§6-3 反击式水轮机主要参数计算
主要介绍最常见的用模型综合特性曲线选择 参数的方法，基于几点考虑：
①原、模型水轮机满足相似条件，因此，可 用相似公式计算原、模型水轮机主要参数。
9.81Q11H 2
P 式中: ----水轮机的额定出力，单位kW。P Pf f
其中 Pf 为同步发电机额定容量； f 为发电机效
率，中小型 f 95% ~ 96% ，大中型 f 96% ~ 98%
H ----水轮机的设计水头，单位m。
Q11 ----设计工况下的单位流量
对HL式和ZD式水轮机，采用模型最优单位
转速 n110M 与模型出力限制线交点的单位流量值
；对ZZ式水轮机，由于无出力限制线，出力受
气蚀的限制，故选用小于型谱推荐的 Q11 值。
----水轮机效率，可按单位流量取值点的
模型效率 M ，先初略加上1%---3%的效率修正
值进行计算。待求出 D1 后，再按转轮直径标 准系列取与之接近的标准直径（见课本P17)。
转速所包含的区间，这个区间就是原型水轮机的
工作范围。若这个区间在模型综合特性图上处于
高效率区，则说明原型水轮机工作范围理想，所
选参数配合合理。
初选水轮机基本参数表
台数Z
P Pf Z f
D1
P
3Hale Waihona Puke 9.81Q11H 2标准直径
max
1 1 M max
5
D1M D1
水轮机选型方法介绍
2、专题研究法 对特别重要的工程或特别大型的水电站，为
了获得最优设计效果，根据水电站的具体参数 ，进行专门设计，但所需时间和费用高。
3、查系列范围图法 根据水电站的水头范围和单机出力，在系列
应用范围图中查出适应的型号，以及对应的转 轮直径、转速及吸出高度。当有两种机型可供 选择时，一般选用较大的直径。
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。
(2) 担任峰荷时：出力变化幅度大，应该选用较多 的台数，以增加其运行灵活性，提高整体运行效 率。
(3) 对于轴流定浆和混流式水轮机，可以选用较多 的台数，而对于轴流转浆式水轮机因其调节性能 好，可以选用较少的机组。
σz为水轮机装置的汽蚀系数。
2、η的修正计算 查综合特性曲线得出ηMmax，换算得出ηmax。
△η=ηmax-ηMmax-ε1-ε2
ε1=1%~2%(表示工艺水平)，ε2=1%~3%(表示异 形部件，即原型水轮机和模型水轮机的蜗壳和 尾水管不一样)
如η=ηM+△η，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
绘出F = f(Φ)直线。
(6) 根据φi确定Fi、Ri及断面尺寸，绘出平面单线图。
第五节 尾水管的型式及其主要尺寸
水轮机选型设计
第一部分 设计原始资料一、电站地理位置：位于华北地区。
电站所在地海拔高程约850m 。
二、枢纽任务：发电为主。
三、 主要参数1、 总装机容量30万千瓦 保证出力9.99万千瓦2、水轮机工作水头最大水头 m a x 81H m = 平均水头 69.5av H m =设计水头 73r H m = 最小水头 m i n 58H m =第二部分 任务与要求一、水轮机部分1、水轮机型号选择。
2、应用主要综合特性曲线初步拟订待选方案。
3、通过初步分析比较淘汰明显不合理的方案，保留两个较好方案精选。
4、精选过程进行两个方案的动能经济比较。
绘制运行特性曲线，进行机电设备投资的投资估算及土建工程比较。
5、确定最佳方案。
并对其进行如下计算。
（1） 水轮机飞逸转速；（2）轴向力；（3）导叶高程，导叶最大及最优开度；（4） 蜗壳水力计算及单线图；（5） 尾水管型式选择及单线图和主要剖面图的绘制；（6） 对水轮机结构的特殊要求。
二、绘制水轮机的运转综合特性曲线。
三、进行蜗壳，尾水管的水力计算。
四、油系统（1） 确定油系统的服务对象，油系统类型。
绘制油系统图。
绝缘油和透平油分别绘制。
（2） 计算最大充油设备、充油量及全厂总充油量。
（3） 计算选择贮油设备，净油设备，输油设备及管道直径。
（4） 列设备明细表。
五、技术供水系统（1）设计该水电站技术供水系统六、计算书和说明书1、分别编写设计计算书和设计说明书各一份。
2、计算书要求计算准确，层次清晰，公式和系数选择要求正确合理并表明依据。
3、说明书要论证充分正确，结论清楚。
书写字迹工整。
4、图纸要符合标准，要求选择一张用计算机绘制。
5、说明书附英文标题与摘要。
摘要本设计着重阐述了水轮机型号的选择，水力机组辅助设备中油系统、技术供水系统的设计过程。
第一部分是通过已知所给水电站的数据，拟定水轮机的初选方案，经过比较，确定两个精选方案，绘制它们的运转综合特性曲线图，并进行机电设备的投资估算及土建工程比较，最后确定最佳方案。
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 ／
水电站水轮机选型及厂房设计课程设计
水电站水轮机选型及厂房设计课程设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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水斗式水轮机选型实例
水斗式水轮机选型实例（20080710修改）2006年曾经写过一篇，方法不再累述，这次的就修改一下，简要说说这2年半来选型的趋势，与时俱进吧。
首先更改一下以前的实例5，最后的型号居然是186/4*12.5.，不好意思，东电哈电的业绩确实太难得到了。
下面是摘抄的各个水斗式生产厂家近2年比较典型的对外宣传业绩：总的说来具有一下趋势：1、A475被广泛的应用，基本在600米以下开始取代A237了。
横比各个厂家的业绩看出A475成了首选，看来A475比A237的优势被广泛认同。
2、在600~800米水头出现了A870，有几个电站的实例了。
3、在1000米水头段出现了105，有5个以上电站的实例运行了。
4、出现了一些新的型线代号，很多是国外进口转轮的代号。
如A1085 244 520 K001DF01 T5317 等（新型号有些是厂家自己取的名字，真实性不敢肯定）5、选型出现了追求价格不计性能的趋势。
这个不支持。
比如325米 4250千瓦选择105/2*12.5 ；210米2500千瓦选择100/2*12 ；370米4000千瓦110/2*10等等。
这样选型都不出问题，什么才会出问题呢？大厂都这样了，小厂是一直都有这种趋势。
这2年来钢材上涨的价格吓人，而厂家也在增多，行业价不升反降，分蛋糕的越来越多，所以技术含量不高的厂家报的价格基本都是白菜价了！！！大厂也开始饥不择食了，小机器一样也做。
6、单位转速普遍在39.5~41之间。
至于原因上文说到的新的理论已经出版了，名字是《水斗式水轮机基础理论与设计》，书里面有说明。
至于485米60MW选217.2/6*18.1有点太偏颇了。
7、2000年过后很多厂家都有了4喷嘴的图纸，4喷嘴开始大量生产，国内目前有不少于65个四喷嘴电站。
8、近年国内出现了半国产的6喷嘴，值得庆贺。
最后说下：如果是表面上的选型，按照书上说的n11=39~41 m=8~20（水头低m就小）就好了。
水轮机选型设计例题(朱立国)
水轮机选型设计1． 初步选定机组台数1.1 初步选定机组台数根据水电站主要参数（特征水头、装机容量、及电站地位）可知，该电厂在系统中担任调峰、调频任务，起到骨干电厂作用，因为一般情况下，事故备用容量不应小于电站中最大的一台单机容量，事故备用容量为：600万KW×10％＝60万KW 。
此电站装机容量为90万KW ，所以初步确定机组台数应为６台或者12台。
1.2 选定水轮机型号根据电站的水头变化范围（57.0～81.5），因为混流式适用于中高水头比轴流式适用水头高，根据查文献[3] 表1-1，可知应选混流式水轮机。
查文献[3]表：大中型反击式水轮机型谱表，可知选HL220较为合适。
2．两种方案技术经济比较2.1 第一种方案6台机组 2.1.1 计算转轮直径Ｄ1单机容量为：90万KW/6=15万KW查型谱表可知：限制工况下的最优单位流量110Q =1.15（s m 3）；110n =70（min r ） 查文献[3] 附图9 HL220专轮综合特性曲线可知机组效率 M 0η=90%；D M 1=0.46。
近似设ηT=90%，发电机效率为g η=98%，则水轮机额定出力r P =y P /Z*g η=900000/6*0.98=153061.2KWD 1=231181.9/rT r H Q P η =2/35.63*15.81*9.0*81.9/2.153061=5.485m选择标称直径D1=5.52.1.2 计算原型水轮机效率T ηm a x T η=1-(1-maxMη)511/D D M =1-(1-0.9)55.5/46.0=0.938效率修正值038.0max max =-=∆M T ηηη2.1.3 选择水轮发电机同步转速n 单位转速修正值110110110max max 1102.0)19.0/938.0()1/(n n n n M T =-=-=∆ηη＜11003.0n故单位转速不需要修正 又根据单位转速公式得 min /5.1065.5/1.70*70/1110r D H n n a ===根据标准同步转速（《水轮机》表7-1）选n=100min r3.1.4 检验水轮机实际工作范围在不同水头下单位转速变化范围是：H max 时 m i n /9.605.81/5.5*100/*max 111r H D n n ===Hr 时 m i n /695.63/5.5*100/*111r H D n n r === H a 时 m i n /7.651.70/5.5*100/*111r H D n n a ===H min 时 m i n /8.7257/5.5*100/*min 111r H D n n ===对照模型综合特性曲线，平均水头下的单位转速通过最高效率区，最大、最小水头对应的单位转速也通过较高效率区。
观音峡水电站水轮机选型
观音峡水电站水能计算 保证率 #"’ 持续时间 $"( 出力 " )* + 3 /12 3 !33 4 2/3 4 ,+0 4 +44 / /32 / !11 , 3+3 , $!/ , ++, $ ,01 $ ++/ 1 40$ 1 1$+ ! 23+ ! ,,4 ! 1+3 03/ 404 ,+2 11, 04 !4 42 11! $20 /4$ 0!! ! /1! 1 141 1 0,/ $ ,04 , 11, / +// / 0,$ 3 $+1 0 +1$ !+ 424 !1 ,$$ !, 0// !2 /3, 11 $30 10 0/4 ,+ 34, 3+ +01 !13 431 42 1$/ ,!, /00 040 ! 4!2 1 ,+4 $ !$1 $ 3!3 , ,0! / $3, 4 $1+ 3 34, 0 /0, !! $41 !$ 11+ !/ 0+1 !0 3/+ 1$ 30/ $! 2/1 ,$ $,, 3, /12 !$/ 3/$ 42 !43 !30 !2/ $3+ 4,0 322 314 /2/ 33, 22$ 0,4 ! ,,, ! 2$+ ! 342 ! 2/2 1 421 $ 2,2 , +,/ 2 +/3 !! ,01 $! !2, 4! 11/ /! !1+ !1$ !!0 11, $41 ,+, $,1 1/1 $!+ $+2 12, $20 ,+2 $$! 140 $1, $3/ 121 $10 1/3 100 02 累计发 出力差值 发电量 &!+, 电量 !&!+, ・ " )* ( ! % " )* ・ " )* (
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水电站水轮机选型设计总体思路和基本方法水轮机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的选择是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性都有重要的影响。
水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式、动能参数、水工建筑物的布置等，并考虑国内外已经生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选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。
一 已知参数1 电站规模：总装机容量：32.6MW 。
2 电站海拔：水轮机安装高程：▽=850m3 水轮机工作水头：max H =8.18m ，min H =8.3m ，r H =14.5m 。
二 机组台数的选择对于一个确定了总装机容量的水电站，机组台数的多少将直接影响到电厂的动能经济指标与运行的灵活性、可靠性，还将影响到电厂建设的投资等。
因此，确定机组台数时，必须考虑以下有关因素，经过充分的技术经济论证。
1机组台数对工程建设费用的影响。
2机组台数对电站运行效率的影响。
3机组台数对电厂运行维护的影响。
4机组台数对设备制造、运输及安装的影响。
5机组台数对电力系统的影响。
6机组台数对电厂主接线的影响。
综合以上几种因素，兼顾电站运行的可靠性和设备运输安装的因素，本电站选定机组为：4×8.15MW 。
三 水轮机型号选择 1 水轮机比转速s n 的选择水轮机的比转速s n 包括了水轮机的转速、出力与水头三个基本工作参数，它综合地反映了水轮机的特征，正确的选择水轮机的比转速，可以保证所选择的水轮机在实际运行中有良好的能量指标与空化性能。
各类水轮机的比转速不仅与水轮机的型式与结构有关，也与设计、制造的水平以及通流部件的材质等因素有关。
目前，世界各国根据各自的实际水平，划定了各类水轮机的比转速的界限与范围，并根据已生产的水轮机转轮的参数，用数理统计法得出了关于水轮机比转速的统计曲线或经验公式。
当已知水电站的水头时，可以用这些曲线或公式选择水轮机的比转速。
轴流式水轮机的比转速与使用水头关系 中国： s n =H2300 （m ·KW ）日本： s n =502020000++H （m ·KW ）原苏联： s n =H2500 （m ·KW ）将设计水头r H =14.5m 代入上述各式 中国： s n =H2300=5.142300=604 （m ·KW ）日本： s n =502020000++H =50205.1420000++=630 （m ·KW ） 原苏联： s n =H2500=5.142500=657 （m ·KW ）以上计算可见，我国生产的水轮机转轮的参数较低。
本电站为一普通的中小型水电站，没有别的特殊的任务和要求（比如兼顾试验），不准备考虑使用进口机组，使用国产机组即可。
故本电站选择比转速为600m ·KW 左右的水轮机。
2 水轮机型式的选择根据水电站的实际情况正确地选择水轮机的型式是水轮机选型设计的一个重要环节。
虽然各类水轮机有明确的适用水头范围，但由于它们的适用范围存在着交叉水头段，因此，必须根据水电站的具体条件对可供选择的水轮机进行分析比较，才能选择出最适合的机型。
适合本电站比转速的水轮机有贯流式和轴流式两种，因此，必须要对这两种水轮机进行分析比较。
贯流式与轴流式的比较：（1） 贯流式的水流条件好，同样过流面积时，贯流式水流通过容易，单位流量大，无蜗壳和肘形尾水管，流道水力损失小，运行效率比轴流式高。
（2） 贯流式水轮机可布置在坝体或闸墩内，可以不要专门的厂房，土建工程量小且适于狭窄的地形条件。
（3） 贯流式水轮机为了满足安装高程的要求，需从引水室入口至尾水管全部开挖到相应的深度。
而轴流式只需对尾水管部分进行深开挖，因此，贯流式的相应开挖量大。
（4） 灯泡贯流式水轮发电机组全部处于水下，要求有严密的封闭结构及良好的通风防潮措施，维护、检修较困难。
从水电站开挖量这一重要因素考虑，贯流式机组的相应开挖量大，而且贯流式机组技术要求较高，维护、检修较困难，故本电站选择使用轴流式机组。
3水轮机转轮型号的选择在水轮机型谱中，适合本电站比转速的有ZZ600和ZZ560两种转轮可供选择，适合本电站使用水头的有ZZ560和ZZ460两种转轮可供选择，其中ZZ560模型效率较高。
由参考资料[1]第379~381页ZZ600使用水头3~8m ，本电站设计工况下（取最优单位转速110n =135r /min ，水轮机限制吸出高度[s H ]=0.5m 时对应的装置空化系数z σ=0.60，110n 与等空化系数线σ=z σ=0.60交点）比转速为s n =65.311n η11Q =65.3×135×80.075.1⨯=521 （m ·KW ） ZZ560使用水头10~22m ，本电站设计工况下（取最优单位转速110n =130r /min 与等空化系数线σ=z σ=0.60交点）比转速为s n =65.311n η11Q =65.3×130×84.075.1⨯=527 （m ·KW ） ZZ460使用水头15~30m ，本电站设计工况下（取最优单位转速110n =117r /与等空化系数线σ=z σ=0.50交点）比转速为s n =65.311n η11Q =65.3×117×81.058.1⨯=435 （m ·KW ） 经过分析比较，在设计工况下以ZZ560转轮的s n 与本电站的计算比转速最接近，且效率较高，故本电站决定选用ZZ560转轮。
四 水轮机基本参数的计算 １ 计算转轮直径1D 水轮机的额定出力 r P =GGN η=95.08150=8579 KW 取最优单位转速110n =130r /min 与等空化系数线σ=z σ=0.60交点的单位流量为设计工况点单位流量，则r Q 11=1.75s m /3，对应的模型效率M η=0.841，暂取效率修正值η∆=3%，则设计工况原型水轮机效率η=M η+η∆=0.841+0.03=0.871，水轮机转轮直径1D 为1D =η5.11181.9r r r H Q P =871.05.1475.181.985795.1⨯⨯⨯=23.3 m 按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值3.0m 和3.3m 之间，计算直径更加接近3.3m ，故可取转轮直径1D =3.3m 。
2 效率η的计算m ax η=)1(10M η--511D D M=)900.01(1--53.346.0=933.0 η∆=m ax η0M η-=900.0933.0-=033.0限制工况原型水轮机效率为η=M η+η∆=841.0+033.0=874.03 转速n 的计算 n =1110D H n a=3.31.16130⨯=12.158 min /r 其中a H =r H /9.0=1.16m 。
（参考资料[2]第169页）转速计算值介于发电机同步转速150min /r 和166.7min /r 之间，需要对两个转速都进行检验。
4 水轮机设计流量r Q 的计算r Q =r Q 1121D r H =5.143.375.12⨯⨯=57.72 s m /3 5 几何吸出高度s H 的计算在设计工况下，模型水轮机的空化系数M σ=0.60，根据技术规范，对于转桨式水轮机，水轮机的空化安全系数取σK =1.1（参考资料[2]第67页），吸出高度为s H =-∇-900/10σK M σr H =5.1460.01.1900/85010⨯⨯--=51.0-m取s H =55.0-m 。
6 飞逸转速R n 的计算由ZZ560水轮机模型飞逸特性曲线查得，在协联工况导叶开度0a =28.5mm ，ϕ=-5°时有最大单位飞逸转速R n 11=370min /r ，故水轮机的飞逸转速为R n =Rn 111max D H =3.38.18370⨯=16.486 min /r 7 转轮轴向水推力t F 的计算ZZ560水轮机模型综合特性曲线图中未给出转轮轴向水推力系数t K 的值，但ZZ460水轮机模型综合特性曲线图中给出的转轮轴向水推力系数t K =0.69，ZZ600水轮机模型综合特性曲线图中给出的转轮轴向水推力系数t K =0.67。
本电站取中间值t K =0.68。
水轮机转轮轴向水推力为t F =9810tK 4π21D max H =8.183.3414.368.098102⨯⨯⨯⨯=61007.1⨯N五 检验水轮机的工作范围 设计工况的单位流量r Q 11 r Q 11=5.12181.9r r H D P η=5.125.143.3874.081.98579⨯⨯⨯=664.1 s m /3 当n =150min /r 时，最大、最小、平均水头所对应的单位转速 min 11n =max1H nD =8.183.3150⨯=16.114 min /ra n 11=aH nD 1=1.163.3150⨯=37.123 min /r m ax 11n =min1H nD =3.83.3150⨯=82.171 min /r当n =166.7min /r 时，最大、最小、平均水头所对应的单位转速 min 11n =max1H nD =8.183.37.166⨯=87.126 min /ra n 11=aH nD 1=1.163.37.166⨯=01.137 min /r m ax 11n =min1H nD =3.83.37.166⨯=95.190 min /r把由上述参数绘制在ZZ560综合特性曲线图上，以检验水轮机运行区域的效率高低。
可以看出，单位转速的变化范围包含高效区第一个方案比第二个方案多，水轮机的平均效率较高。
因此，选择工作范围较优的第一种方案。
六 水轮机综合特性曲线绘制 1 等效率曲线的绘制（1） 对转轮叶片的每一个转角ϕ求出一个效率修正值（表1-1）η∆（ϕ）。
若各ϕ角下模型水轮机的最高效率为0M η（ϕ），原型水轮机各ϕ角下最高效率为0T η（ϕ），则 0T η（ϕ）=[])7.03.0()(1110110TMMM H H D D +--ϕη η∆（ϕ）= 0T η（ϕ）-0M η（ϕ）表1-1 转桨式水轮机效率修正值（2） 在min H ～max H 间取若干水头，计算各水头对应的M n 11，其中M n 11=-HnD 111n ∆， 11n ∆=M n 11（10max-M ηη）。
过各M n 11作水平线与水轮机模型综合特性曲线的各等ϕ线相交，找出各交点的11Q 、M η，其中M η由内插确定；一般情况下单位流量修正值较小，可不作修正。