混流式水轮机转轮型谱参数表
中小型混流式、轴流式水轮机模型参数及型谱表
， n1 (r/min)
20
95
22 24 26 28
18
90
62
12
16 14
68
72
76 78 80
30 32
85
10
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0.04
80
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75
Ao=8
σ =0.03
86 87 88
89
70
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0.05
91
91
92 92.8%
90
.5
0.07
60
0.06
55
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Ao=8
σ =0.03
89
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70
60
55
600
700
800
900
1000
1100
δ =
60
55
600
700
800
900
1000
1100
模型转轮综合特性曲线
90
80
70
η = 60
δ
50
40
100
120
140
160
180
200
A244-35 转轮综合特性曲线
110
7 80 8
100
7 74 2 76
A244-35 转轮综合特性曲线
转轮综合特性曲线
δ =
δ =
δ =
δ =
η =
400
450
500
550
600
650
700
18.0
21.0
24.0
27.0
30.0
33.0
18.0
500
600
混流式水轮机转轮
A630 及A801 转轮
• A630 转轮是为天生桥一级水电站 （Hmax=143 m，4×300MW）建设而从 法国奈尔皮克(Nevrpic)公司引进技术并国 产化的设备, 水轮机型号为HLA630-LJ577.5 （ 真机ηmax=96.2%）,1998 年12 月第一台机组投入运行。“哈电”在A630 的基础上，利用CFD 软件分析软件对其进 行了改型和性能的优化， 研制出水力性能 优秀的A801 转轮用于公伯峡水电站 （Hmax=106.6 m，5×300 MW），水轮 机型号为HLA801-LJ-580。
A858a、A722、A742 等转轮
• “哈电”作为分包商与法国阿尔斯通公司、挪威克瓦纳公司一起承担 三峡左岸电站8 台水轮机的制造合同。阿尔斯通、挪威克瓦纳为三峡 电站提供了L241 转轮。在克瓦纳水力试验室，L241 模型转轮的目击 验收试验结果表明，综合能量特性和空化特性基本满足了合同要求， 其模型最大效率ηmax=94.54%（保证值为94.51%）， 额定效率为 89.53%（保证值为87.85% ）， 无弃水期加权平均效率为92.29% （ 保证值为91.16%）。由于种种原因， 稳定性指标未能达到合同工 保证值。“哈电” 于1999-2001 年对L241 的复制转轮A722 进行了 全面细致的模型试验，同时设计开发了A742、A795、A796转轮，进 而研究出A823、A824、A825、A826 转轮。2002~2003年进行了三 峡右岸电站水轮机的研制， 先开发了A826、A848、A854 转轮及 A826 的修型A828a 和A848；在2003 年又进行了最后一轮优化工作， 设计开发了A858、A859、A860。试验结果表明，A858 转轮较优。 A858 又进行优化设计， 研制出水力性能优秀的A858 a 转轮， 用于 三峡右岸电站。“哈电”在三峡右岸电站12 台机组采购招标中，也 获得了4 台套的供货合同。“哈电”、“东电”各获得4 台套的供货 合同机组的相继投产。
水轮机的选型计算
一、水轮机选型计算的依据及其基本要求.....................................................................1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据.................................1 2 水轮机选型计算应满足下述基本要求......................................................1 二、反击式水轮机基本参数的选择计算..................................................................1 1 根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号.................................1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数.................................1 3 效率修正..........................................................................................4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性.........................................................4 5 飞逸转速计算....................................................................................5 6 轴向推力计算....................................................................................5 三、水斗式水轮机基本参数的选择计算......................................................10 1 水轮机流量.......................................................................................10 2 射流直径d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................10 4 水轮机转速n ....................................................................................10 5 功率与效率................................................................................................11 6 飞逸转速..........................................................................................12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A ......................................................12 8 喷嘴数Z 0的确定....................................................................................12 9 水斗数目Z1的确定.................................................................................12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系...................................................13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径.........................................................13 12 转轮室的尺寸..............................................................................14 A 水机流量..........................................................................................17 B 射流直径.............................................................................................17 C 水斗宽度的选择..........................................................................................17 D D/B 的选择.............................................................................................17 E 水轮机转速的选择.......................................................................................17 F 单位流量的计算..........................................................................................17 G 水轮机效率................................................................................................18 H 飞逸转速................................................................................................18 I 转轮重量的计算..........................................................................................18 四、调速器的选择.............................................................................................20 1 反击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式.....................................................................20 五、阀门型号、大小的选择.................................................................................21 1 球阀的选择................................................................................................21 2 蝴蝶阀的选择 (22)目 录水轮机的选型计算一、水轮机选型计算的依据及其基本要求1水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据：1）装机容量、装机台数、单机额定出力Nr、最大出力Nmax和负荷性质；2）水电站的设计水头Hr，最大水头Hmax，最小水头Hmin，加权平均水头Hcp；3）水电站上下游水位与流量关系曲线，水头、流量过程线或保证率曲线，引水管损失等；4）水电站的泥沙资料（含沙量、泥沙类别、特性等），水质资料（水温、化学成分、PH值、硬度、含气量等）；5）水电站厂房形式，引水方式和引水管长度、直径；机组安装高程及允许吸出高度Hs＇；6）制造厂与水电站间的运输条件、水电站的安装条件（允许最大挖深值等）。
水轮机型谱
C.0.1 附 录C收集了四 张新模型转 轮参数表： 表C.0.1-1— —轴流转桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-2— —轴流定桨 式水轮机新 模型转轮主 要参数表； 表C.0.1-3— —混流式水 轮机新模型 转轮主要参 数表； 表C.0.1-4— —水斗式水 轮机新模型 转轮主要参 数表。 C.0.2 附录C 各表中转轮 型号及参数 的符号表 示： A——哈尔滨 大电机研究 所研制的转 轮； D——东方电 机厂研究所 研制的转 轮； F——富春江 水电设备总 厂研制的转 轮； JK——中国 水利水电科 学研究院水 力机电研究 所研制的轴 流转桨式转 轮；
~140
35
0.25
14
1.18
24
49
JF2508
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50
TF13-43.4 ~145
43.4
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A398-35
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A353-35
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63
A356-35
~150
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A497-35
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1.2
20
55
A553-35
~150
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0.225
16
1.25
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A606-35
混流式水轮机
/trade/pay_success.htm?biz_order_id=213979720000462&out_trade_no=T200P213979720000462&dealing=T第一节混流式水轮机结构一、概述混流式水轮机是反击式水轮机的一种，其应用水头范围很广，从20~700m水头均可使用。
它结构简单，制造安装方便，运行可靠，且有较高的效率和较低的空蚀系数。
现以图2-1所示的混流式水轮机为例来介绍这种水轮机结构。
水轮机的进水部件是具有钢板里衬的蜗壳，座环支柱也称固定导叶1，在转轮四周布置着导水机构导叶2。
座环支柱具有坚固的上环a和下环b，蜗壳和上下环焊接在一起。
导叶轴颈用衬套（钢或尼龙材料）支承在底环3和固定于顶盖4的套筒5上。
底环固定于座环的下环上面。
顶盖用螺钉6与座环的上环连接。
导水的传动机构是由安置在导水叶上轴颈的转臂12，连杆13和控制环14组成。
导叶的开度0a（从导叶出口边端到相邻导叶背部的最短距离）的改变是通过导水机构的两个接力器16和控制环连接的推拉杆15传动控制环来实现的。
图2-1 HL200-LJ-550水轮机剖面图（高度单位：m，尺寸单位：mm）1—固定导叶；2—导叶；3—底环；4—顶盖；5—套筒；6—螺钉；7—主轴法兰；8—主轴；9—上冠；10—下环；11—叶片；12—转臂；13—连杆；14—控制环；15—推拉杆；16—接力器；17—导轴承；18—泄水锥；a19,b19—上，下迷宫环；a—坐环上环；b—坐环下环；20—连接螺栓由于混流式水轮机应用水头较高，导叶承受的弯曲载荷大，因此导叶的相对高度0b与轴流式水轮机比较起来做得短一些，以减小跨度。
此外，随着水头增高，相同功率下水轮机的过流量减小，这样有可能减小流道的过流载面。
0b一般随水头增加而减小。
导叶和水轮机顶盖4及底环3之间的间隙及相邻导叶在关机时的接合面都会有漏水现象。
一般采用橡胶的或金属制成的密封件，可使导水机构关闭时的漏水量最小。
(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。
混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究
混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究张鹏远1, 祝宝山1, 张乐福2（1. 清华大学热能工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084；2. 哈尔滨大电机研究所，哈尔滨150040）[摘 要]混流式水轮机在偏离最优工况区运行时，不但在尾水管中有明显的旋转涡带，在转轮区也会有涡束沿着叶片流出，我们称之为叶道涡。
随着大型混流式水轮机的广泛应用，叶道涡有可能对机组的稳定运行产生影响。
本文利用数值模拟技术对某混流式模型水轮机转轮内压力脉动进行研究。
研究表明：转轮区的压力脉动主要是由叶道涡诱发的，叶道涡的频率基本等于转动频率。
[关键词]混流式水轮机; 叶道涡; 数值模拟; 压力脉动[中图分类号] TK730.2 [文献标识码] A [文章编号] 1000-3983（2009）06-0035-04Numerical Investigation on Pressure Fluctuations Induced by Interblade Vorticesin a Runner of Francis TurbineZHANG Peng-yuan1, ZHU Bao-shan1, ZHANG Le-fu2（1. Tsinghua University，Beijing 100084, China;2. Harbin Institute of Large Electrical Machinery, Harbin 150040, China）Abstract: When Francis turbines operate at off design conditions, not only vortex rope in the draft tube occurs but also the vortex bunches, which are called interblade vortices, generate and flow out from the blades. As the huge Francis hydraulic turbines are widely used, the interblade vortices may affect the operation stability of the turbines. In this paper, the numerical simulation is used to investigate the pressure fluctuations in the runner. The numerical result shows that the pressure fluctuations in the runner are mainly caused by the interblade vortices at part load condition. The fluctuation frequency of the pressure is almost equal to the rotational frequency of the runner.Key words: Francis hydraulic turbine; interblade vortices; numerical simulation; pressure fluctuation1前言混流式水轮机存在的水力不稳定问题，长期以来人们比较熟悉与关心的主要是尾水管涡带和卡门涡。
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。
混流式水轮发电机组技术参数
混流式水轮发电机组技术参数1. 什么是混流式水轮发电机组？嘿，朋友们，今天我们来聊聊一个特别酷的东西——混流式水轮发电机组。
听起来好像是个高大上的名字，其实它就是把水的力量变成电的机器。
想象一下，像个小工厂，水流过，涡轮转动，然后电就来了，简直神奇得不行！水流可以是江河湖泊的，反正只要有水的地方就能用。
1.1 混流式的特点说到混流式，咱们得先搞清楚它和其他水轮发电机组的不同。
混流式是个灵活的家伙，既能适应低水头，也能处理高水头的水流。
这样一来，它在不同的环境下都能发挥出色。
就像打篮球的全能选手，无论是内线还是外线，统统都能得分。
它的转速适中，所以能高效发电，还能减少噪音，真是“静若处子，动若脱兔”。
1.2 技术参数小科普说到技术参数，大家可能会觉得这就是高深莫测的东西，其实并不然。
咱们先说流量，这可是发电的“命脉”。
混流式的流量一般在几立方米每秒到几十立方米每秒，具体要看水源的情况。
再说说水头，混流式能适应的水头范围很广，从几米到几十米都行。
电功率也是个关键参数，通常能达到几百千瓦到几兆瓦不等，保证咱们的日常用电问题不再愁眉苦脸。
2. 为啥选混流式？好，问题来了，为什么要选混流式水轮发电机组呢？首先，它的适应性超强，可以说是“千变万化”。
不论是山区的小河，还是平原的大水塘，都能找到它的身影。
其次，安装和维护都相对简单，省时省力又省心。
正所谓“好马配好鞍”，在设备选型上，咱们也得选对合适的东西。
2.1 经济效益说到经济，这可是大家都关心的。
混流式水轮发电机组在发电效率上可圈可点，发电成本相对较低，长期运行能为企业节省不少开支。
这就像买了一件“物美价廉”的好东西，心里那个舒服啊，简直别提了！有了它，企业的电费负担减轻，利润自然水涨船高。
2.2 环保先锋别以为发电就一定是个污染源，混流式在环保方面也是一位先锋。
它的水资源利用效率高，发电过程几乎不排放废气，简直是“绿水青山，就是金山银山”的生动体现。
用水发电，不仅能满足日常需求，还能保护环境，真是一举两得，既当运动员又当裁判，厉害了我的哥！3. 未来展望那么，混流式水轮发电机组的未来会是怎样的呢？可以预见，随着科技的发展，混流式的技术参数会不断更新，效率会越来越高。