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：H a =12 (H max +H min )= 1

2

×(35.85+31.35)=33.4 m

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=33.4m

D 1=

M

Hr Q Nr η23

181.9' (1-3)

式中：

Nr-为水轮机的额定出力（kw ） D 1 -为水轮机的转轮直径（m ） ηM -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 3/s ）

由水力机械课本附表1中查得Q 1´=12.4 L/s=1.24m 3/s,同时在附表1中查得

水轮机模型在限制工况下的效率ηM =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 1´=1.24 m 3/s, Hr=33.4m, ηM =92%得

m D 12.192

.04.3324.181.942

.3368231=⨯⨯⨯=

选择与之接近而偏大的标准直径D 1=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ηMmax =89.6%,模型转轮直径D 1M =0.46m, 则原型水轮机的最高效率ηmax ，即：

ηmax =1-（1-ηMmax ）5

1

1D D M

(1-4)

式中：

ηmax --为原型水轮机的最高效率 ηMmax --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ηMmax =91.0% ，D 1M =0.46m, D 1=1.4m 带入得:

ηMmax =1-（1-ηmax ）5

1

1D D M

=1-（1-0.91）54

.146.0

=92.8%

考虑到制造工艺水平的情况取ε1=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ε2=0，则效率修正值Δη为：

Δη=ηmax -ηMmax -ε1 式中：

Δη--为效率修正值

ηmax --为原型水轮机的最高效率 ηMmax --为水轮机模型在最优工况下的效率

将ηmax=0.928，ηMmax=0.91，ε1= 0.01带入上式得：

Δη=ηmax-ηMax-ε1=0.928-0.91-0.01=0.008 由此求得水轮机在限制工况的效率为：

η=ηM +Δη=0.904+0.008=0.912（与原来假定的数值相近） 转速的计算

n=1

10

D Ha n ' (1-5) 式中：

n --为水轮机的转速 （r/min ）

'

10n --为最优单位转速 （r/min ）

Ha --为加权平均水头 （m ） D1 --为原型转轮直径 （m ）

'10n ='10M n +Δn ´1

式中：

'

10n --为最优单位转速 （r/min ）

'10M n --模型水轮机的最优单位转速 （r/min ） 由水力机械课本附表1查得最优工况下的'10M n =72r/min

同时由于

M

n n 101

、、

∆=

max

max

M ηη-1 (1-6) 式中：

n ´10M --模型水轮机的最优单位转速 （r/min ） ηmax --为原型水轮机的最高效率

ηMmax --为水轮机模型在最优工况下的效率 将ηmax =0.95，ηMmax =0.92，带入式（2-9）得：

192.0/936.01/max max 101

-=-=''∆M M

n n ηη=0.0087<0.03

所以∆'

1n 可以忽略不计，则以10M n =72r/min 代入上式得：

选与之接近而偏大的标准同步转速n=300 r/min 工作范围验算

在选定的D1=1.4m 、n=300r/min 的情况下，水轮机的Q1´max 和各种特征水头的下的相应的n1´值分别为:

Q1´max=

η

2

3

21

81.9Hr D Nr (1-7)

式中：

Nr--为水轮机的额定出力 （kw ） D1 --为水轮机的转轮直径 （m ） η--为水轮机的效率 Hr--为设计水头 （m ）

Q1´max--为水轮机最大单位流量 （m3/s ）

将Nr=3940kw, Q 1´=1.24 m 3/s, Hr=35m, η=92%，D 1=1.4m 带入式（1-10）得：

Q 1´max =

η

2

3

2

181.9Hr D Nr

=

3

2

2

3940

9.81 1.4350.92

⨯⨯⨯

=1.07m ³/s<1.24m ³/s

则水轮机的最大引用流量Q max 为:

Q max = Q 1´max D 1²Hr 式中：

Q max --为水轮机的最大引用流量 （m 3/s ） Q 1´max --为水轮机最大单位流量 （m 3/s ） D 1 --为水轮机的转轮直径 （m ） Hr--为设计水头 （m ）

将Q 1´max =1.07m ³/s ，D 1=1.4m ，Hr=35m 带入式（1-11）得： Q max = Q 1´max D 1²Hr =1.07×1.42

3/s 对于n 1´值，在设计水头Hr=35m 时，