水轮机部分设计说明书

设计说明书

第一章水轮机部分

1.1概述

（1）水电站名称：05水电站

（2）电站地理位置：位于广西和贵州省交界的南盘江上。

（3）枢纽任务：以发电为主，兼顾航运。

（4）水能开发方式：堤坝式。

（5）水文气象资料

平均气温：10.9℃，最低气温：-7.0℃，多年平均风速5.4m/s，多年平

均悬移质输沙量1580万吨；推移质输沙量72万吨；设计洪峰流量

18550㎥/s，校核洪峰流量23450㎥/s。

（6）水能规划参数

电站总装机容量：400MW 设计保证率：91%

=34.0m

最大水头：H max=38.9m 设计水头：H

r

平均水头：H av=35.0m 最小水头：H min

27.1m

=

1.2 水轮机选型及机组台数的确定

1.2.1水轮机型号的选择

转轮型谱参数，再计算设计根据已知水电站的水头范围，查<<水轮机>>P

370-371

水头下的比转速，查<<水轮机>>P

图9-32水轮机最有效率和比转速之间的关系，

322

故确定水轮机型号为ZZ440。

1.2.2转轮型谱参数

1.2.3装机台数的确定

（1）机组台数多，单机容量小，小机组单位千瓦造价高，同时，相应的主阀，调速器附属设备及电气设备的套数增加，投资亦增加，一般情况下，台数多对成本和投资不利。

（2）本电站有调峰任务，对于变动负荷的水电站，若采用过少的机组台数，虽单机效率高，但在部分负荷时，由于负荷不便在机组间调节，因而不能避开低效率区，这会使电站的平均效率降低。

（3）当机组台数较多时，电站的运行人员增加 ，消耗品增加，因而，运行费用较高。

综上所述，最终决定选择装机台数为四台，五台或六台。

1.3初选方案

表1-2 初选方案列表

初选方案 水轮机型号 装机台数（台）

单机容量（MW ）

方案一 ZZ440 4 100 方案二 ZZ440 5 80 方案三

ZZ440

6

66.7

1.4各初选方案原型水轮机参数的计算

1.4.1各方案工作范围图的绘制

（1）方案一同步转速下各水头对应的单位转速计算结果列表如下： 表1-3 H min =27.1m H r =34.0m H av =35.0m H max =38.9m n=100r/min

124.86

111.47

109.87

104.22

绘制工作范围如附图1所示

（2）方案二同步转速下各水头对应的单位转速计算结果列表如下： 表1-4

水头

转

速

H min =27.1m H r =34.0m H av =35.0m H max =38.9m n=115.4r/min

133

118.75

117.04

111.02

绘制工作范围如附图2所示

（3）方案三同步转速下各水头对应的单位转速计算结果列表如下： 表1-5 H min =27.1m H r =34.0m H av =35.0m H max =38.9m n=136.4r/min

131.0

116.96

115.28

109.35

绘制工作范围如附图3所示

1.4.2各方案机组技术参数

表1-6 各方案机组技术参数表

方案一 方案二 方案三 单机容量×台数 100MW ×4 80MW ×5 66.7MW ×6 水轮机型号 ZZ440 ZZ440

ZZ440

适用水头范围H （m ） 20~36（40）

20~36（40） 20~36（40）

额定水头H r （m ） 34.0 34.0 34.0 转轮直径D 1（m ） 6.5 6 5 原型机最高效率(%) 0.93 0.93 0.93 限制工况效率(%) 0.876 0.876 0.876 同步转速n （r/min ） 100 115.4 136.4 飞逸转速n R （r/min ） 316.65 343.03 411.64 额定流量（m 3/s ） 362.15 285.48 237.61 额定单位转速n 11r （r/min ） 111.47 118.75 116.96 额定单位流量Q r （m 3/s ） 1.47 1.36 1.63 吸出高度H s （m ） -16 -15.68 -21 安装高程▽（m ） 379.665 379.78 375.05 总轴向力F a （N ）

13320310.41

11272761.9

7715552.18

水头

转

速

水头

转

速

方

案

号

项

目

1.5精选方案的确定及其参数的计算

1.5.1精选方案的确定

对以上三种方案从能量性能，空化性能等方面的比较，最终确定方案一，方案二为精选方案，精选方案的技术参数如表1-7所示。

1.5.2精选方案综合特性曲线的绘制

（1）方案一运转综合特性曲线的绘制

○1等效率线见附图4

○2出力限制线见附图4

○3等吸出高度线见附图5

○4运转综合特性曲线见附图6

（2）方案二运转综合特性曲线的绘制

○1等效率线见附图7

○2出力限制线见附图7

○3等吸出高度线见附图8

○4运转综合特性曲线见附图9

1.5.3精选方案发电机的选择

（1）方案一发电机的选择

○1发电机型式的选择

水轮发电机初步选择伞式

○2发电机冷却方式和励磁方式的确定

冷却方式选择空气冷却，励磁系统采用可控硅励磁系统。