水轮机及其选择
水轮机的标准与选择
2021年7月17日星期六
第四章 水轮机选择
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。
根据H、N的范围选择水轮机是水电站主要
设计任务之一，目标是使水电站充分利用水 能，安全可靠运行。
4.1 水轮机的标准系列
一、水轮机的系列型谱 我国在1974年编制了反击式水轮机暂行系列型谱， 其中所列出的转轮，是经过长期实践验证在某 一水头段的性能优异的转轮。
2.水电站技术资料：河流梯级开发方案、水库的调节性 能、水电站布置方案、地形、地质、水质、泥沙情况、 总装机容量、水电站运输、安装技术条件；水文资料： 特征流量及特征水头、下游水位流量关系曲线。
3.水电站有关经济资料：机电设备价格、工程单价、年 运行费等。
4.电力系统资料：系统负荷构成，水电站的作用及运行 方式等。
4.1 水轮机的标准系列 四、水轮机系列应用范围图
4.2 水轮机的选择
一、水轮机选型设计的内容 1.确定机组台数及单机容量 2.选择水轮机型式（型号）及装置方式
3.确定水轮机参数D1、n、Hs、Za；Z0、d0
4.绘制水轮机运转特性曲线 5.确定蜗壳、尾水管的形式及其尺寸，估算水轮
机的重量和价格。
330 380 410 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
说明：括号内的数字表示仅适用于轴流式水轮机。
4.1 水轮机的标准系列
三、水轮发电机标准同步转速
磁极对数 3 4 同步转速 1000 750
n 磁极对数 16 18
5
7
8
9
10
600 428.6 375 333.3 300
水电站发电运行方案的水轮机与发电机组选择
水电站发电运行方案的水轮机与发电机组选择在水电站的发电运行方案中，水轮机和发电机组的选择是至关重要的环节。
水轮机作为水电站发电的核心设备，直接关系到发电效率和稳定性。
发电机组则负责将水轮机产生的机械能转化为电能。
本文将就水电站发电运行方案中水轮机与发电机组的选择进行探讨，并针对不同情况给出建议。
1. 水轮机的选择水轮机是水电站发电的关键装置，其类型的选择应根据水电站的水资源条件、流量、水头和水质等多个因素来决定。
常见的水轮机类型有混流式、轴流式和反击式等。
在水资源条件丰富且水头较高的情况下，轴流式水轮机是较为合适的选择。
这种水轮机的转子直径较大，转速较低，适合于高水头、小流量的情况。
而在水资源条件较差，水头较低的情况下，混流式水轮机的选择更为适宜。
混流式水轮机兼具轴流式和反击式的特点，既适应较高水头的要求，又能适应较小水头的情况。
此外，水轮机的质量和性能也是选择的重要考虑因素。
应选择质量可靠、性能稳定的品牌产品，以保证水电站长期稳定运行。
同时，还应考虑水轮机的维护和维修便利性，以降低运行成本。
2. 发电机组的选择发电机组是将水轮机产生的机械能转化为电能的设备，其性能直接影响到发电效率和电能质量等因素。
在选择发电机组时，应考虑以下几个方面：首先，应根据水轮机的转速和功率确定发电机组的额定转速和容量。
发电机组的转速应与水轮机的转速相匹配，以保证能够高效转化机械能为电能。
同时，发电机组的容量也应与水轮机的功率相适应，以充分利用水资源，提高发电效率。
其次，应考虑发电机组的电压等级和功率因数。
电压等级应根据输电线路的要求和电网接入条件来确定，以保证发电机组能够正常并稳定地向电网输出电能。
功率因数则应根据输电和用户需求来确定，以避免无功功率的浪费，提高电能利用率。
最后，还应考虑发电机组的可靠性和稳定性。
发电机组作为水电站的主要设备之一，应选择质量可靠、性能稳定的产品，以确保长期稳定的发电运行。
此外，发电机组的维护和维修便利性也是需要考虑的因素，以降低运行成本。
水轮机台数选择原则
水轮机台数选择原则1.引言1.1 概述水轮机是一种利用水能转化为机械能的装置，广泛应用于水力发电、农田灌溉等领域。
水轮机的台数选择是基于工程设计和经济效益考虑的重要问题。
本文将介绍水轮机台数选择的原则，以期为相关工程提供一定的指导。
首先，水轮机台数选择的原则与水力发电站的规模和水资源情况密切相关。
在水资源充沛的情况下，可以选择较多的水轮机台数，充分利用水能资源，提高发电效率。
而在水资源匮乏的情况下，应该通过合理的台数选择，实现最大限度的发电利用率。
其次，水轮机台数的选择还需要考虑到电网负荷的需求。
发电站的规模应该与电网的需求相匹配，避免发电过剩或供电不足的情况发生。
根据电网负荷的变化情况，可以合理调整水轮机的启停数量，以满足电力系统对电能的需求。
此外，水轮机台数的选择还需要综合考虑工程投资和运维成本。
水轮机的购置、安装和运行维护等方面的费用会影响整个发电工程的经济效益。
因此，在台数选择时需要进行充分的经济性分析，找到最佳的平衡点，使得投入与产出能够达到最优化。
综上所述，水轮机台数选择需要考虑水资源情况、电网需求和经济效益等因素。
只有在全面考虑各个方面的因素，并找到合适的平衡点，才能实现水轮机台数选择的最佳决策。
在未来的研究中，我们可以进一步研究水轮机台数选择的优化方法，以提高水能利用效率和经济性。
文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对水轮机台数选择的背景进行简要介绍，旨在引起读者的兴趣。
接着，详细阐述了本文的结构和内容安排，以便读者能够清晰地了解文章的整体结构和各部分之间的逻辑关系。
正文部分从水轮机台数选择的背景入手，对该问题进行深入探讨，旨在阐明为何进行水轮机台数选择是必要的。
在正文的核心部分，将详细介绍水轮机台数选择的原则，包括但不限于经济性原则、安全性原则、可靠性原则等。
每个原则将逐一进行解释和论述，以便读者全面理解水轮机台数选择原则的内涵和应用。
水轮机历年试题及答案
水轮机历年试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 水轮机的效率是指（）。
A. 机械效率B. 热效率C. 转换效率D. 功率效率答案：C2. 水轮机的转速与水头的关系是（）。
A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B3. 以下哪种水轮机类型适合于低水头、大流量的水电站（）。
A. 混流式B. 轴流式C. 斜流式D. 冲击式答案：B4. 水轮机的出力与转速的关系是（）。
A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少5. 水轮机的出力与流量的关系是（）。
A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B6. 以下哪种水轮机类型适合于高水头、小流量的水电站（）。
A. 混流式B. 轴流式C. 斜流式D. 冲击式答案：D7. 水轮机的出力与导叶开度的关系是（）。
A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B8. 水轮机的效率与导叶开度的关系是（）。
A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：D9. 水轮机的出力与水头的关系是（）。
B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B10. 水轮机的出力与转速的关系是（）。
A. 无关B. 成正比C. 成反比D. 先增加后减少答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 水轮机的主要组成部分包括（）。
A. 转轮B. 导水机构C. 传动机构D. 发电机答案：A, B2. 影响水轮机效率的因素包括（）。
A. 水头B. 流量C. 转速D. 导叶开度答案：A, B, D3. 水轮机的类型主要有（）。
A. 混流式B. 轴流式D. 冲击式答案：A, B, C, D4. 水轮机的出力与以下哪些因素有关（）。
A. 水头B. 流量C. 转速D. 导叶开度答案：A, B, C, D5. 水轮机的效率与以下哪些因素有关（）。
A. 水头B. 流量C. 转速D. 导叶开度答案：A, B, D三、判断题（每题1分，共10分）1. 水轮机的效率总是100%。
水轮发电机选择
水轮发电机的选择计算一、 发电机型式的选择水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。
本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。
悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。
因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。
水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。
二、 主要尺寸估算待选水轮发电机的有关参数如下：发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18外形尺寸计算如下：1、极距τ根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 42ps K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2式中9,,,10~8,:18;:);(:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s =f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。
f s =247423／0.875=282769KV A 。
418*2282769*9=τ=84.73 cm由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。
V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3式中飞逸线速度秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85; V =τ=84.73 cm.V K V f f ==1.85*84.73=156.75m ／s查参【2】P 160，转子磁轭的材料用整圆叠片。
2、定子内径i D 计算公式： τπpD i 2==3.784*18*2π=971.43 cm 参考【2】P 160公式3-43、定子铁芯长度t l 计算公式： ei f t n CD S l 2= cm 参考【2】P 160公式3-5式中：冷却方式为空冷取表见参考系数定子内径额定转速发电机额定容量,107,53]2[,:);(:);(:);(:6160-⨯=-C P C cm D rpm n KVA S i e f.7166*3.4971*10728276926-⨯=t l =256.79 cmt l ／τ=256.79／84.73=3.03＞3 ，通风较困难。
下坂地电站水轮机参数及机型选择
Ｗ ａ｛ ｝Ｐｏｗｅｒ ＠
第２ 卷 第 ５ ７ 期
２ １年 ５ ０１ 月
电 网与 清 洁 能源
Ｐｏ ｒＳ ｓｅ ａ ｅ ｎ Ｅｎｅｇ ｗｅ ｙ ｔｍ ｎｄ Ｃｌ ａ ｒｙ
Ｖｏ１ ７ Ｎｏ． ． ２ ５ Ｍ ａ ０１ｌ ｙ２
文章 编 号 ：６ ４ ３ １（ ０ １０ — ０ ９ ０ １７ — ８４ ２ １ ）５ ０ ８ — ５
２ 个方 案 比较 ， 机组 台数 多一 台 ， 相对 应 的配 电设 备 及 变压 器 也 多一 个 单 元 ，运 行 检 修 工 作 量 增 大 ， 管理 相 对 不便 。对 整 个 电站而 言 ４ 台机 组 较 ３ 台机 组 发 生事 故 的概 率 要 大 一 些 ， 排 机 组 检 修 的时 安
黧 学 ＿ ｛ ｝ ｐ，
根据 电站实 际情况 ，从 运行管理 的灵 活性及节 省投
资等方 面考 虑［机组 台数 宜在２ ４ ２ １ ， ～ 台范 围 内选 取 ， 台
数少 于２ ， 台 则运 行调 度不 灵 活 ， 台数 多于４ ， 投 台 则
资增加较 大 ， 不经济 。根据 电力系统负 荷上涨 速度 、 典型 日负荷 图 、 电网结 构和系统 要求 的备用容 量 、 重 复容量 以及 电站 的保 证出力 、发 电和 供水流量 的匹
电站 引用流量 ：９６ ／ ８ ．９ｍ３ ｓ
ＫＥＹ ＯＲＤＳ Ｗ ：ｍｉ － ｉｅ ｙ ｒ ｐ ｗ ｒｓ ｔ ｎ ｍｉ ｅ ｏ ａｅ ｄ ｓ ｄ ｈ ｄ ｏ ｏ ｅ ｔ ｉ ； ｘ ｄ ｆ ｗ ｗ ｔｒ ｚ ａｏ ｌ ｔｒ ｉｅ ｆｒ ｍｉ ｄ ｅ ａ ｄ ｈ ｇ ａ ｅ ｅ ｄ ｕ ｂ ｎ ｄ ｌ ｎ ｉｈ ｗ ｔｒ ｈ ａ ；Ｘｉｂ ｎ ｉ Ｈｙ ｒ ｐ ｗ ｒ ｏ ａ ａ ｄ ｄ ｏ ｏ ｅ
5-5水轮机主要参数计算选择
§5.5 水轮机主要参数选择 反击式水轮机基本参数计算（用模型综合特性曲线计算）一、水轮机转轮标称直径D 1的确定r r r r H Q P D η2/311181.9'= (m) P r ---水轮机额定出力，P r = N f ／ηf ；N f ---发电机额定出力（机组容量）；η f --发电机的效率，大中型：ηf =0.95～0.97； Q 11---水轮机额定工况的单位流量；混流式水轮机由5%出力限制线得到Q 11；轴流式由汽蚀条件得到，或型谱表中推荐值； H r ---水轮机的额定水头；若取H=H max 进行计算，则求出的D 1太小，除H=H max 以外，均不能发出额定出力。
若取H=H min 进行计算，则求出的D 1太大，增加设备投资。
η：原型水轮机额定工况下的效率，在D 1未确定时，不能得出确切的η。
一般先取η=ηM +△η (△η=2～3%)，求得D 1后再修正。
计算出D 1计算值，按国家标准圆整为系列选择标称直径。
二、转速的选择1110D H n n a = n101---为原型水轮机的最优单位转速； Hr---为水电站的设计水头或平均水头；计算值按一般原则选择最接近的同步转速nr ，一般取大。
三、工作范围的验算求出水轮机的参数D 1、n 后，在模型综合特性曲线上绘出水轮机的相似工作范围，检验是否包括了高效率区，以验证D 1、n 的合理性。
四、最大吸出高度HS 的计算H H s )(90010σσ∆+-∇-≤ 计算时，选择H max 、H min 、H a 、H r 若干水头，分别计算出不工况下的吸出高度，从中选取最小值作为最大允许高度。
注意：计算H S 时，要用各水头下限制工况下空化系数。
五、安装高程计算▽▽=Z 下游水位+Hs(2) 用比转速和统计资料推算水轮机的基本参数 D 1的确定 r r r r H Q P D η2/311181.9'= 转速的选择 rrs P H n n 45= H S 的计算 H H z s σ-∇-≤90010。
水轮机的标准与选择
水轮机的标准与选择1. 引言水轮机是一种将水的动能转化为机械能的装置，广泛应用于水力发电、灌溉、水泵等领域。
在选择和设计水轮机时，了解水轮机的标准和选择因素非常重要。
本文将介绍水轮机的标准和选择技巧。
2. 水轮机的标准水轮机的标准是确保其质量和性能的重要依据。
以下是一些常见的水轮机标准：2.1 国际标准国际标准主要由国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）制定。
这些标准涵盖了水轮机的设计、制造、安装和运行等方面。
2.2 国家标准各个国家都有自己的水轮机标准，根据当地的环境和需求来制定。
例如，中国的国家标准有GB/T标准系列。
2.3 行业标准水轮机行业也有一些行业标准，旨在规范行业内企业的生产和运作。
这些标准通常由行业协会或相关机构制定。
3. 水轮机的选择要素在选择水轮机时，需要考虑以下要素：3.1 水轮机类型水轮机有多种类型，包括水轮式、斜流式、混流式和螺旋式等。
不同类型的水轮机适用于不同的工况和流量要求。
3.2 功率需求根据需要的功率大小选择适当的水轮机。
功率需求与流量、水头等参数有关。
3.3 水头条件水头是指水轮机工作时水位差的高度，直接影响水轮机的效率和性能。
选择水轮机时，需要考虑水头条件和允许的变化范围。
3.4 流量要求流量是指单位时间内通过水轮机的水量。
根据流量要求选择合适的水轮机。
3.5 效率要求效率是指水轮机将水的动能转化为机械能的比例。
根据效率要求选择合适的水轮机。
3.6 经济性考虑除了满足技术要求外，还需要考虑水轮机的经济性。
包括水轮机的价格、维护成本、寿命等因素。
4. 水轮机的选择流程以下是选择水轮机的一般流程：4.1 确定需求根据具体需求确定所需的水轮机参数，包括功率、水头、流量等。
4.2 查找候选水轮机根据需求参数，查找符合要求的水轮机型号和制造商。
4.3 进行技术评估与水轮机制造商进行沟通，了解其技术规格，并进行技术评估，包括效率、可靠性、维护等方面。
4.4 经济评估根据水轮机的价格、维护成本以及预期寿命等因素进行经济评估，确保选择的水轮机经济合理。
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。
水轮机特性曲线及选型
第四章 水轮机的特性曲线与选型第一节 水轮机的相似律一、水轮机的相似条件在进行模型试验时，模型与原型水轮机之间应满足的条件称为水轮机的相似条件。
模型和原型水轮机之间应满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。
1.几何相似（必要非充分）（同轮系）几何相似是指两个水轮机的过流部件形状相同（即过流部件几何形状的所有对应角相等），尺寸大小成比例。
即：===mmma ab b D D 000011式中 ：01b D 、、0a ——水轮机的转轮直径、导叶高度、导叶开度。
满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。
只有同轮系的水轮机才能建立起运动相似或动力相似。
2.运动相似（等角工作状态）运动相似是指同一轮系的水轮机，水流在过流通道中对应点的同名流速方向相同，大小成比例，即相应点的速度三角形相似。
即两水轮机运动相似就称此两水轮机为等角工作状态。
3.动力相似动力相似是指同一轮系水轮机在等角工作状态下，水流在过流部件对应点的作用力（惯性力、重力、粘滞力、摩擦力等），同名力的方向相同，大小成比例。
二、轮机的相似律在满足相似条件的基础上原型与模型水轮机各参数之间的相互关系称为水轮机的相似律，也称为水轮机的相似公式。
1.转速相似律s m sm mH D H D n nηη11=s H D n η11∝2.流量相似律sm m msvmm vH D H D Q Q ηηηη2121=s VH D Q ηη21∝式中：v Q η—有效流量。
称为水轮机的流量相似律，亦称为流量方程式。
在应用中，直径m D 1、1D 、水头m H 、H 为定值，若效率vm η、sm η、v η、s η为已知时，则可由测得的m Q 求得原型水轮机的流量Q 。
3.出力相似律()()jmsm m m j s mH D H D N N ηηηη23212321=2321s H D N η∝称为水轮机的出力相似律，亦称出力方程式。
(2)--模块二：水轮机及其选择考核试卷及答案
《水电站》考核作业(二)学生姓名：班级学号：浙江水利水电学院水电站课程组编制2013年8月(修改)使 用 说 明本考核试卷是《水电站》课程形成性考核的依据，与文字教材配套使用。
考核试卷是课程考核的重要组成部分，是强化教学管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学生综合素质和能力的重要保证。
通过形成性考核有助于学生理解和掌握本课程的基本概念、基本理论。
同时，形成性考核对于全面测评学生的学习效果，督促和激励学生完成课程学习，培养学生自主学习和掌握知识的能力也具有重要作用。
全部课程要求完成5次计分考核。
学生应按照教学进度按时完成各次计分考核，教师根据学生完成的情况评定成绩，每次以100分计，并按5次的平均成绩计算学生的形成性考核成绩。
考核成绩占课程总成绩的20% 。
考核二说明：本考核覆盖第二模块内容(覆盖水轮机及其选择模块)，在学完本单元课程后，先完成与本单元相关的题目， 待学完本模块所有内容后，全部完成此次考核。
一、单项选择题(15分)1．水轮机的工作水头是（ ）。
（A）水电站上、下游水位差（B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差2．水轮机的效率是（ ）。
（A）水轮发电机出力与水流出力之（B）水轮机出力与水流出力之比3．反击式水轮机是靠（ ）做功的。
（A）水流的动能 （B）水流的动能与势能4．冲击式水轮机转轮是（ ）。
（A）整周进水的 （B）部分圆周进水的5．喷嘴是（ ）水轮机的部件。
(A）反击式 （B）冲击式6．水轮机的气蚀系数 是水轮机（ ）的相对值。
（A）动态真空 （B）静态真空7．水轮机的气蚀系数与水轮机的（ ）有关。
（A）安装高程 （B）工况8．尾水管补气的主要目的是（ ）。
（A）消除和减轻尾水管的空腔气蚀 （B）消除和减轻转轮叶片的气蚀9．防止翼型气蚀的条件是（ ）。
（A）实际吸出高度大于允许吸出高度 （B）实际吸出高度小于允许吸出高度10．水轮机模型综合特性曲线以（ ）作为坐标参数。
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。
02__水轮机及其选择分析讲解
第二章水轮机及其选择水力机械❑水轮机+发电机：水轮发电机组❑功能：发电❑水泵+电动机：水泵抽水机组。
❑功能：输水❑水泵+水轮机：抽水蓄能机组。
❑功能：抽水蓄能水轮机水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。
2.1 水轮机的类型和构造()()()()()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧ 双击式 斜击式 切击式水斗式冲击式贯流调桨式贯流定桨式贯流转桨式贯流式 斜流式 轴流调桨式 轴流定桨式 轴流转桨式轴流式 混流式反击式水轮机SJ XJ CJ GT GD GZ GL XL ZT ZD ZZ ZL HL一、反击式水轮机❑定义：利用水流的势能和动能做功的水轮机称为反击式水轮机。
❑特征：转轮的叶片为空间扭曲面，流过转轮的水流是连续的，而且在同一时间内，所有转轮叶片之间的流道都有水流通过，即水流充满转轮室。
反击式水轮机类型❑1.混流式：水流径向流入转轮，轴向流出。
适用范围：H=30-700 m , 单机容量：几万kW-几十万kW适用于高水头小流量电站。
三峡水电站水轮机转轮❑2. 轴流式：水流沿转轮轴向流入，轴向流出，水流方向始终平行于主轴。
轴流定浆式：叶片不能随工况的变化而转动。
轴流转浆式：叶片能随工况的变化而转动，进行双重调节（导叶开度、叶片角度)。
3. 斜流式：水流经过转轮时是斜向的。
转轮叶片随工况变化而转动，高效率区广。
常用于抽水蓄能水电站。
反击式水轮机类型4. 贯流式：水轮机的主轴装置成水平或倾斜。
不设蜗壳，水流直贯转轮。
水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的。
适用于低水头、大流量的河床式和潮汐水电站。
二、冲击式水轮机❑定义：利用水流的动能来做功的水轮机为冲击式水轮机。
❑特征：由喷管和转轮组成。
水流以自由水流的形式(P=Pa)冲击转轮，利用水流动能(V方向、大小改变)产生旋转力矩使转轮转动。
水电站枢纽厂房设计及机组选型设计
二、机电设备的选择（一）、水轮机的选择 1 、水轮机选择的基本资料装机容量Nr =0.25MW设计水头m H m H m H r 64,79,95.69min max === 2、水轮机型号的选择根据设计水头m H r 95.69=，参照金钟元《水力机械》附表1，可以有两种选220HL 型水轮机。
3、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，就可以拟定可能的机组台数方案。
在选择机组台数时可从下列方面考虑：（1） 机组台数与机电设备制造的关系机组台数增多时，机组单机容量减小，尺寸减小，因而制造及运输都有比较容易，这对于制造能力和运输条件较差的地区是有利的。
但实际上小机组单位千瓦消耗的材料多，制造也较麻烦，故一般都希望选用较大的机组。
（2） 机组台数与水电站投资的关系当选用的机组台数较多时，不仅机组本身单位千瓦的造价高，而且随着机组台数的增加。
相应的闸门、管道、调速器，辅助设备和电气设备的套数就要增加，电气结线也较复杂，厂房平面尺寸也需加大，机组安装维护的工作量也增加，因此从这些方面来看，水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加。
但另一方面，采用小机组则厂房的起重能力、 安装场地、机坑开挖量都可缩减，因此又可减小一些水电站投资。
总的来说，机组台数变化要引起水电站投资变化，在大多数情况下，台数增多将增大投资。
（3） 机组台数与水电站运行效率的关系机组台数增多能够增加水电站的电能，但当增多到一定程度，再增多时对水电站的运行效率就不会有显著的影响了。
当水电站在电力系统中担任基荷工作时，选择机组台数少，可合水轮机在较长时间内以最优工况运行，合水电站保持较高的平均效率。
（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，运行方式就比较灵活，机组发生事故后所产生的影响小，检修也较容易安排。
但因运行操作次数随之增加，发生事故的机率增高了，同时管理人员增多，运行费用也提高了。
水轮机的选型计算
目录一、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d0 (10)3确定D1/d0 (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………………………………………………1 28喷嘴数Z0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)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）。
冲击式水轮机的选择
(m)。
为应用方便对常用的
2种机型可简化为..
③在综合特性曲线上查取模型效率并修正为原型机效率
η
r。
④验算出力
Nt=9..81HQη
r..额定水头必须能发到额定出力。
4最优直径比
D1..d0的检查
最优直径比
m=D1..d0..是设计水斗式水轮机的重要参数。水斗上的应力
(m)
-3
1个折向器调速功
A2=0.11×10 d0Hmax或
3
A2=Z0(d0 d0 Hmax/6000)(kgm)
·
式中.
Z0为折向器数.
d0为射流直径
(cm)..Hmax为最大水头
(m)。
总调速功
A=A1 A2=2A1
6..2调速器容量的选择
预期效率表估算原型水轮机效率值。
2)中小型机组..原型水轮机的
D1..d0与模型的相同或
D1..d0=8..10时..
效率可不作修正..如
D1..d0与模型的差别较大时..可参照预期效率表估
算原型水轮机效率值。效率的保证值
=预期效率
-1....如
1个转轮
2个
喷嘴..在
n也增加..使发电机尺
寸相应减小..可降低电站造价。
经样本统计..对常用小型机组..水斗式
m≥7..78..斜击式
m≥3..57..
当
m小于上列数值应重新确定转速来选择
D1主阀的内径一般与喷管内径一致..可由产品样本直接查取。表
小型调速器常用非自动调节的操作器来取代..特点是能满足关闭时间的
水轮机考试题计算及答案
水轮机考试题计算及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 水轮机的效率是指（）。
A. 水轮机输出功率与输入功率之比B. 水轮机输出功率与水的机械能之比C. 水轮机输出功率与水的动能之比D. 水轮机输出功率与水的势能之比答案：B2. 水轮机的转速与水头的关系是（）。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 先增后减答案：A3. 以下哪个参数不是水轮机的主要参数？（）A. 流量B. 转速C. 效率D. 功率答案：D4. 影响水轮机效率的主要因素不包括（）。
A. 叶轮形状B. 叶轮材料C. 水头D. 转速答案：B二、填空题（每题5分，共20分）1. 水轮机的输出功率可以通过公式_______计算得出。
答案：P=ρgQHη2. 水轮机的转速与水头的关系可以用公式_______表示。
答案：n=√(2gH/ρ)3. 某水轮机的流量为20m³/s，水头为50m，其理论输出功率为_______kW。
答案：50004. 当水轮机的效率为90%时，其实际输出功率为_______kW。
答案：4500三、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某水轮机的流量为30m³/s，水头为100m，求该水轮机的理论输出功率。
答案：P=ρgQHη=1000×9.8×30×100×0.9=2940000kW2. 已知某水轮机的转速为500r/min，流量为20m³/s，水头为50m，求该水轮机的理论输出功率。
答案：P=ρgQHη=1000×9.8×20×50×0.9=8820000kW四、简答题（每题10分，共20分）1. 请简述水轮机效率的影响因素。
答案：水轮机效率的影响因素包括叶轮形状、水流条件、机械摩擦和漏气等。
2. 请简述水轮机转速与水头的关系。
答案：水轮机转速与水头成正比，即水头越高，转速越大。
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一水电站主要机电设备
一、填空题
1.水轮机是将转变为的动力设备。
根据水能转换的特征，可将水轮机分为
和两大类。
2.混流式水轮机的转轮直径是指；轴流式水轮机的转轮直径是指
3.水轮机的引水室有与两大类。
4. 封闭式进水室中水流不具有自由水面，常见的有：、、三种。
5．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。
6．根据水轮机汽蚀发生的条件和部位，汽蚀可分为、、
、种主要类型。
7．水轮机的吸出高度是指转轮中到的垂直距离。
8．水轮机的总效率包括、、，其关系是。
9．立式水轮机的安装高程是指高程，卧式水轮机的安装高程是指。
10．模型与原型水轮机相似，必须满足、和三个相似条件。
11．水轮机的综合特性曲线有曲线和曲线两种。
12．水轮机选型遵循的原则是：在满足水电站出力要求和与水电站工作参数相适应的条件下，应选用和的水轮机。
13．常用发电机的型式有、和。
14．发电机的布置方式主要有、、和三种。
15．发电机的通风方式与发电机的布置方式密切相关，主要有、、和等四种。
16．常用的发电机机墩形式有、、、、矮机墩、钢机墩等。
17．水轮机的调节是通过水轮机的设备改变的变化完成的。
18．水轮机调速系统的组成一般由、、三部分组成。
19．调速器选择时，中小型调速器以水轮机所需的为依据，大型调速器则是以形成标准系列的。
20．根据测速元件的不同，调速器可分为与两大类。
21．水电站厂房供水系统有，，及四种。
22．水电站厂房供水系统供给、及。
二、判断并改错
1．水在某一温度下开始汽化的临界压力称为该温度下的汽化压力。
2．由于水轮机过流流道中低压区的压力达到（或低于）该温度下水的汽化压力引起的周期性的气泡产生、破灭而破坏水轮机过流金属表面的现象称为水轮机的汽蚀现象。
3．水轮机安装高程确定的越高，则水下开挖量越小，水轮机也不容易发生汽蚀。
4．满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。
5．同轮系两水轮机动力相似就称此两水轮机为等角工作状态。
6．使水轮机达到额定转速，刚发出有效功率时的导叶开度称为空转开度。
7．冲击式水轮机通过改变导叶开度a0 来调节机组转速，而反击式水轮机通过改变喷嘴开度来调节机组转速。
8．水轮机随着机组负荷的变化而相应地改变导叶开度（或针阀行程），使机组转速恢复并保持为额定值或某一预定值的过程称为水轮机调节。
9．机械液压调速器调节性能优良，灵敏度和精确度高，成本低，便于安装调整。
10．主配压阀直径在80mm以上的为大型调速器，60mm以下的为小型调速器。
11．桥吊的跨度是指大梁两端的中心距。
三、名词解释
1．HL240—LJ—250：
2．2QJ30—W—???? ：
3．设计水头：：
4．包角φ：
5．尾水管高度：
6．水轮机出力：
7．比转速：
8．单位流量：
9．单位转速：
10．YT—1800：
11．DST-110B-40：
12．YZ-30A/2-50：
13．HYZ-6：
四、选择题
1．请选择下列哪些为反击式水轮机，哪些为冲击式水轮机。
A 切击式
B 混流式
C 双击式
D 贯流式
E 轴流式
F 斜击式
G 斜流式
H 水斗式
2．请选择反击式水轮机的主要过流部件。
主要过流部件按水流流经的方向进行填写，→→→。
A 转轮
B 蜗壳
C 喷嘴
D 座环与导叶
E 折流板
F 尾水管
G 机壳
3．请选择冲击式水轮机的主要过流部件。
主要过流部件按水流流经的方向进行填写→→→。
A 转轮
B 蜗壳
C 喷嘴
D 座环与导叶
E 折流板
F 尾水管
G 机壳
4．反击式水轮机主要综合特性曲线的横坐标是，纵坐标是。
A B ?C D
5．反击式水轮机主要综合特性曲线一般包括
A 等效率线
B 等导叶开度线
C 等汽蚀系数线
D 出力限制线
6．单位参数包括
A 单位流量
B 单位转速
C 单位出力
D 最优单位参数
7．水轮机选择的内容是
A 选择机组台数和单机容量；
B 选择水轮机的型号及装置方式；
C 确定水轮机的转轮直径及转速；
D 确定水轮机的最大允许吸出高度和安装高程；
E 绘制水轮机的运转综合特性曲线；
F 绘制水轮机的主要综合特性曲线；
G 确定蜗壳和尾水管的形式及尺寸；
H 选择调速器及油压装置。
8．接力器是，调速柜
A 进行水轮机开机、停机操作，并进行调速器参数的整定
B 调速器的执行机构
C 控制水轮机的主要设备，能感受指令并加以放大
D 控制水轮机调速环（控制环）调节导叶开度，以改变进入水轮机的流量。
E 操作执行机构，使转速保持在额定范围内。
9．水轮机根据调节机构数目不同可分为单调节和双调节，那么混流式水轮机是，切击式水轮机，轴流转桨式是，双击式
A 单调节
B 双调节
五、读图题
1．请写出下列各图转轮的类型。
2．请写出下列水轮机过流部件的名称。
3．请写出下列汽蚀类型
4．请写出下列厂房发电机的布置型式。
六、调速器选型
1．某水电站水轮机的最大工作水头为50m，在最大工作水头下水轮机发出额定出力时的流量为10m3/s，水轮机转轮的标称直径为2.2m，请选择调速器型号
七、简答题
1．反击式水轮机的主要过流部件各有何作用？
2．为什么高水头小流量电站一般采用金属蜗壳，低水头大流量电站采用混凝土蜗壳？3．当水头H，流量Q不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？
4．汽蚀有哪些危害？
5．防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？
6．各类水轮机的安装高程如何确定？
7．单位参数的物理意义是什么？
8．选择水轮机时，水轮机选型原则在主要综合特性曲线上如何体现？
9．如何运用主要综合特性曲线确定原型水轮机的主要参数
10．发电机的布置形式有几种，各适用用于什么条件？
11．水电站中的压缩空气系统有几种，各有什么作用、试举例说明？
12．水电站的油系统中用油有几种？各有什么作用？试举例说明。
13．水电站的水系统包括哪些方面？
八、计算
1．某电站水轮机采用金属蜗壳，最大包角为345○，水轮机设计流量Q○=10 m3/s，蜗壳进口断面平均流速=4m3/s，试计算蜗壳进口断面的断面半径。
2．某水电站采用混流式水轮机，所在地海拔高程为450.00米，设计水头为100米时的汽蚀系数为0.22，汽蚀系数修正值为0.03，试计算设计水头下水轮机的最大吸出高度HS。
3．详细叙述用主要综合特性曲线进行水轮机选型计算的步骤。