水斗式水轮机选型实例
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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 K001
DF01 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。
要想选的有深度,最好从结构啊性能啊各项的综合平衡点来选取。
n11差0.5可能带来很大的变化。
水斗式的难度大致可以这么说:水头越高难度越大,机型越少见难度越高。
选型越偏,难度越大。
下面是地震版的选型软件的地址。
/blog/?70582/viewspace-6242
以下排名不分先后,随意列的顺序。
1
四川甘孜康定梗子水电站鑫安
设计水头496米,单机出力6300千瓦
CJA237-W-122/2×10.5
n11=41 m=11.62
基本合适,可以做成120/2*10.5的,不一定非要选择121 、122、 123这种直径。
2
四川拥玛水电站富源
设计水头425米,单机出力5000千瓦
CJA475-W-135/2×10.5
n11=39.3 m=12.86
m略微有点大了,但是这个水头段选择750转的,强度稍微有点高。
3
云南昆明小清河七级云河
设计水头405米,单机出力12000千瓦
CJA475-W-138/4×11.5
n11=41.14 m=12
n11略高。
4
四川松潘大姓水电站零陵
设计水头419米,单机出力9000千瓦
CJA475-L-135/2×14
n11=39.57 m=9.64 不锈钢的转轮。
个人认为还是选择135/4*10 或者卧式双转轮2-110/2*10比较合适。
5
贵州水城乌图河一级南平
设计水头368 单机出力12000千瓦
CJA475-L-130/2×13
n11=40.66 m=10
个人觉得机器结构上比较勉强,立式的多喷嘴建议m不小于10,且转轮直径不小于130cm。
6
重庆文民电站力达
设计水头184米,单机出力1250千瓦
CJA475-W-110/2×10
n11=40.55 m=11
以小型水斗式、斜击式见长。
出现2喷业绩,不能不说是几十年来的突破和发展。
还有很多小型的厂家的业绩没有罗列,看来传统很多小厂都在引进技术,寻求突破。
7
甘孜州康定县三道桥水电站东风
设计水头485米,单机出力15000千瓦
水机型号:CJA475-L-150/4×11.5
n11=40.87 m=13
东风签下了国内设计的单机最大的四喷,印度的玛拉那二级电站5万千瓦的。
8
云南镇康县打窝电站柳州
设计水头645米,单机出力6300千瓦
CJA475-W-136/2X9
n11=40.16 m=15.11
机器选择的很大,这个机型在这个水头下超发能力惊人,水机只要75%不到的效率就可以达到6300. 而且这个水头是目前A475用的比较高的了,不知道电站实际情况如何。
9
湖北五峰土峪河立崧
设计水头902米,单机出力1600千瓦
CJ105-W-120/1*5
n11=39.96 m=24
机器太小了,m太大了,转轮很难做,加上使用直流喷嘴,这个直喷一定是小巧玲珑。
建议2台做成一台比较好,902 3200 120/1*7 比较合适。
10
康定拉角沟二水立崧
设计水头322米,单机出力9000千瓦
2×CJA475-W-120/2×12
国内早年曾进口过几台卧式双转轮的机器。
50年后,国内终于有厂家开始独立设计卧式双转轮机型了。
适用于若立式机组有点小,选择HL转速又太高。
改机型对我国来说选择的区间在260~350米的6000~10000千瓦之间吧。
11
四川巴郎口昆明
设计水头510米,单机出力48000千瓦
CJA237-L-215/6×16.5
n11=40.8 m=13
要是进口转轮还是取180/6*16比较好。
此型国产的倒是勉强。
12
倮马电站昆明
设计水头596米,单机出力30000千瓦
CJA870-L-198/4×14
n11=40.55 m=14.14
昆明厂很有几个A870的电站,为A870的实际运用提高依据。
可惜无缘得见A870,不知道其性能到底如何。
13
四川烟岗电站重水
设计水头600米,单机出力60000千瓦
CJX-L-165/6×15.6
n11=40.42 m=10.58
进口转轮做这个机型优秀,国产的建议做成500rpm
14
四川凉山昭觉苏巴姑重水
设计水头1175米,单机出力26000千瓦
CJ244-L-188/2×11
n11=41.13 m=17.09
进口转轮吧,国产的不该是这个机型。
目前国内最高水头的电站。
取代天湖电站地位。
具体可参看我的“关于天湖电站二期的思考”。
15
四川大发哈电
设计水头482米,单机出力120000千瓦
CJ520-L-295/6*25.6
这个参数,HL是不二之选,为什么做水斗式呢?反正都进口,还不如进口混流的。
以上20080710修改
下面是2006年的时候写的选型的东西,由于这次编辑版面有限,所以删除了部分例子。
我的博客里面有很多关于水斗式水轮机的东西。
/blog/?uid/70582
水斗式水轮机选型实例
介于最近大家对水斗式的讨论比较多,鄙人采用的选型方法与大家的不一样,但是我一直希望能得到CZH-01(估计他是重水的水斗式专家)的回答,但是一直没有等到,现在就我的方法与大家交流。
望各位互相讨论。
我的方法主要基于程良骏的《水轮机》一书的方法。
具体过程见附件!
实例一:(云南某电站)
设计水头381米,单机出力6000千瓦
1、射流直径=171mm,
当单喷嘴时do=175(建议向上(只能向上)取整为整5或0)(一般射流直径超过14cm就是双了)
当双喷嘴时do=125
(采用那个什么do=545*( )的那个公式,见附件。
水轮机效率按照A237的效率来算,初取88,其实国内除了极少数的少于3个厂家能把A237的真机效率做到88~89,(没有数控来加工整铸转轮))2、转轮直径与射流直径的比值m:
查H-m(或者H-ns-m)的曲线(《水轮机手册》和程良骏的《水轮机》等都有的)可以知道m在380米时约为10(不是一个定值)
3、 D1/do=m (取 do=125)
所以D1 可以初步定为1.25米
在D1=1.25米时的转速为624转,(应在标准转速的5%以内)
则当转速在600转时D1=1.3米(建议取整5或0,便于三化)
反算m=10.4处于一个很经济的m值。
反算n11=40(建议取42以下)
所以该机组为CJA237-L-130/2×12.5 (客户要求取立式机器,其实卧式都好作最最少节省100万的总投资。
另外虽然97年的国标谱上有很多天传所的其他的型号,但是没有237的性能稳定,没有得到广泛的采用。
237经过数千台真机的检验,信的过。
A475也开始广泛的采用。
)
但是该机器的生产厂家实际取了CJA237-L-130/2×13的机型,增大了射流直径,采用16斗的方案。
(采用《水轮机手册》的方法计算水斗数)
水斗数的选取:采用Z=6.67*(m^0.5)是没有科学依据的(另外还有Z=(5.2~5.8)*(m^0.5);Z=(5~6.5)*(m^0.5)等等)。
如果采用这个公式,那么该机器岂不是该有21个以上的水斗了吗?在结构上根本布置不了21斗,就算布置下了那么该机的效率一定非常低。
低了就不说了,最要命的是要断斗。
其实这个“式子”(不能算公式)的提出还远远不如完全按照20斗的模型水斗数来定,所有的都取20斗,相对来说更为科学。
另外也可以说明,由于水斗数的变化,那你还能按照20斗的模型来定“单位流量”吗,很显然,是不行的!这样说吧,众所周知,如果是混流式的水轮机转轮型线,如果你把转轮的叶片数减少1~2片,其他不变,那么转轮的过流量会增加,对效率和强度会有影响,即转轮本身固有的单位流量会变化了!按照习惯的这种思路,水斗式的转轮的水斗数的变化也会引起“单位流量”的变化!(水斗式的水斗数很少会和模型的一样为20斗,绝大多数在15~25斗之间),其中最为关键的一点为混流式是按照反击理论,整个转轮都是泡在水里的,而水斗式只有一部分非完全的泡在水里(约1/3~1/7个转轮)。
如果该机选择CJA237-W-155/2*12.5,500转,在性
能上是等价的(但是机组的造价贵了,m值偏高,强度比130更好),所发出的电也是一样的多的,转轮直径是不影响水斗式的过流能力的。
虽然155时的效率比130时会高一点点,但是是由于其他原因引起的。
实例五:(哈尔滨某电机厂)
额定水头540米,单机出力20000千瓦
1、射流直径=240mm,
当单喷嘴时do=240(建议向上(只能向上)取整为整5或0)(一般射流直径超过14cm就是双了)
当双喷嘴时do=170
当三喷嘴时do=140
当四喷嘴时do=120
2、转轮直径与射流直径的比值m:
m在540米时约为13(不是一个定值)
3、 D1/do=m (取 do=120,140)
所以D1 可以初步定为1.56米; 1.82米
在D1=1.56米时,n11=40时的转速约为600转,
则当转速在600转时D1=1.55米(建议取整5或0,便于三化)
m=12.9,(能计算转轮强度更好)
n11=40
在D1=1.82米时,n11=40时的转速约为510转,
则当转速在500转时D1=1.85米(建议取整5或0,便于三化)
m=13.2
n11=39.8
所以该机器当为CJA237-L-155/4×12
CJA237-L-185/3×14
该厂出于技术等方面的考虑该机器选择了三喷嘴机型,最后将转轮直径定为186cm。
如果仅从理论上来说该机器应该选择CJA237-L-155/4×12 600r/min ,这样整个电站的综合造价会低很多!
实例九:(昆明某电机厂)
额定水头762米,单机出力15000千瓦
(具体步骤同第一个例子)
CJA870-L-185/2×11.5
m=16
n11=40.2
总结:作为初设来说选出初步机型就可以了。
这样说吧,设计院的选型,基本是按照理论来的(除
非你有实际的设计经验),而厂家的选型是综合各方面的因素来考虑的(当然垃圾厂家出外)。
没有必要对水斗数进行计算。
至于转轮的转动惯量啊,最好请教厂家,因为水斗式转轮的重量是很大的,还不到忽略的地步,比如一个2500kw的125/2*13.5的转轮差不多是3吨重!而发电机转子约13吨。
希望我的选型方法能为你带来方便。
请各位在持有怀疑和交流的心情下共同探讨。
该方法经得起“大厂”(重水、哈电、东风、以及重水周围几个私人企业)业绩的验证的。
而小的厂家更多的是考虑通用性,能借就借,能将就,就将就。
或者是根本就是拿个全国统一设计时的样板来查书!书如果做的好倒不说了,关键是那上面的机器一大半都有问题!很多同样的机器在这个电站发的够,而在另外电站就不够了。
发够电,靠的不是效率而基本是“无限制”的增大的过流量!水斗式由于他的特殊,水斗数就算是同样机型也不一样,除非是水头、出力、机型都一样。
最近(2005年)出了一份水斗式水轮机的新理论,各位有兴趣可以找来看看,权作为课外读物吧。