水轮机选型概述
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨一、前言水力发电是一种利用水能转化为电能的清洁可再生能源，在全球范围内具有广泛的应用前景。
中小型水电站是水力发电系统的重要组成部分，其投资成本低、建设周期短、生产稳定可靠等优点，使得其在中国乃至全球水力发电市场上具有较大的发展潜力。
水轮机是中小型水电站的核心设备，其选型与优化对于水电站的运行效率、经济性和可靠性具有重要影响。
本文就中小型水电站水轮机选型与优化进行探讨，并提出一些相关的技术建议。
二、水轮机选型与分类1. 水轮机选型在中小型水电站的水轮机选型过程中，需要考虑到水轮机的流量、水头、装机容量等因素，以确保水轮机可以在水电站的运行条件下实现最佳的发电效率。
选择合适的水轮机型号和参数是确保水电站正常运行的基础。
根据水轮机的结构和工作原理，可以将水轮机分为内嵌式水轮机和外控式水轮机两大类。
内嵌式水轮机直接受到水流作用，其转动部件与水流接触，适用于水流比较稳定的小型水电站；外控式水轮机则通过导流装置调节水流作用力，可以适应水流波动较大的水电站。
三、水轮机优化1. 流道优化水轮机的流道是保证水轮机高效运行的关键部位。
通过对水轮机流道进行优化设计，可以减小流体的能量损失，提高水轮机的效率。
常见的流道优化措施包括改善流道内部的曲率、加装导流板、增加水流的扰流装置等。
2. 叶轮优化叶片是水轮机的动力转换部件，其叶片的设计与优化对于水轮机的性能具有重要影响。
采用现代流体动力学的分析方法，结合流场模拟和试验验证，可以实现叶轮的优化设计，提高水轮机的效率和稳定性。
3. 轴系优化水轮机的轴系部分包括轴承、密封装置、联轴器等组件，其设计与选型对于水轮机的安全可靠运行至关重要。
通过优化轴系的设计，可以减小机械损耗，提高水轮机的传动效率。
2. 运用现代流体动力学的分析方法，对水轮机的流道和叶轮进行优化设计，提高水轮机的效率和稳定性。
3. 注意水轮机轴系的设计与选型，确保水轮机的安全可靠运行。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨水轮机是水电站的核心设备，它的选型和优化对于水电站的运行和发电效率具有重要影响。
本文将探讨中小型水电站水轮机的选型和优化问题。
中小型水电站的水轮机选型主要涉及到如下几个方面的因素：流量、落差、装机容量、负荷特性、水轮机类型等。
首先是流量问题。
水电站的流量可以通过对水库水位的监测和测算来得到，根据流量的大小来选择合适的水轮机类型。
一般来说，中小型水电站可以选择混流式和轴流式水轮机，这两种水轮机对于泄洪流量和低水位运行有较好的适应性。
其次是落差问题。
落差是指水电站下游水位与上游水位之差，也可以通过水库水位的监测和测算得到。
落差越大，水轮机的转速越高，可以选择高速水轮机；落差较小，则可以选择低速水轮机。
再次是装机容量问题。
装机容量是指水轮机的发电能力，一般以兆瓦为单位。
水电站的装机容量既要考虑水资源的利用情况，又要考虑电网负荷需求和经济性。
对于中小型水电站来说，装机容量一般在几十兆瓦到几百兆瓦之间。
负荷特性是指水轮机在不同负荷下的性能特点。
水电站在运行过程中，负荷会有所变化，因此水轮机在不同负荷下的效率、功率因数等性能指标都需要考虑。
最后是水轮机类型的选择。
常见的水轮机类型有混流式水轮机、轴流式水轮机、斜流式水轮机等。
中小型水电站一般可以选择混流式和轴流式水轮机，这两种类型的水轮机具有结构简单、效率高等优点。
对于中小型水电站水轮机的优化，可以从以下几个方面考虑。
首先是提高水轮机的效率。
通过优化水轮机的叶片形状、流道设计等技术手段，来提高水轮机的效率，减少能量损失。
其次是提高水轮机的可靠性和稳定性。
中小型水电站一般是地理条件较为复杂的山区，水轮机的可靠性和稳定性是至关重要的。
通过改进水轮机的结构和材料，提高其抗冲蚀性和耐磨性，来增强水轮机的可靠性和稳定性。
对于中小型水电站的运行和维护管理也需要进行优化。
及时进行设备巡检和维护保养，提前发现和解决问题，保证水轮机的正常运行。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨水轮机是一种将水能转化为机械能的设备，被广泛应用于中小型水电站。
水轮机的选型与优化对于水电站的建设和运行具有重要意义。
本文将探讨中小型水电站水轮机选型与优化的相关问题，以期能够为该领域的研究和应用提供一定的参考。
一、中小型水电站水轮机的类型及选型原理中小型水电站的水轮机主要包括水轮式、混流式和斜流式等几种类型。
水轮机的选型需考虑到水轮机的叶轮叶片受流体力和引力作用而呈现的流动状态，并以流体动力学为基础，采用数值模拟或实验研究方法，结合实际工况及设备特性，选取最佳水轮机类型。
水轮机的选型主要受以下几个方面因素的影响：1.水电站的水头、流量和发电需求：水头和流量是水轮机的设计参数，需根据水电站的具体情况确定。
发电需求包括对水轮机的输出功率和效率的要求。
2.水力特性和流体动力学：不同类型的水轮机在不同水头和流量条件下有不同的效率和特性，需要根据水力条件确定最佳的水轮机类型。
3.水电站的地质和地形条件：地质和地形条件直接影响水轮机的安装和维护，需要选择适合实际条件的水轮机类型。
4.经济性和可靠性：水轮机的选型需考虑到其投资和运行成本，以及设备的可靠性和维护便捷性。
在确定了水轮机类型后，还需要进行水轮机参数的优化设计，以最大限度地提高水轮机的效率和性能。
二、中小型水电站水轮机性能的优化设计水轮机的性能优化设计主要包括叶轮、导叶和转子等部件的形状和结构优化，以及水轮机的调速和调节系统等方面。
性能优化设计的目标是提高水轮机的效率、稳定性和可靠性，降低设备成本和维护成本。
1.叶轮和导叶的形状和结构优化：叶轮和导叶是水轮机最关键的部件，其形状和结构对水轮机的性能有着重要影响。
通过数值模拟和实验研究，可以优化叶轮和导叶的外形曲线、叶片倾角和出口角等参数，以提高水轮机的水动力性能。
2.转子的结构优化：转子是水轮机的旋转部件，其结构参数和材料对水轮机的稳定性和可靠性有着决定性的影响。
优化转子的结构设计，可以减小转子的惯性力和扭矩，提高水轮机的响应速度和调速性能，降低设备运行中的振动和噪音。
(精品)水轮机特性及选型
n1
nD1 H
n n H D1
N1
N D12 H 3/ 2
N N1D12 H 3/ 2
❖ 单位参数是同轮系水轮机的“代表”参数，Q1'，n1' 表示水轮机的运行工况
❖ 同型号的水轮机在相似工况下的单位参数为常数，不 同工况下单位参数分别为一常数(工况不同，单 位参数不同)
❖ 在最优工况下的单位参数——最优单位参数， (Q‘10, n’10, N‘10)，代表该轮系水轮机的工作性能。
容积效率：缝隙 机械效率；部件之间的摩擦 水力效率：粗糙度，水流粘滞力，流场
（沿程损失，局部损失）
第三节 水轮机的效率换算与单位参数修正
二、水轮机效率换算经验公式
1、最优工况下的效率修正
1963年国际电工委员会推荐的公式：
混流：max 1 (1 M max)5
D1M D1
4-33
轴流：max
和出力各为多少？（假定原型与模型效率相 等）
相似率解决的问题： 同轮系水轮机的模型、原型参数换算
未解决的问题： 1. 不同轮系水轮机的性能比较 2. 同轮系水轮机不同工况性能比较？不同尺寸水轮
机性能比较？
需要有一个统一标准
二、单位参数
将模型试验成果按相似率转化为D1M=1m， HM=1m标准情况下的参数—单位参数，
D21M
hH hM H
M
2
P
或
NM
D12M (H MsM )3/2 jM
N
D12 (Hs )3/2 j
C
❖ 效率问题： 效率未知 三个效率怎样分开？
假定：相等 实际: 原型效率大于模型效率，需修正)
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨水电站的水轮机选型与优化是一个关键的环节，它直接影响到水电站的发电效率和经济效益。
本文将从水轮机的选型原则、水轮机的类型与特点、水轮机的优化等方面对中小型水电站水轮机的选型与优化进行探讨。
一、水轮机的选型原则水轮机的选型原则主要包括选择合适的装机容量、符合水头和流量条件、适应水力发电的要求等。
1.选择合适的装机容量中小型水电站通常装机容量较小，因此选择合适的装机容量是非常重要的。
一方面，要根据水资源条件、装机容量与水头的关系等因素进行合理的匹配，避免装机容量过大或过小导致发电效率低下；还要考虑电网需求和发电经济性等因素，选择合适的装机容量。
2.符合水头和流量条件水轮机的工作性能受到水头和流量的限制，因此在选型过程中必须考虑水头和流量条件。
一般来说，根据水轮机的闸门控制方式，可以区分为常规型和调节型：常规型水轮机适用于水头和流量变化较小的情况，而调节型水轮机适用于水头和流量变化较大的情况。
根据实际情况选择符合水头和流量条件的水轮机，可以使水电站的发电效率达到最优化。
3.适应水力发电的要求水轮机在选择时还需要考虑适应水力发电的要求，如安全可靠性、运行稳定性、运行维护便捷性等。
水轮机应具备良好的适应性，能够满足水力发电的需要，并具备较高的经济效益。
二、水轮机的类型与特点根据运行原理和结构特点，水轮机主要分为水轮发电机组和涡轮发电机组两大类。
根据叶轮的形状，又可分为斜流水轮机、径流水轮机和混流水轮机等。
1.水轮发电机组水轮发电机组主要由水轮机、发电机和辅助设备等组成，其主要特点包括结构简单、运行稳定、安全可靠等。
水轮机采用分配器或喷管导水，利用水的能量来驱动水轮机转动，再通过轴向流导叶或斜流导叶的作用，将水能转化为机械能，驱动发电机转动进行发电。
三、水轮机的优化水轮机的优化主要包括叶轮型式的选择、叶轮流道的设计和调整、水轮机性能的优化等方面。
1.叶轮型式的选择根据实际需求和水资源条件，选择合适的叶轮型式非常重要。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨水轮机是水电站发电的核心设备之一。
中小型水电站的水轮机的选型与优化是水电站项目建设中一个重要而复杂的问题。
本文将从水轮机类型选择、参数优化以及经济性分析等方面进行探讨。
1. 水轮机类型选择中小型水电站适用的水轮机类型主要有斜流式水轮机、混流式水轮机和轴流式水轮机。
斜流式水轮机适用于水头较高的水电站，转速较高，但效率相对较高；混流式水轮机适用于水头中等的场所，转速较低，但效率相对较高；轴流式水轮机适用于水头较低的场所，转速较低，但输出功率相对较高。
根据具体的水头和流量条件，选取合适的水轮机类型，以提高水电站的发电效率。
2. 水轮机参数优化水轮机参数优化是指在一定的水头和流量条件下，通过调整水轮机的各项参数，使水轮机运行更加稳定和高效。
主要涉及到叶片形状、角度、数量以及导叶和水轮机的流道设计等方面。
通过数值模拟和实际试验，优化水轮机参数，可以提高水轮机的效率和运行的稳定性，进而提高水电站的发电效益。
3. 经济性分析在进行水轮机选型和优化时，还需要进行经济性分析，确定最佳方案。
经济性分析主要包括投资回收期、净现值、内部收益率等指标。
通过对不同水轮机方案的经济性指标进行计算和比较，选取具有较低投资回收期、较高净现值和内部收益率的方案，以保证水电站项目能够盈利并获得较好的经济效益。
中小型水电站的水轮机选型与优化是一个复杂而重要的问题。
通过合理选择水轮机类型，优化水轮机参数，并进行经济性分析，可以提高水电站的发电效率和经济效益。
根据具体情况，还应考虑环境保护和可持续发展等因素，综合考虑各种因素，选择最佳的方案。
第六章 水轮机的选型设计
3、选择水轮机主要参数计算
4、计算各方案的吸出高度 H s
5、绘制各方案的运转综合特性曲线
6、确定各方案的安装高程 安
7、各方案分析比较
8、结论
§6-3 反击式水轮机主要参数计算
主要介绍最常见的用模型综合特性曲线选择 参数的方法，基于几点考虑：
①原、模型水轮机满足相似条件，因此，可 用相似公式计算原、模型水轮机主要参数。
9.81Q11H 2
P 式中: ----水轮机的额定出力，单位kW。P Pf f
其中 Pf 为同步发电机额定容量； f 为发电机效
率，中小型 f 95% ~ 96% ，大中型 f 96% ~ 98%
H ----水轮机的设计水头，单位m。
Q11 ----设计工况下的单位流量
对HL式和ZD式水轮机，采用模型最优单位
转速 n110M 与模型出力限制线交点的单位流量值
；对ZZ式水轮机，由于无出力限制线，出力受
气蚀的限制，故选用小于型谱推荐的 Q11 值。
----水轮机效率，可按单位流量取值点的
模型效率 M ，先初略加上1%---3%的效率修正
值进行计算。待求出 D1 后，再按转轮直径标 准系列取与之接近的标准直径（见课本P17)。
转速所包含的区间，这个区间就是原型水轮机的
工作范围。若这个区间在模型综合特性图上处于
高效率区，则说明原型水轮机工作范围理想，所
选参数配合合理。
初选水轮机基本参数表
台数Z
P Pf Z f
D1
P
3Hale Waihona Puke 9.81Q11H 2标准直径
max
1 1 M max
5
D1M D1
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨水轮机是水力发电机组的核心组件，对于水电站的发电效率和经济效益具有重要影响。
水轮机选型与优化是建设中小型水电站的关键环节之一。
本文将从水轮机的选型原则、水轮机的优化设计以及水轮机选型与优化实例等方面进行探讨。
一、水轮机选型原则水轮机的选型原则主要包括：水电站的水能资源条件、投资成本和效益、效率和可靠性等。
具体包括以下几个方面：1. 水能资源条件水轮机的选型需要考虑水电站的水能资源条件，包括水头、水流量和水质等因素。
水头决定了水轮机的选型类型，高水头适合采用斜流式和混流式水轮机，低水头适合采用轴流式和螺旋桨式水轮机；水流量决定了水轮机的选型容量，大流量适合采用大容量水轮机，小流量适合采用小容量水轮机；水质决定了水轮机的选型材料，有些水质较腐蚀或含有颗粒物质的场合需要选用耐腐蚀材料或加装过滤装置。
2. 投资成本和效益水轮机的选型还需考虑投资成本和效益的平衡。
一方面，投资成本包括水轮机本体的价格和安装调试费用等，需与水电站的建设和运行费用相匹配。
效益包括水轮机的发电效率和运行可靠性等。
发电效率高的水轮机可以提高水电站的发电量，进而增加经济效益；运行可靠性高的水轮机可以减少维护和故障处理的费用，进一步提高经济效益。
3. 效率和可靠性水轮机的选型需考虑其效率和可靠性。
水轮机的效率是指水能转化为电能的比例，高效率的水轮机可以提高发电量。
水轮机的可靠性是指水轮机长期运行的稳定性和可靠性，高可靠性的水轮机可以减少停机维修的次数和时间，提高发电效益。
二、水轮机优化设计水轮机的优化设计主要包括流道设计、叶片设计和内部流场分析等。
1. 流道设计流道设计是水轮机优化设计的核心内容，它直接影响水轮机的发电效率和水能利用率。
流道设计需要考虑水轮机的水能资源条件，选择合适的流道类型（如斜流式、混流式、轴流式等）；还需考虑流道的流速、压力和转矩等参数的调整，以最大限度地提高水能转化效率。
2. 叶片设计叶片设计是水轮机优化设计的重要环节之一，它直接影响水轮机的水流动力学性能。
水轮机选型方法介绍
2、专题研究法 对特别重要的工程或特别大型的水电站，为
了获得最优设计效果，根据水电站的具体参数 ，进行专门设计，但所需时间和费用高。
3、查系列范围图法 根据水电站的水头范围和单机出力，在系列
应用范围图中查出适应的型号，以及对应的转 轮直径、转速及吸出高度。当有两种机型可供 选择时，一般选用较大的直径。
3、机组台数与运行效率的关系
Z0↑→平均效率↑ (1) 担任基荷时：出力变化小，流量变化稳定，可
用较少的台数，使水轮机可以在较长时间内以最 优工况运行，其平均效率也比较高。
(2) 担任峰荷时：出力变化幅度大，应该选用较多 的台数，以增加其运行灵活性，提高整体运行效 率。
(3) 对于轴流定浆和混流式水轮机，可以选用较多 的台数，而对于轴流转浆式水轮机因其调节性能 好，可以选用较少的机组。
σz为水轮机装置的汽蚀系数。
2、η的修正计算 查综合特性曲线得出ηMmax，换算得出ηmax。
△η=ηmax-ηMmax-ε1-ε2
ε1=1%~2%(表示工艺水平)，ε2=1%~3%(表示异 形部件，即原型水轮机和模型水轮机的蜗壳和 尾水管不一样)
如η=ηM+△η，系列水轮机应用范围
4、采用套用机组 根据目前国内设计、施工和运行的电站资料，
在特征水头相近、N单适当，经济技术指标相近时 ，优先套用已经生产过的机组，这样可以节省设 计时间、尽早供货、提前发电。
5、直接查产品样本 直接查设备厂家的产品样本，适用于小型电站。
6、统计分析法 对大量已建水电站的参数进行统计，得出水轮机
绘出F = f(Φ)直线。
(6) 根据φi确定Fi、Ri及断面尺寸，绘出平面单线图。
第五节 尾水管的型式及其主要尺寸
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨随着经济和技术的发展，水电站的建设越来越普遍。
作为水电站的重要设备之一，水轮机的选型和优化显得至关重要。
水轮机的选型需要考虑多个因素，如水轮机的类型、径流条件、机组容量、水头、转速和负荷特性等。
水轮机的类型有水轮式水轮机和斜流式水轮机，其中水轮式水轮机适合于高水头和小机组容量，而斜流式水轮机适合于低水头和大机组容量。
在某些情况下，还需要考虑选择混流水轮机和轴流水轮机等其他类型的水轮机。
径流条件是指水轮机可以利用的水流量和水头，是选择水轮机时最基本的因素。
机组容量是指水轮机的发电能力，通常以标准条件下的额定功率来表示。
水头是水轮机的转动力，通常由水库与水轮机之间的水位差决定。
转速是指水轮机的转速，可以根据机组容量和水头来确定。
负荷特性是指水轮机在不同负荷下的工作特性。
在选型时，需要综合考虑各种因素，选择最适合的水轮机类型和规格。
同时，在水轮机的运行过程中，还需要不断优化、调整和升级。
具体来说，可以通过以下几个方面进行优化：1. 水轮机的调整。
可以根据不同的运行状态，调整水轮机的进口流量，来提高水轮机的效率。
2. 涡轮叶片的修整。
沉积物和腐蚀物等会影响涡轮叶片的工作效率，可以通过定期清洗和修整叶片来提高水轮机的效率。
3. 轴承和密封的维护。
水轮机的轴承和密封件的状态直接影响水轮机的效率和寿命。
可以定期检查和维护，保证轴承和密封件的良好状态。
4. 环境保护。
水轮机的运行过程中会产生噪音、振动和排放物，需要采取措施减少对环境的影响。
总之，水轮机的选型和优化是水电站建设和运行过程中必不可少的环节。
需要根据实际情况，选择最合适的水轮机类型和规格，并且进行定期维护和优化，以确保水轮机的高效稳定运行。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站的水轮机选型与优化是水电站设计中至关重要的环节。
水轮机的选型与优化直接关系到水电站的发电效率和经济效益。
水轮机的选型是指根据水电站的水头、流量以及其他相关参数来选择适合的水轮机类型。
一般而言，中小型水电站常使用的水轮机类型有混流式水轮机、轴流式水轮机和斜流式水轮机等。
混流式水轮机具有流量范围广、效率高、运行平稳等优点，适用于水头较低、流量较大的水电站。
而轴流式水轮机适用于水头较高、流量较小的水电站，其优点是结构简单、启闭特性好。
斜流式水轮机结构相对复杂，但由于其适应性强、效率高，因此在中小型水电站中也得到了广泛应用。
水轮机的选型还需要考虑到水轮机的调节性能和启闭性能。
调节性能是指水轮机对于水电站负荷变化的适应能力，启闭性能是指水轮机的启闭速度和启闭损失。
水轮机的调节性能和启闭性能直接关系到水电站的运行稳定性和响应能力。
优化是指在水轮机选型的基础上，通过改善水轮机的结构和性能来提高水轮机的运行效率。
优化可以从水轮机的流线型设计、材料选择以及附件配套等方面入手。
流线型设计是优化中一个重要的方面。
优化水轮机的流线型设计可以通过减小流阻、减小损失、提高扬程等方式来提高水轮机的效率。
材料选择是优化中另一个重要的方面。
水轮机的材料选择要考虑到其抗腐蚀性、耐磨性、强度等特性，以保证水轮机的长期稳定运行。
附件配套是指水轮机的辅助设备，如发电机、控制系统等的优化，以保证水轮机的正常运行。
水轮机选型手册说明
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。
四、机组台数及单机容量的选择
已知总装机容量(=Z0×N单)，N单不同，D1、n 、Hs、η
均不同。 1、机组台数与机电设备制造的关系
N总一定，Z0多→N单↓→尺寸（D1）小→制造运输容 易→造价高(单位千瓦耗材多、制造量大)。 所以一般选用较大的N单。 2、机组台数与电站投资的关系 Z0多→单位千瓦投资↑→阀门、调速、管道、辐设、 电气等增加→厂房尺寸增加。 N单↓→D1↓→尾水管高度低→开挖少→投资少
2、专题研究法 对特别重要的工程或特别大型的水电站，为
了获得最优设计效果，根据水电站的具体参数， 进行专门设计，但所需时间和费用高。
3、查系列范围图法 根据水电站的水头范围和单机出力，在系列
应用范围图中查出适应的型号，以及对应的转轮 直径、转速及吸出高度。当有两种机型可供选择 时，一般选用较大的直径。
1. 有较好的能量特性，在额定水头下能保证发出额 定出力，额定水头以下的机组受阻容量小，水电 站全厂机组平均效率高。
2. 性能要与水电站的整体运行方式和谐一致，运行 稳定，可靠灵活。有良好的抗空蚀和抗磨损性能， 对多泥沙河流的电站更应如此。
3. 结构设计合理，便于安装与操作、检修与维护。 4. 选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好
各参数之间的统计关系，再根据本电站的参数选择。
六、反击式水轮机主要参数的确定
确定了水轮机的型号后，再计算水轮机的主 要参数： 转轮直径D1，转速n、吸出高Hs。
D1、n应该满足：在Hr下，发出Nr；在Hav时， η最高。
ZZ440系列水轮机应用范围
4、采用套用机组 根据目前国内设计、施工和运行的电站资料，在
水轮机的选型设计说明
水轮机的选型设计水轮机选型时水电站设计的一项重要任务。
水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的功能经济指标及运行稳定性，可靠性都有重要影响。
水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式，功能参数，水工建筑物的布置等，并考虑国内外已生产的水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟选若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数。
一：水轮机选型的内容，要求和所需资料1：水轮机选择的内容（1）确定单机容量及机组台数。
（2）确定机型和装置型式。
（3）确定水轮机的功率，转轮直径，同步转速，吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。
对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等。
（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线。
（5）估算水轮机的外形尺寸，重量及价格。
wertyp9ed\结合水轮机在结构、材质、运行等方面的要求，向制造厂提出制造任务书。
2.水轮机选择的基本要求水轮机选择必须要考虑水电站的特点，包括水能、水文地质、工程地质以及电力系统构成、枢纽布置等方面对水轮机的要求。
在几个可能的方案中详细地进行以下几方面比较，从中选择出技术经济综合指标最优的方案。
（1）保证在设计水头下水轮机能发生额定出力，在低于设计水头时机组的受阻容量尽可能小。
（2）根据水电站水头的变化，及电站的运行方式，选择适合的水轮机型式及参数，使电站运行中平均效率尽可能高。
（3）水轮机性能及结构要能够适应电站水质的要求，运行稳定、灵活、可靠，有良好的抗空化性能。
在多泥沙河流上的电站，水轮机的参数及过流部件的材质要保证水轮机具有良好的抗磨损，抗空蚀性能。
（4）机组的结构先进、合理，易损部件应能互换并易于更换，便于操作及安装维护。
（5）机组制造供货应落实，提出的技术要求要符合制造厂的设计、试验与制造水平。
（6）机组的最大部件及最重要部件要考虑运输方式及运输可行性。
3.水轮机选型所需要的原始技术材料水轮机的型式与参数的选择是否合理、是否与水电站建成后的实际情况相吻合，在很大程度上取决于对原始资料的调查、汇集和校核。
水轮机的选型设计
水轮机的选型设计
首先，选型设计需要考虑水资源情况。
包括水流量、水头、流速等因素。
确定的水资源情况可以通过多年的水文资料、水文观测和实地调查等
方式获得。
水资源情况的精确测定对于选型设计的准确性具有重要意义。
其次，选型设计需要考虑工程项目的要求。
包括发电容量、发电效率、机组可靠性、运行稳定性、启闭机构、自动调节装置等方面的要求。
在满
足工程项目要求的基础上，尽量提高水轮机的效率和可靠性，减少发电设
备的故障率和停机时间，提高水轮机的经济性。
然后，选型设计需要考虑水轮机的技术指标。
包括水轮机的额定功率、转速、轮径、转矩、效率等参数。
这些指标与水资源情况和工程项目要求
有密切关系。
在确定水轮机的技术指标时，需要平衡各项指标之间的关系，并综合考虑各个方面因素的影响。
最后，选型设计需要进行经济性考虑。
在满足水资源情况、工程项目
要求和技术指标的基础上，要综合考虑水轮机的造价、运维成本、发电收
益等因素，以达到经济合理的选型。
选型设计不仅要考虑现有的水轮机型号和参数，还要根据工程要求和
技术进步的需要，进行改造和创新。
通过采用新材料、新工艺、新技术等
手段，进一步提高水轮机的效率和可靠性，降低水轮机的运维成本，提高
水轮机的经济性。
总之，水轮机的选型设计是一个复杂而重要的工作。
需要综合考虑水
资源情况、工程项目要求、技术指标和经济性等因素，并进行相应的设计
和改进。
只有经过科学合理的选型设计，才能获得满足工程需求和经济效
益的水轮机。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨水电站是利用水流能力将水能转换为电能的设施。
而水轮机则是水电站最核心的装置，用于将水流的动能转换为机械能，驱动发电机发电。
水轮机的选型与优化对于水电站的高效发电和经济运行至关重要。
本文将对中小型水电站水轮机的选型与优化进行探讨。
在水轮机的选型方面，首先需要考虑的是水轮机的类型。
常见的水轮机类型有水轮涡轮机、混流水轮机、螺旋水轮机等。
在选择水轮机类型时需要考虑以下几个因素：1.水资源特点：包括水流量、水头、水质等因素。
不同类型的水轮机适合的水资源特点不同，需要根据实际情况进行选择。
2.发电机容量：水轮机的转速和功率输出与发电机容量相关，需要根据发电机的容量要求来选择水轮机。
3.水轮机效率：水轮机的效率是衡量其性能优劣的重要指标，应选择效率高的水轮机类型。
4.水轮机的可靠性与维护成本：水轮机的可靠性和维护成本也是选择水轮机的考虑因素之一，需要选择可靠性高、维护成本低的水轮机类型。
在确定水轮机类型后，还需要进行水轮机的具体参数选型。
具体参数选型包括水轮机叶轮直径、叶轮材料、导轮角度等。
这些参数的选取需要综合考虑水资源特点、发电机容量、水轮机效率等因素，以达到最佳的发电性能。
水轮机的优化也是提高水电站发电性能、降低运行成本的重要手段。
水轮机的优化可以从以下几个方面进行：1.水轮机的结构优化：包括叶轮形状、导轮形状、叶轮布局等方面。
通过优化水轮机的结构可以提高其效率、减小水力损失。
2.运行调控优化：包括水轮机的启闭机构、调速装置等优化。
通过优化水轮机的运行调控装置，可以实现快速启停、灵活调速，提高水电站的响应速度和调度能力。
3.节能优化：通过优化水轮机的工作方式和运行参数，提高水能的利用效率，减少能量损失。
水轮机的选型和优化需要充分考虑水资源特点、发电要求等因素，以实现水电站的高效发电和经济运行。
在进行水轮机选型和优化的过程中，可以借助计算机模拟和仿真技术，通过建立数学模型来优化水轮机的参数和结构，以实现最佳的发电性能。
水轮机选型设计
目录第一章基本资料 (2)1.1水轮机选择的内容 (2)第二章水能计算与相关曲线的绘制 (3)2.1水能计算 (3)2.2相关曲线的绘制 (7)第三章机组台数和单机容量的确定 (8)3.1水轮机选型方案初定 (8)3.2确定水轮机选型方案 (8)第四章水轮机基本参数的计算 (13)4.1水轮机转轮直径的计算 (13)4.2水轮机效率的计算 (13)4.3水轮机转速的计算 (13)4.4水轮机设计流量的计算 (14)4.5水轮机几何吸出高度的计算 (14)4.6飞逸转速的计算 (16)第一章基本资料水轮机的选型是水电站设计中的一项重要任务。
水轮机的型式与参数选择的是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性有重要的影响。
水电站水轮机的选择工作，一般是根据水电站的开发方式、动能系数、水工建筑物的布置等，并参照国内已生产的水轮机转轮参数及制造厂的生产水平，拟选出若干个方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳型式与参数1.1水轮机选择的内容水轮机选型设计包括以下基本内容：（1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量；（2）选择水轮机的型号及装置方式；（3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数；（4）绘制水轮机的运转特性曲线；（5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的外形尺寸、重量和价格；（6）选择调速设备；（7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件；（8）对电站建成后水轮机的运行、维护提出建议。
第二章水能计算与相关曲线的绘制2.1水能计算根据所给原始资料，通过水能计算可以得到相应数据下的装机容量、发电量登各种参数，并将所得数据记录于表2-1中。
（1）水头HH=Hg-△h…………………………………（2-1）式中Hg——水电站毛水头，m；△h——水电站引水建筑物中的水力损失，m。
将计算结果录入表2-1第⑪列中。
第5章 水轮机选型
三、分类： 分类：
我国1974年颁发《反击式水轮暂行系列型谱》包括： 我国1974年颁发《反击式水轮暂行系列型谱》包括： 1974年颁发 附录1中附表1 附录1中附表1-1 附录1中附表1 附录1中附表1-2 附录1中附表1 附录1中附表1-3
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水轮机转轮系列型谱是对水轮机转轮型号与其主要参数的一种规定， 水轮机转轮系列型谱是对水轮机转轮型号与其主要参数的一种规定，它 是对水轮机转轮型号与其主要参数的一种规定 列出在一定水头范围内应采用何种转轮型号，和该型号转轮的主要参数； 列出在一定水头范围内应采用何种转轮型号，和该型号转轮的主要参数；
二、意义： 意义：
我国1974年颁发《反击式水轮暂行系列型谱》包括： 我国1974年颁发《反击式水轮暂行系列型谱》包括： 1974年颁发 附录1中附表1 附录1中附表1-1 附录1中附表1 附录1中附表1-2 附录1中附表1 附录1中附表1-3
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第一章 水轮机概论
§5.2
水轮机选型
一、型谱（标准系列）定义： 型谱（标准系列）定义：
5.1 水轮机系列型谱 5.2 选型设计概述
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第一章 水轮机概论
§5.1
水轮机系列型谱
一、型谱（标准系列）定义： 型谱（标准系列）定义：
水轮机转轮系列型谱是对水轮机转轮型号与其主要参数的一种规定， 水轮机转轮系列型谱是对水轮机转轮型号与其主要参数的一种规定，它 是对水轮机转轮型号与其主要参数的一种规定 列出在一定水头范围内应采用何种转轮型号，和该型号转轮的主要参数； 列出在一定水头范围内应采用何种转轮型号，和该型号转轮的主要参数；
第五章 水轮机选型(第四组)
2、原则 (1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力 系统技术条件，电站总体布置)。 (2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短 工期，提前发电 (3)、提高水电站总效率，多发电 (4)、便于管理、检修、维护，运行安全可 靠，设备经久耐用 (5)、优先考虑套用机组
3、内容
(1)、确定机组台数及单机容量 (2)、选择水轮机型式（型号） (3)、确定水轮机转轮直径D1、n、Hs、Z a；Z0、d0 (4)、绘制水轮机运转特性曲线 (5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾 水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择 (6)、根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构 上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制 造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作 为进一步设计的依据。
4、机组台数与电站运行维护工作的关系 （1）台数多，运行灵活，事故影响小， 但同时增加了事故的几率，也增加了管理 人员、提高了运行费，所以不宜采用过多 的台数。 （2）总之，一般应采用较大的N单，较少 的台数，但一般至少应选2台，少数情况 下可选1台。中大型电站一般选4~6台，根 据机组的制造水平和装机容量也可以选用 更多的台数。
n 1 M nD 1 H n 1
2、在模型综合特性曲线上，作 ，交点一组（η M，Q1）则原型： η =η M+△η ，
3、作曲线η ～N曲线
4、分析： 1)、η =0，N≠0，说明空载时，水轮机消 耗△Nx，维持在额定转速下空转。 2)、c点：η max；d点：Nmax；e点：5% Nmax，出力限制。 ZD：曲线陡，高效率区范围窄。偏离最 优工况后，效率急剧下降； ZZ：高效率区范围宽，η 变化平稳，适 用 承担负荷变化大而频繁； HL：变化较大，η 较ZZ窄。
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。
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨水轮机作为水力发电设备的核心部件，其选型与优化直接影响到水电站的发电效率和经济效益。
本文将探讨中小型水电站水轮机的选型和优化设计。
一、水轮机选型水轮机的选型需考虑以下因素：1.水头水头是指水从水库或山里流出后，到水轮机水门前形成的水压。
根据水头的高低不同，分为高、中、低三种水头，不同水头的选择将直接决定水轮机的类型和参数。
2.水量水量是指单位时间内通过水轮机的水量，一般以流量来衡量。
水量的大小决定着水轮机的叶轮直径大小，也直接关系到水轮机的转速和输出功率。
3.水质水质包括水的温度、悬浮物、氧化物等因素，对水轮机的选型和运行稳定性有着直接的影响。
一般来说，当水中含有较多悬浮物时，采用简单结构的水轮机更为合适，而当水质较好时可以采用复杂结构的水轮机，以提高发电效率。
二、水轮机优化水轮机的优化主要包含以下几个方面：1.叶轮优化叶轮是水轮机的主要部件之一，其形状、数量、材料以及叶片的角度对于水轮机整体效率有着重要的影响。
一般来说，采用紧凑型叶轮可提高水轮机效率。
此外，还可以通过优化叶轮进出口流道设计，进一步提高水轮机的效率，减少流阻。
2.转速优化水轮机的转速对于水轮机的效率有着关键的作用。
一般来说，水轮机的最佳转速应该和输电线路的最佳转速保持一致。
在适当的情况下，也可以通过变速调节或者增加水轮机数量来提高水轮机的效率。
3.安装调试水轮机的安装调试工作也对于其运行效率有着密切的关系。
一般来说，在安装水轮机时需要注意水轮机的水平安装、泄水水平角度调节、进水管道长度要求等等。
调试完成后还需要进行负荷测试和效率测试等工作，以验证水轮机的性能。
综上所述，对于中小型水电站的水轮机选型和优化设计，需要从水头、水量、水质等因素出发进行考虑，同时优化叶轮和转速，以及从安装调试等方面提高水轮机整体效率。
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第一节选型设计概述
水轮机的选型设计是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果直接关系到水电站的机组能否长期运行、投资的多少、经济效益的高低。
它是根据水电站设计部门提供的原始资料及参数，选择合理的水轮机型号和计算水轮机的各种性能参数。
一般情况下，先根据水电站的类型、动能计算以及水工建筑物的布置等初选若干个方案，然后进行技术经济比较，再根据水轮机的生产情况和制造水平，最后确定最佳的水轮机型号及尺寸。
2.2.1水轮机选型的任务
水轮机选型的主要任务如下；
(1)确定电站装机台数及单机功率；
(2)选择机组类型及模型转轮型号；
(3)确定机组的装置方式；
(4)确定转轮直径、额定转速、飞逸转速；
(5)计算所有运行水头和功率下水轮机的效率和吸出高度值，绘制水轮机运转综合特性曲线；
(6)轴向水推力的计算；
(7)调节保证计算；
(8)辅助设备的选择；
(9)计算水轮机的外形尺寸，估算重量及其价格；
上述内容为水电站水轮机初步设计的一部分，水电站初步设计还包括水轮机的通流部件的设计、如蜗壳、座环、导水机构、尾水管等的初步计算及初
步绘制水轮机剖面图等。
2.1.3水轮机选型的原则
水轮机选型设计计算是水电站设计中的一项重要任务，其计算结果对水电站的投资、建设速度和发电量以及水电站的经济效益都有很大的影响。
水轮机的选型并不是简单地查阅产品目录，从现代水轮机的选型设计计算来看，它是一门系统工程学，要在电站水能资源综合利用、制造、运输、安装、土建电力用户、运行方式等诸多技术经济因素中寻求最佳方案。
水轮机选型设计的一般原则如下：
①所选水轮机要具有较高的能量特性。
不仅要选择额定工况下max η较高的水轮机转轮型号，而且还要根据水轮机的工作特性曲线，即()f N η=及()f H η=曲线，选择平均效率η最高的水轮机型号，使水轮机在负荷和水头变化的情况下具有最高的平均运行效率。
②所选水轮机不仅要具有良好的空蚀性能，还要有较好的工作稳定性能，运行要灵活、平稳、安全和可靠。
③所选水轮机的尺寸应较小，结构要合理、先进，便于运输、安装、运行及检修。
④转轮选择比较时，应尽可能选用s n 较高的水轮机，这样转速较高，相应
的
机组尺寸就小，并且使所选的水轮机经常在最优区运行。
选择转轮参数时应该使11n 值稍高于110n ，而且11Q 值应接近于11max Q 值。