轴流式水轮机选型计算

轴流式水轮机转轮算例

题目：ZZ440水轮机转轮的水力设计方法：奇点分布法已知参数：ZZ440 —100转轮水力设计一.确定计算工况由模型综合特性曲线得到n110=115 (r/min ) ,Q110=820 ( l/s)zz440属于ns=325~875范围，为了使设计的转轮能在预期的最优工况下效率最高，计算工况与最优工况的关系按下式确定：n1l=(1.2~1.4)n 110 =138~161 (r/min)n= n.,^ H / D1(1.2 ~ 1.4)n110寸百/ D r 721.3 ~ 841.5 ( r/min)故选定n=750 ( r/min ) 则实际n11= ^D1143.49V HQ11=(1.35~1.6)Q110=1.4 Q110=1148<1650 (l/s)Q Q11D2JH1.4Q110D W H 6.0 m3/s二.确定各断面叶栅稠密度l/t据P213页(-)pj ~ n s关系，当ns=440时，得t 综合考虑一下关系：(二」t "pi3取D1=1000mm，取6 个断面R1~R6 依次为255、303、351、399、447、495 水力设计内容：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 确定计算工况确定各断面叶栅稠密度l/t选定进出口轴面速度Cz沿半径的分布规律，确定各断面的选定进出口环量r沿半径的分布规律，确定各断面的r 计算各断面进出口速度三角形，求知、2第一次近似计算及绘图第二次近似计算Cz1、Cz21、n =91%, a om=18mmD1 a。

_ a0m1m—18 39.13mm0.46(0.85~0.95片)PjK 3(t)n (1.2 ~ 1.25 )n(\ K卩小的打分别选取K1=0.95，K2=1.15, K3=1.21得各断面叶栅稠密度l/t如下表:断面号Ri (l/t)1 255 1.4952 303 1.443 3 351 1.391 (l/t)pj375 1.3 4 399 1.339 5 447 1.287 64951.235选定进出口轴面速度 Cz 沿半径的分布规律，确定各断面的采用Cz 沿半径线性规律分布，且轮缘处的速度比轮毂处大转轮，DA 0 78,且 Cz1= Cz2= Cz 。

(二)水轮发电机组及附属设备(冷却、励磁等)选型设计及参数计算

水轮发电机组及附属设备（冷却、励磁等）选型设计及参数计算2.1水轮发电机的工作参数及类型的确定2.1.1发电机工作参数1）额定有功功率：P N =80MW2）额定电压：查《水电站机电设计手册•电气一次》P 156表4-5知U N =13.8KV3）额定功率因数：查《水电站机电设计手册•电气一次》P 157表4-6知Cos N ϕ=0.854）额定视在功率：S N =P N /Cos N ϕ=94.12MV A 5）额定频率:50N f HZ=6）发电机磁极对数：查《水轮机》表8－5知P ＝22对7）额定转速:136.4/mine r n n r ==8）飞逸系数：291/min Rf e n k n r ==，则/ 2.13f R e k n n ==2.1.2发电机类型的确定A.发电机定子铁芯的内径Di 及长度Lt 的计算1）极距τ和飞逸线速度V f确定:1068()k cm τ===式(2.1）上式中：k1―系数取k1=102.1368144.8(/)f f v k m s τ==⨯=式(2.2）2）定子铁芯内径:2/22268/952.49.5i D p cm m τππ==⨯⨯==式(2.3）3)电机常数C1或电机利用系数C 及定子铁芯长度Lt 的确定:查《水电站机电设计手册•电气一次》P 179表4-10，C=6.0⨯10-6；C 1=16.5⨯104则：26294120126.8() 1.276.010952.4136.4NS L cm mt CD n e i -====⨯⨯⨯式(2.4）B.发电机类型由发电机型式的选择条件：9.50.0550.05136.4 1.27i e t D n L ==>⨯式(2.5）因此电站采用伞式机组。

2.2水轮发电机冷却方式及励磁方式的确定2.2.1水轮发电机的冷却方式考虑空冷方式是目前国内大中型机组普遍采用的冷却方式，且空冷发电机结构简单经济、维护方便，适用于各级容量机组，因此本点站决定采用空冷式水轮发电机。

水轮机型号选择

水轮机型号选择根据水电站的水头变化范围36.0m~38.0m,在水轮机洗力型谱表3-3，表3-4中查出适合的机型有HL240和ZZ440两种，现将这两种水轮机作为初选方案，分别求出有关参数，并进行比较分析。

一）HL240型水轮机方案的主要参数选择 1).转轮直径D1计算查表3-6和图3-12可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量Q '1= 1.24 s m3效率m η=92%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q '1=Q M'1=1.24s m 3 上述的 Q '1，η和额定出力r N =kw kw N gr gr 40816%984==万η r H =36m1D =η2\3181.9Hr Q Nr'= 92.03624.181.9408162\3⨯⨯=4.109 m 选用与之接近而偏大的标称直径 D1=4.5m 2) 转速n 计算查表3-4可得HL240型水轮机在最优工况下单位转速M n 10'=72min r ,初步假定10n '=M n 10'将已知的10n '和加权平均水头av H =36m, 1D =4.2m代入 n=965.4367211=⨯='D H n min r 故选用与之接近而偏大的用步转速n=100min r3) 效率及单位参数修正查表3-6可得HL240型水轮机在最优工况下的模型最高效率为M m a x η=92% 模型转轮直径为M D 1=0.46m 根据式（3-14），求得原型效率 %9.945.446.0)92.01(1)1(15511max max =--=--=D D M M ηη则效率修正值为 %9.2%92%9.94max max =-=-=∆M ηηη 考到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得η∆值中减去一个修正值ζ=1.3则可求得效率修正值η∆=1.6%得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 %6.1%92max max +=∆+=ηηηM =93.6%故与上述假定值相同单位转速的修正值按下式计算%92%6.1%4.90=+=∆+=ηηηm %3%87.01max max 101〈=-=''∆M Mn n ηη 按规定单位转速可不加修正同时单位流量Q '1也可不加修正有上述可见%92=η'='M Q Q 11'='M n n 1010是正确的，那么上述计算及选用结果1D =4.5m n=100min r 也是正确的。

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）。

中小型混流式、轴流式水轮机模型参数及型谱表

， n1 (r/min)
20
95
22 24 26 28
18
90
62
12
16 14
68
72
76 78 80
30 32
85
10
82
0.04
80
84
75
Ao=8
σ =0.03
86 87 88
89
70
65
0.05
91
91
92 92.8%
90
.5
0.07
60
0.06
55
75
Ao=8
σ =0.03
89
70
90
70
60
55
600
700
800
900
1000
1100
δ =
60
55
600
700
800
900
1000
1100
模型转轮综合特性曲线
90
80
70
η = 60
δ
50
40
100
120
140
160
180
200
A244-35 转轮综合特性曲线
110
7 80 8
100
7 74 2 76
A244-35 转轮综合特性曲线
转轮综合特性曲线
δ =
δ =
δ =
δ =
η =
400
450
500
550
600
650
700
18.0
21.0
24.0
27.0
30.0
33.0
18.0
500
600

水轮机模型转轮型谱表

0
0.365 0.315 0.28 0.25 0.225 0.2 0.225 0.16 0.118 0.12 0.12
1.15 1.16 1.16 1.16 1.16 1.18 1.16 1.25 1.17 1.2 1.2
最优工况 Z0 n110 (r/min) 165 16 20 32 32 32 24 148 140 142 140 140 128 120 最优工况 Q110 (m /s) 1.1 1.08 1.08 0.95 0.955 0.65 0.69 0.548 0.313 0.32 0.203
1.175 1.255 1.16 1.16 1.16 1.16
表B.0.2中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 转轮型号 HL240 HL260/A244 HL260/D74 HL240/D41 HL220/A153 HL180/A194 HL180/D06A HL160/D46 HL110 HL120 HL90/D54 Z0 24 24 24 24 24 20 24 20 20 18 20 n110 (r/min) 72 80 79 77 71 70 69 67.5 61.5 62.5 62
0.348 Q11
0.393 Q11 0.416 Q11 0.416 Q11 0.57 Q11
180° 180° 180° 225°
对称型对称型对称型对称型
自行设计自行设计自行设计 4号
>2.6D1 >2.4D1 >2.42D1 >2.71D1
σ 0.2 0.15 0.143 0.106 0.08 0.078 0.053 0.045 0.055 0.063 0.033

轴流式水轮发电机组

0.8
400
750
SCR
2.8
4.891
115.7
237
手动
SF100-28P
100
0.8
400
1650
SCR
3.2
5.229
141.3
253
手动
SF125-24P
125
0.8
400
1650
SCR
3.8
5.698
182.9
276
手动
SF160-24P
160
0.8
400
1650
SCR
4.4
6.132
226
225.2
884
手动
SF200-8/740
200
0.8
400
1500
SCR
14
2.223
247.2
935
手动
SF250-8/850
250
0.8
400
1500
SCR
ZD560-LMY/LH-80
6
1.728
87.5
413
手动
SF75-14/850
75
0.8
400
2000
SCR
=+0°
7.2
1.892
115
0.8
400
720
SCR
ZD760-LM/LH-160+15°
5.65
12.4
563
250
YT-1000
SF500-24/1730
500
0.8
400
600
SCR
=+15°
6.1
14.32

水轮机计算

（一）水轮机型号的选择根据题目条件已知要用HL120-38和HL100-40型水轮机进行选择，对比计算分别如下：（二）水轮机主要参数的计算HL120-38型水轮机方案主要参数的计算1、转轮直径的计算1D =式中：'3112500;240;380/0.38/r r N kW H m Q L s m s====同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率=88.4%M η，由此可初步假定水轮机在该工况的效率为90.4%将以上各值代入上式得10.999D m == 选用与之接近而偏大的标准直径1 1.00D m =。

2、效率修正值的计算由附表一查得水轮机模型在最优工况下的max =90.5%M η，模型转轮直径10.38M D m =，则原型水轮机的最高效率max η可依下式计算，即max max =1M ηη-（1-1(10.93593.5%=--== 考虑到制造工艺水平的情况取11%ε=；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20ε=，则效率修正值η∆为：max max 10.9350.9050.010.02M ηηηε∆=--=--=由此求出水轮机在限制工况的效率为：0.8840.020.904M ηηη=+∆=+=（与原来假定的数值相同）1、转速的计算1n =式中'''10101M n n n =+∆有附表一查得在最优工况下的'1062.5/min M n r =，同时由于'1'10110.0160.03M n n n ∆====<所以'1n ∆可以忽略不计，则以'1062.5n =代入上式得：973.3/min n r ==选用与之接近而偏大的标准同步转速1000/min n r =。

2、工作范围的验算在选定的1 1.00D m =、1000/min n r =的情况下，水轮机的'1max Q 和各种特征水头下相应的'1n 值分别为：'31max 3232221125000.3790.38/9.8112400.9049.81rrN Q m s D H η===<⨯⨯⨯/ 则水轮机的最大引用流量max Q 为：'23max 1max 1= 1.0/s Q Q D ⨯对'1n 值：在设计水头240r H m =时'164.5/min r n r === 在最大水头max 245H m =时'1min 63.9/min n r === 在最小水头min 235H m =时'1max 65.2/min n r === 在HL120型水轮机的模型综合特性曲线图上，分别画出'1max 379/,Q L s ='1min 63.9/min n r =和'1m 65.2/min ax n r =的直线，如图所示。

水轮机选型计算..

水轮机选型计算内容
1.确定单机容量及机组台数
根据DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》的规定，水电站工程等别根据其在国民经济建设中的重要性，按照库容和装机容量划分为五等：
水电枢纽工程的分等指标
工程等别
工程规模
水库总库容(亿m3)
装机容量MW
一
大（1）型
≥10
≥1200MW
二
大（2）型
中小型混流式转轮型谱参数范围
适用水头范围m
导叶相对高度bo
最优工况
限制工况
单位转速n11
r/min
单位流量Q11
m3/s
比转速ns
m·kw
单位流量Q11
m3/s
汽蚀系数
σm
20~45
0.35
80~85
1.15~1.25
水轮机型式
相应水头下的机组保证功率范围 / %
混流式
45~100
定桨式
75~100
转桨式
35~100
冲击式
25~100
对于混流式水轮机，如在保证运行范围内出现强振，应采取相应措施或避振运行。高负荷短时运行范围 100h，低负荷短时运行范围 500h。
③导叶漏水量：不应大于水轮机额定流量的3‰,圆锥式导叶漏水量不应大于额定流量4‰。冲击式水轮机全关时不应漏水
原则
选型计算的一般原则概括为以下几点：
①所选定的水轮机应有较高的效率。不仅要选择效率高的转轮型号，而且还要根据水轮机的模型综合曲线和真机工作特性曲线选择工作范围最好的转轮，以保证水轮机运行时有较高的工作效能；
②所选定的水轮机转轮直径应较小。较小的转轮直径将使机组获得较高的转速，从而缩小机组尺寸，降低机组造价。

轴流式水轮机性能参数表

ZD760-LM/LMY-40型水轮机机组性能参数表ZDT03-LM/LMY-60型水轮机机组性能参数表ZDT03-LM/LMY-80型水轮机机组性能参数表ZDT03-LM/LMY-80型水轮机机组性能参数表ZD560-LMY/LH-60型水轮机机组性能参数表ZD560-LMY/LH-80型水轮机机组性能参数表水轮机选型方案1、水文资料：①、水头Hp≈7.0米；②、流量Q=1.0~1.5米3/秒；2、水轮机选型方案一：①、水轮机型号：ZD T03-LMy-60；转轮角ψ=+100；单价：5.0万元；②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=750转/分；计算单机引用流量Q=1.15米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N出=9.81QHη=66千瓦；发电机功率N发=0.9N出=59千瓦；③、配套发电机：SF55-8/590（电压400V）；单价：2.3万元；④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中)⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元；3、水轮机选型方案二：①、水轮机型号：ZD T03-LMy-60；转轮角ψ=+150；单价：5.0万元；②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=750转/分；计算单机引用流量Q=1.5米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N出=9.81QHη=86千瓦；发电机功率N发=0.9N出=77千瓦；③、配套发电机：SF75-8/590（电压400V）；单价：3.2万元；④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中)⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元；4、水轮机选型方案三：①、水轮机型号：ZD560-LMy-60；转轮角ψ=+50；单价：6.4万元；②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=600转/分；计算单机引用流量Q=1.15米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N出=9.81QHη=66千瓦；发电机功率N发=0.9N出=59千瓦；③、配套发电机：SF55-10/590（电压400V）；单价：3.2万元；④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中)⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元；注：1、以上价格均不包含设备运输费用和安装调试费用；江西省莲花水轮机厂有限公司2005、06、28。

水轮机选型设计计算书原稿

第一章水轮机的选型设计第一节水轮机型号选定一．水轮机型式的选择根据原始资料，该水电站的水头范围为18-34m ，二．比转速的选择水轮机的设计水头为m H r 5.28= 适合此水头范围的有HL240和ZZ450/32a三．单机容量第二节原型水轮机主要参数的选择根据电站建成后,在电力系统的作用和供电方式, 初步拟定为2台,3台,4台三种方案进行比较。

首先选择HL240 n11=72r/min 一．二台1、计算转轮直径水轮机额定出力：kw N P GGr 67.66669.0106.04=⨯==η上式中： G η-----发电机效率,取0.9 G N -----机组的单机容量（KW ）由型谱可知，与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则Q 11r =1.155m 3/s,对应的模型效率ηm =85.5%，暂取效率修正值 Δη=0.03，η=0.855+0.03=0.885。

模型最高效率为88.5%。

m H Q P D r r 09.2885.05.28155.181.967.666681.95.15.1111=⨯⨯⨯==η 按我国规定的转轮直径系列（见《水轮机》课本），计算值处于标准值2m 和2.25m 之间，且接近2m ，暂取D 1=2m 。

2、计算原型水轮机的效率914.0246.0)885.01(1)1(155110max =--=--=D D M M ηη Δη=ηmax-ηM0=0.914-0.885=0.0.029η=ηm +Δη=0.855+0.029=0.8843、同步转速的选择min /18.197295.0/5.2872av 1110r D H n n =⨯==min /223.11855.0884.07210M 0T 11011r n n =-⨯=-=∆）（）（ηηmin /223.73223.172n 1111r 11r n n m =+=∆+= 4、水轮机设计单位流量Q11r 的计算r Q 11=rr r H D η5.12181.9P =884.05.28281.967.66665.12⨯⨯⨯=1.2633m /s 5、飞逸转速的计算r n =111max D H n r =73.223×28.33=212.851r/min6、计算水轮机的运行范围最大水头、平均水头和最小水头对应的单位转速 min)/609.66223.18.332180.19711max 1min 11r n H nD n =-⨯=∆-=min)/(777.70223.195.0/5.282180.19711av 111r n H nD n a =-⨯=∆-=min)/(713.90223.14.182180.19711min 111r n H nD n a =-⨯=∆-=二．三台1、计算转轮直径水轮机额定出力：kw N P GGr 444.44449.0104.04=⨯==η上式中： G η-----发电机效率,取0.9 G N -----机组的单机容量（KW ）由型谱可知，与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则Q 11r =1.155m 3/s,对应的模型效率ηm =85.5%，暂取效率修正值 Δη=0.03，η=0.855+0.03=0.885。

轴流式水轮机性能参数表

ZD760-LM/LMY-40型水轮机机组性能参数表ZDT03-LM/LMY-60型水轮机机组性能参数表ZDT03-LM/LMY-80型水轮机机组性能参数表ZDT03-LM/LMY-80型水轮机机组性能参数表ZD560-LMY/LH-60型水轮机机组性能参数表ZD560-LMY/LH-80型水轮机机组性能参数表水轮机选型方案1、水文资料：①、水头Hp≈7.0米；②、流量Q=1.0~1.5米3/秒；2、水轮机选型方案一：①、水轮机型号：ZD T03-LMy-60；转轮角ψ=+100；单价：5.0万元；②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=750转/分；计算单机引用流量Q=1.15米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N出=9.81QHη=66千瓦；发电机功率N发=0.9N出=59千瓦；③、配套发电机：SF55-8/590（电压400V）；单价：2.3万元；④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中)⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元；3、水轮机选型方案二：①、水轮机型号：ZD T03-LMy-60；转轮角ψ=+150；单价：5.0万元；②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=750转/分；计算单机引用流量Q=1.5米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N出=9.81QHη=86千瓦；发电机功率N发=0.9N出=77千瓦；③、配套发电机：SF75-8/590（电压400V）；单价：3.2万元；④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中)⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元；4、水轮机选型方案三：①、水轮机型号：ZD560-LMy-60；转轮角ψ=+50；单价：6.4万元；②、运行状态参数校核：选型计算水头Hp=6.8米；计算单位转速n=600转/分；计算单机引用流量Q=1.15米3/秒；效率η=87%；水轮机有效出力N出=9.81QHη=66千瓦；发电机功率N发=0.9N出=59千瓦；③、配套发电机：SF55-10/590（电压400V）；单价：3.2万元；④、手动调速器：ST-150；(价格包含在水轮机价格中)⑤、控制屏、励磁屏、准同期并网装置；单价：1.5万元；注：1、以上价格均不包含设备运输费用和安装调试费用；江西省莲花水轮机厂有限公司2005、06、28。

水轮发电机组选型设计设计

第1章水轮发电机组选型设计1.1、机组台数及型号选择1.1.1、水轮机型式的选择已知参数6.25max =H , 8.22min =H , 3.23av =H , MW 200=N保证出力：MW 35=b N ，利用小时数：h 2225 取设计水头3.23av r ==H H按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系，混流式水轮机的比转速s n :）（kW m H n s ⋅=-=-=394203.232000202000 轴流式水轮机的比转速s n : )(4773.2323002300kW m H n s ⋅===根据原始资料，适合此水头范围的水轮机类型有轴流式和混流式。

轴流式和混流式水轮机优点：（1）混流式结构紧凑，运行可靠，效率高，能适应很宽的水头范围，是目前应用最广泛的水轮机之一。

（2）轴流式水轮机s n 较高，具有较大的过流能力，轴流转桨式水轮机可在协联方式下运行，在水头、负荷变化时可实现高效率运行根据表本电站水头变化范围m H 6.25~8.22=查《水电站机电设计手册—水力机械》因为设计电站是无调节电站，所以工作容量等于保证出力MW 35=b N选用混流式机组的单机容量不得超过MW 8.7745.035= 选用轴流式机组的单机容量不得超过MW 10035.035= 确定机组台数4台和5台方案列表如下：转轮型号 HL260/A244JK503 ZZ500 HL260/A244 JK503 ZZ500单机容量（MW) 50 50 50 40 40 401.2、水轮机方案比较1.2.1、方案Ⅱ、MW 504⨯ 244/260A HL1、计算转轮直径水轮机的额定出力为：W 51020%9850000k N P G Gr ===η取最优单位转速min 80110r/n =与出力限制线的交点的单位流量为设计工况点单位流量，则）（s /m 29.1Q 3110=,对应的模型效率875.0m =η，暂取效率修正值%2=∆η，则设计工况原型水轮机效率895.002.0875.0m =+=∆+=ηηη。

(精品)水轮机特性及选型

辐设、电气等增加→厂房尺寸增加。一般选用较大的N单
三峡(9.8m,700MW)、水布垭、小湾、龙滩、向家坝、溪洛渡、锦屏二级
2 、机组台数与机电设备制造的关系台数多→N单↓→尺寸（D1）小→制造运输容易（相反，大机组制造困难）
3、机组台数与运行效率的关系单台机组：？整个电站：台数多↑→负荷分配灵活→平均效率↑ 担任基荷：可用较少的台数，在较长时间内以最优
1)
n1 n10 n10M n10M (
max M max
1)
❖其他工况时：
Q1 Q1M Q1 n1 n1M n1
在工程实践中，当 n1 0.03n10M 时，单位转速不必修正单位流量修正值与单位流量的比值较小，一般可不修正
第四节水轮机的主要综合特性曲线
综合反映参数n、H、 N之间的关系，代表
了水轮机的轮系特征。
❖ns随工况变化，用最优比转速，限制工况下的比转速比较不同轮系水轮机性能，
❖比转速用来表示水轮机的型号，还用来划分水轮机的类型。
❖各种类型的水轮机比转速大致范围：
➢贯流式：ns=600-1000 高高水头小流量
➢轴流式：ns=200-850 高
几何相似的水轮机——轮系，系列，型号。
2、运动相似：
(1) 对应点的速度方向相同。 (2) 对应点的速度大小对成比例，即速度三角形相似。
同一轮系的水轮机才能建立运动相似和动力相似。几何相似就运动相似吗？同一轮系水轮机，保持运动相似——相似工况
3、动力相似
对应点所受的同名作用力方向相同、大小成比例。
D21M

hH hM H
M

2
P
或
NM

中小型混流式、轴流式水轮机模型参数表

中⼩型混流式、轴流式⽔轮机模型参数表中⼩型⽔轮机模型转轮参数表收集了四张新模型转轮参数表：表C.0.1-1——轴流转桨式⽔轮机新模型转轮主要参数表；表C.0.1-2——轴流定桨式⽔轮机新模型转轮主要参数表；表C.0.1-3——混流式⽔轮机新模型转轮主要参数表；表C.0.1-4——⽔⽃式⽔轮机新模型转轮主要参数表。

C.0.2 附录C各表中转轮型号及参数的符号表⽰：A——哈尔滨⼤电机研究所研制的转轮；D——东⽅电机⼚研究所研制的转轮；F——富春江⽔电设备总⼚研制的转轮；JK——中国⽔利⽔电科学研究院⽔⼒机电研究所研制的轴流转桨式转轮；JP——中国⽔利⽔电科学研究院⽔⼒机电研究所研制的轴流定桨式转轮；JF——中国⽔利⽔电科学研究院⽔⼒机电研究所研制的混流式转轮；TF——天津发电设备总⼚独有的⽔轮机转轮；CJ01——天津电⽓传动设计研究所研制的⽔⽃式转轮；0——⽔轮机活动导叶相对⾼度，即0=B 0/D 1；Z 1——转轮叶⽚数；B ——轴流式转轮轮毂⽐，即B =dB /D 1；0——⽔轮机活动导叶分布圆相对直径，即0=D 0/D 1；Z 0——⽔轮机活动导叶数；n 110——最优单位转速，r/min；Q 110——最优单位流量，m 3/s或L/s；η0——最优模型效率，%；n s0——最优⼯况⽐转速，即n s0=3.13 n 110，m·Kw；σ0——最优⼯况模型空化系数；Q 11——限制⼯况单位流量，m 3/s或L/s；η——限制⼯况模型效率，％；n s ——限制⼯况⽐转速，即n s =3.13 n 110，m·Kw；σ——限制⼯况模型空化系数；φ——轴流式转轮叶⽚转⾓，（°）；d 0——⽔⽃式转轮射流直径，mmZ 1B 0Z 01 A324-43~15430.42840.36 1.24242D179A-35~22350.440.34/0.39 1.173243JK4036~22350.440.41.167244JK412~23350.440.38 1.1625325F01-35~25350.450.4561.1632流道尺⼨序号转轮型号推荐使⽤⽔头H (m)模型转轮直径D 1(cm)6JK50916~28350.450.45 1.178247A146-46~30460.450.40/0.44 1.16328A190-46~30460.450.35/ 1.16329F23-35~30350.450.42 1.163210JK50418~30350.450.45 1.1672411JK50818~30350.450.45 1.1782412F24-35~32350.450.43 1.23213ZZ587-46~36460.37560.45/0.50 1.163214D51-35~40350.37560.45/0.50 1.162415D231-35~40350.450.40/0.49 1.2342416JK601~40350.3560.5 1.192017JK609~40350.3560.5 1.1662418JK801~40350.3580.551.1662419JK610~50350.3560.5 1.1662420A213-46~60460.3580.50/0.551.224Z 1B 0φ=5°0.41.178φ=10°0.4 1.178φ=15°0.41.178φ=0°0.41.178φ=5°0.4 1.178φ=10°0.41.178φ=0°0.41.178φ=5°0.4 1.178φ=10°0.41.178φ=0°0.41.178φ=5°0.4 1.178φ=10°0.41.178φ=5°0.351.178φ=10°0.35 1.178φ=15°0.351.178推荐使⽤模型转轮⽔头H(m)直径D 1(cm)0Z 10Z 0n 110 (r/min)1A501-33.6~4533.60.36513 1.23824812F12-35~50350.3514 1.2062483.53F13-35~50350.3514 1.2062482.24A208-35~75350.31513 1.1624795A209-35~75350.31513 1.162481.56A286-35~75350.31513 1.162477.57A296-35~75350.31513 1.18824788A110-46~80460.25141.162468序号转轮型号流道尺⼨4JP5035JP605~403518~303550.35850.35860.382JP50118~303550.3553JP50218~3035序号转轮型号推荐使⽤⽔头 H(m) 1JP4016~2240.37535模型转轮直径D 1(cm)流道尺⼨表C.0.14 ⽔⽃式⽔轮机新模型转轮主要参数表C.0.3 附录C推荐的模型转轮可供⼩型⽔电站技术改造⼯程中⽔轮机选型设计选⽤。

轴流式水轮机选型计算

β
S
m2
X
m
R
m
V
m/s
Q
m3/s
IEC497 Latitude φ degrees Height z in meters above mean sea level Acceleration g due to gravity
φ
度
Z
m
g
m/s2
60 4000
参考/计算值
5.00 4.420
效率说明
发电机参数额定无功功率 Kvar 飞逸转速 r/min 额定功率因数绝缘等级额定励磁电压 V 额定励磁电流 A
调速器参数
工作电源 V
操作电源 V 阀门参数
操作方式
2.0 2.1 4.0 70.0 60.0 167.7 2.0 4.7 193.5 174.1 8.8 159.9 4.8 195.1 216.8 176.8 4.5 167.6 150.8
根据水头计算，
根据流量计算
1、发电机转速，2、水轮机转速
ηm-Δη
ηf*ηt
9.81H*Q*ηt
ZZ
比转速、A系列、D系列等
卧轴W、立轴L
金属J、混凝土H、明槽M、压力明槽MY
水轮机参数计算
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
查综合曲线
0.7
4.0----6.0
0.4-0.6
0.4---0.6
V
ZZT03-LH-100
0.85
1.15
1.3
0.348
r/min
330
0.7
s
4
0.7
0.6
15

水力机械 + 水电站 + 计算资料

A、水轮机的主要类型一反击式水轮机：利用水流的势能和动能做功的水轮机特征：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，水流充满转轮室。

1.混流式：中、高水头（30-700m）水流径入轴出稳定，效率高（最大可达94%），高水头低流量。

三峡、龙羊峡、刘家峡。

2.轴流式：中、低水头(3 - 80m) 水流轴入轴出(始终平行于主轴) （分定桨式和转桨式）低水头、高流量。

轴流定浆式：(3-50m)叶片不能随工况的变化而转动。

高效率区较小，适用于水头变化不大的小型电站。

轴流转浆式：(3-80m)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)。

适用于大型水电站。

3.斜流式：中向高水头发展（40-200m）水流斜进。

转轮叶片随工况变化而转动，效率高。

(8-12片) 密云水库。

4.贯流式：低、超低水头（H<20m），水流由管道进口到尾水管出口都是轴向的，水轮机的主轴装置成水平或倾斜不设蜗壳,水流直贯转轮,适用小型河床电站分全贯流式和半贯流式。

半贯流式又分：灯泡式、轴伸式、竖井式。

灯泡式贯流式：发电机组安装在密闭的灯泡体内，使用较广泛，机组结构紧凑，流道形状平直，水力效率高。

轴伸式贯流式：发电机安装在外面，水轮机轴伸出到尾水管外面。

水头低、效率低、小型水电站。

竖井式贯流式：发电机安装在竖井内。

水头低、效率低、小型水电站。

二冲击式水轮机（水斗式、斜击式、双击式）：利用水流的动能来做功的水轮机特征：由喷管和转轮组成。

1.水斗式: 特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。

(100-2000m) 效率高、常用分卧轴（中、小型）和立轴（大型）两种，湖北天湖水电站。

2.斜击式：由喷嘴出来的射流沿圆周斜向冲击转轮上的水斗。

(α约为22.5˚，25-300m)效率低、小型水电站3.双击式：水流两次冲击转轮。

（5-80m ）构造简单，效率低，小型电站三、类型代号反击式：混流式HL 中、高（30-700m）径入轴出稳定，效率高，高水头低流量：三峡、龙羊峡、刘家峡轴流式定桨ZD 中、低(3-50m) 轴入轴出,低水头高流量、叶片不可转，高效率区较小，小型水电站转桨ZZ 中、低(3-80m) 轴入轴出,低水头高流量（双调）叶片可转（4-8片）：大型、湖北葛洲坝斜流式XL 中向高（40-200m）斜进、效率高、叶片可转，（8-12片）：密云水电站贯流式：全贯流式GD半贯流式GZ （灯泡式P 、轴伸式Z 、竖井式S ）冲击式：水斗式CJ（切击式）(100-2000m) 效率高、常用。

轴流式水轮机选型计算

轴流式水轮机转轮算例

(二)水轮发电机组及附属设备(冷却、励磁等)选型设计及参数计算

水轮机型号选择

水轮机的选型计算

中小型混流式、轴流式水轮机模型参数及型谱表

水轮机模型转轮型谱表

轴流式水轮发电机组

水轮机计算

水轮机选型计算..

轴流式水轮机性能参数表

水轮机选型设计计算书 原稿

轴流式水轮机性能参数表

水轮发电机组选型设计设计

(精品)水轮机特性及选型

中小型混流式、轴流式水轮机模型参数表

轴流式水轮机选型计算

水力机械 + 水电站 + 计算资料

水轮机选型设计计算书原稿