世界最大水轮机——三峡70万千瓦水轮机组研制概况
世界最大水轮机
——三峡70万千瓦水轮机组研制概况(上)
工程总投资：150亿元以上
工程期限：1996年——2012年
三峡左岸电站厂房入口
三峡水电站是目前世界最大的水电站，这里安装着世界最大的水轮发电机组。在三峡泄洪坝两侧底部的水电站厂房内，共安装有32台70万千瓦级水轮发电机组；其中左岸厂房14台，右岸厂房12台，右岸地下厂房6台，另外还有2台5万千瓦的电源机组，总装机容量2250万千瓦；相当于20座百万千瓦级核电站，比巴西伊泰普水电站多了850万千瓦。左岸厂房和右岸厂房已建成投产的26台机组，日均发电量3.3亿度，满负荷运行可达4亿度，年发电量近1000亿度，约占全国发电量的33分之一。
三峡水电站安装的32台70万千瓦水轮机组是目前世界上出力最大、尺寸最大的混流式水轮发电机组。大型水轮发电机组是水电站核心设备，也是制造难度最高的顶尖工业产品之一，涉及众多复杂加工技术。长期以来，核心技术一直为少数发达国家所垄断。
在1996年三峡左岸14台机组招标前，全世界已建成的70万千瓦水机组仅有21台，分别位于美国大古力（Grand Coulee）水电站和巴西伊泰普（Itaipu）水电站。1970年代，加拿大通用电气公司（GE Canada）和美国阿里斯-查尔摩斯公司，为当时世界最大的水电站——美国大古力水电站第三厂房建造了3台70万千瓦水轮发电机，这三台机组原来按照60万千瓦水轮机设计，后来改进了水轮机转轮，使转轮直径放大到9.23米。首台机组于1978年4月建成投产，成为世界第一台额定出力达到70万千瓦的水轮发电机组。
1980年代，法国阿尔斯通、瑞士ABB、德国Voith以及加拿大通用电气、德国西门子等企业，共同为巴西和巴拉圭两国合建的伊泰普水电站，制造了18台两种规格的70万千瓦水轮机组，陆续于1984年5月至1991年5月间投产发电，使其一跃成为当时世界最大的水电站。2001年，伊泰普水电站又在预留机坑位置扩建2台70万机组，使装机总量从1260万千瓦增加到1400万千瓦。
三峡电站厂房和混流式水轮机结构示意图
何谓水轮发电机组
水轮机由古代的水轮、水车演变而来，其工作流程为上游水库中的水经大坝引水管，流入坝体下方发电厂房的蜗壳、导水机构及水轮机转轮中，将势能转化为推动转轮叶片旋转的动能。转轮通过主轴与发电机转子联轴，带动转子旋转并切割发电机定子磁力线圈，利用电磁感应原理在发电机线圈中产生高压电，再经过变压器升压通过输电线路将电力输出到电网中。水轮机中作完功的水则通过大坝尾水管排向下游。
水轮机按工作方式可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。反击式水轮机又可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。三峡电站采用的混流式机组是使用最广泛的一种。1827年法国工程师B.富尔内隆制成6马力的反击式水轮机，1849年经美国工程师J.B.弗朗西斯设计改进，形成了现代混流式水轮机，故称为弗朗西斯水轮机。1850年出现冲击式水轮机。1880年美国工程师L.A.佩尔顿取得水斗型冲击式水轮机的专利，世人称之为佩尔顿水轮机。1912年奥地利工程师V.卡普兰设计出第一台转桨轴流式水轮机，被称为卡普兰水轮机。到20世纪40-50年代又相继出现贯流式和斜流式水轮机，同时水轮机又发展为水泵水轮机，应用于抽水蓄能电站。随着二战后水电开发的进展，水轮机的性能和结构日趋完善，功率有了大幅提高。
美国大古力水电站第三厂房745MW水轮机转轮吊装时的照片，该转轮直径9.23米。
三峡水轮机组引进背景
三峡工程作为超大型水电工程，其水轮机组性能好坏是影响工程效益的关键所在。自孙中山先生提议开始，三峡工程经历了漫长的过程，水轮机组设计方案也一再变更。1944年5月，民国政府邀请美国垦务局总工程师萨凡奇博士来华查勘三峡，在其撰写的《扬子江三峡计划初步报告》中提出安装96台11万千瓦水轮机组用于发电，装机总量1056万千瓦。可当时濒临崩溃的国民经济，根本无力支撑这样庞大的工程。1947年5月，国民党政府明令中止了三峡水力发电计划。
1956年，在是否兴建三峡工程大争辩中，长江水利委员会设定的单机装机容量提高到了30-40万千瓦。1984年4月，国务院审查的三峡150米低坝方案，计划安装26台50万千瓦机组，装机容量1300万千瓦。到1989年3月，长江水利委员会重新编制的175米方案，计划安装26台68万千瓦机组，装机容量提高到1768万千瓦。当时美国大古力电站70万千瓦机组已经运行，巴西伊泰普18台70万千瓦机组也陆续投入运行。因此到1993年7月，国务院三峡工程建设委员会决定将单台机组额定容量由68万千瓦增加到70万千瓦，总装机容量提高到1820万千瓦。2008年9月，又获批在三峡右岸白岩尖地下厂房增设6台70万千瓦机组和2台5万千瓦电源机组，使装机总量提高到2250万千瓦。
70万千瓦水轮发电机组对于基础薄弱的中国水电设备制造行业提出了挑战。1949年新中国成立时，我国仅有上海、重庆等地生产过几百马力的小型卧轴混流式水轮机。1951年组建的哈尔滨电机厂制成我国第一台800kW立轴混流式机组。1959年为新安江水电站制成7.25万千瓦混流式机组。此后相继成立了德阳东方电机厂、重庆水轮机厂、杭州发电设备厂、天津发电设备厂等一批企业，为我国水电行业发展奠定了基础。1968年哈尔滨电机厂为刘家峡水电站制成22.5万千瓦机组，1972年制成改进型的30万千瓦机组。
1979年和1980年，东方电机厂和哈尔滨电机厂分别为葛洲坝水电站制成转轮直径11.3米(世界最大转轮直径)的17万千瓦机组，以及转轮直径10.2米的12.5万千瓦转桨式机组。1984年东方电机厂为青海龙羊峡研制了32万千瓦大型混流式机组，1989年哈尔滨电机厂为广西岩滩水电站制成转轮直径8米的30.25万千瓦混流式机组。
综上所述，在三峡工程建设前，我国国产最大的水轮机组是1987年在青海黄河龙羊峡水电站投产的的32万千瓦水轮机组，与美国、苏联在70年代研制的60-70万千瓦机组有着相当大的差距。虽然国家从80年代早期就开始对三峡工程机电设备进行技术攻关，但仍缺乏实际制造经验。
在这种情况下，国家决定以三峡工程为契机，通过国际招标，引进国外先进技术，提升我国企业竞争力。以哈尔滨电机厂(哈电)和东方电机厂(东电)牵头，实现70万千瓦水轮发电机组国产化。在90
年代全球水电行业处于低谷的情况下，三峡工程这笔世界最大水电机组采购项目，对跨国公司无疑具有强大的吸引力。
1997年9月2日，三峡电站左岸水电设备采购合同在北京人民大会堂举行。
三峡水轮机组国际招标过程
1996年6月24日，三峡左岸厂房14台70万千瓦水轮发电机组正式进行国际招标，引起世界瞩目。长达2000多页的招标书中规定了技术标准和技术转让条款，文件规定：左岸14台机组一次招标，责任方为外商，前12台以外商为主，中方参与制造；后2台机组以中方为主；要求外商和中方联合设计，合作制造。中标企业必须向中方全面转让核心技术，为配合技术转让，三峡总公司将支付1635万美元的技术转让费。
至12月18日截标日，符合竞标条件的企业组成六家联合体参与投标。分别是：1、GANP联合体（由法国GEC阿尔斯通Neyrpic和巴西圣保罗金属公司组成）；2、VGS联合体（由德国Voith、加拿大GE、德国西门子组成）；3、瑞士ABB和挪威克瓦纳（Kvaerner）能源公司联合体；4、三峡日本水轮机联合体（由伊藤忠、日立、东芝、三菱重工、三井物产、三菱商社组成）；5、IMPSA（银萨）公司（代理乌克兰TURBOATOM科技工业公司和美国伍德沃德公司）；6、俄德联合体（由俄罗斯动力机械出口有限公司、列宁金属加工厂和德国苏尔寿组成）。
1997年8月8日，李鹏总理主持召开三峡建委第25次会议，决定由两个供货集团中标，8月15
日发出中标通知书。最终由法国阿尔斯通中标8台（4-6号和10-14号机组）水轮机、瑞士ABB中标8台发电机，合计4.2亿美元，被要求采用挪威克瓦纳（Kvaerner）能源公司开发的水力模型，与哈尔滨电机厂合作制造。另外6台（1-3号和7-9号机组）由德国福伊特（Voith）、加拿大通用电气（GE Canada）与德国Siemens组成的VGS联合体中标，总额3.2亿美元，采用该联合体开发的水力模型，与东方电机
水利发电国内外发展现状以及未来趋势
水利发电国内外发展现状以及未来趋势 水力发电利用江河水流从高处流到低处的落差所具备的位能做功，推动水轮机旋转，带动发电机发电。为了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，如大坝、引水管涵等。因此工程投资大、建设周期长。但水力发电效率高，发电成本低，机组启动快，调节容易。 国外发展现状： 全世界可开发的水力资源约为22.61亿kW，分布不均匀，各国开发的程度亦各异。世界上最大的发电站是三峡水电站，他的总装机容量1820万千瓦，年平均发电量846.8亿千瓦时。 2002年底，全世界已经修建了4９７００多座大坝（高于15m或库容大于100万m3），大坝建设情况见下表，分布在140多个国家，其中中国的大坝有25000多座。世界上有24个国家依靠水电为其提供90%以上的能源，如巴西、挪威等国；有55个国家依靠水电为其提供50%以上的能源，包括加拿大、瑞士、瑞典等国；有62个国家依靠水电为其提供40%以上的能源，包括南美的大部分国家。全世界大坝的发电量占所有发电量总和的19%，水电总装机容量为728.49GW。发达国家水电的平均开发度已在60%以上。 世界各国水能开发情况： 美国水电装机容量居世界第一位 加拿大水电比重占全国总装机容量的一半以上。 巴西水电装机容量居世界第四位。 挪威能源消费中水电占一半。 国内发展现状： 随着我国经济的不断发展，我国在水力发电这一方面的发展面临着新的挑战。水能资源是一种可再生能源，水力发电是借助水能资源，然后采取相关的措施对其进行利用，转化为电能的一种新兴方式，这一种发电方式具有无污染、可再生、成本低以及运行的稳定性、可靠性、安全
水利工程概论复习资料
《水利工程概论》复习资料 第一章绪论 一、地球上及我国水资源的总量 地球上138.6×108亿m3；我国2.77万亿m3 二、我国水资源的特点 1、水资源总量丰富，人均占有量低 2、水资源在空间上分布不平衡 3、水资源在时间上分布不平衡 4、水资源分布与人口、耕地布局不相适应 三、水利工程的分类 河道整治与防洪工程；农田水利工程；水力发电工程；供水和排水工程；航运工程 四、水力发电工程的两个基本要素 落差、流量 第二章水库、水利枢纽、水工建筑物 一、水库的概念及分类（按库容，径流调节周期） 水库是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。 按库容大小水库分为：大（1）型水库<库容不小于10×108 m3>； 大（2）型水库<库容为（1.0~10）×108m3>； 中型水库<库容为（0.10~1.0）×108m3>；
小（1）型水库<库容为（0.01~0.10）×108m3>；小（2）型水库<库容为（0.001~0.01）×108m3>。 按径流调节周期长短分为：无调节、日调节、周调节、年调节和多年调节水库。 二、水库的径流调节 水库的径流调节是指利用水库的蓄泄功能有计划地对河川径流在时间上和数量上进行控制和分配。 三、水库的特征水位和特征库容的概念 特征水位：水库工程为完成不同任务，在不同时期和各种水文情况下，需控制达到或允许消落的各种库水位。 特征库容：相应于水库的特征水位以下或两特征水位之间的水库容积。 四、水工建筑物的分类 1、挡水建筑物 2、泄水建筑物 3、输水建筑物 4、取水建筑物 5、整治建筑物 6、专门性水工建筑物 五、水利枢纽布置 水利枢纽布置是水利工程设计研究首要的主要内容。在选择水利枢纽布置方案时，既要满足枢纽的各项任务和功能要求，又要适应枢纽工程区的自然条件，还要便于施工布置，有利于节省投资和缩短工期，因此应在保证运行方便和安全可靠地前提下，力求做到节省工程量、便于施工、缩短工期。一般应进行多方案比较，优选技术经济效益最佳的方案。在
我国水力发电的现状和前景
我国水力发电的现状和前景 前言 电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量，水力发电是电力工业的一个门类。建国50多年来，我国的水电事业有了长足的发展，取得了令人瞩目的成绩。水电在我国的兴起是有其深刻的背景的。 首先，我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。我国水能资源丰富，不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，在世界各国中均居第一位。但是目前我国水能的利用率仅为13％，水力发电前景广阔。随着我国经济的快速增长，能源消耗总量也大幅度增长，煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大，甚至需要依靠进口。预计到2010年我国大约需要进口1亿t石油，并且其进口依存度将达40％左右，甚至更高。在这样的情势下，发展新能源就显得特别重要而紧迫。而水能就是一种可再生的新能源，它取之不尽用之不竭。 其次，发展水电也是环境保护的需要。常规发电方式，煤的燃烧过程中排放出大量的有害物质使大气环境受到严重污染，引发酸雨和“温室效应”等多方面的环境问题。而核能发电有很大的潜在危险性，一旦泄漏造成污染，对环境的破坏作用是不可估量的。水力发电不排放有害的气体、烟尘和灰渣，又没有核辐射污染，是一种清洁的电力生产，具有明显的优势。 再次，水力发电经过一个多世纪的发展，其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术于完善，单机容量也不断增大。并且水力发电成本低廉，运行的可靠性高，故其发展极为迅速。 l 我国水能资源概况 我国河流众多，径流丰沛，落差巨大，蕴藏着丰富的水能资源。据统计，我国河流水能资源蕴藏量6．76亿kw，年发电量5922亿kwh；可能开发水能资源的装机容量3．78亿kw，年发电量9200亿kwh。 由于气候和地形地势等因素的影响，我国的水能资源在不同地区和不同流域的分布很不均匀；此外我国水能资源的突出特点是河流的河道陡峻，落差巨大，发源于“世界屋脊”青藏高原的大河流长江、黄河、雅鲁藏布江、澜沧江、怒江等，天然落差都高达5000 m左右，形成了一系列世界上落差最大的河流，这是其他国家所没有的。充分了解我国水能资源的特点，才能在开发过程中因地制宜，合理地充分地利用水能资源。 2 我国水电开发现状 一个世纪，特别是建国以来，经过几代水电建设者的艰苦努力，中国的水电建设从小到大、从弱到强不断发展壮大。改革开放以来，水电建设更是迅猛发展，工程规模不断扩大。50年代至60年代初，主要修复丰满大坝和电站，续建龙溪河。古田等小型工程，着手开发一些中小型水电（如官厅、淮河、黄坛口、流溪河等电站）。在50年代后期条件逐步成熟后，对一些河流进行了梯级开发，如狮子滩、盐锅峡、拓溪、新丰江、新安江、西津和猫跳河、
水轮机结构(精)
XJ22－W－70/1×9 水轮机结构、安装、使用、维护 说明书
目录 一、概述 二、该水轮机的特点 三、型号说明 四、水轮机的技术数据 （一）基本参数 （二）结构数据 （三）安装高程 （四）调保计算主要参数 （五）性能参数与配套表 五、水轮机主要零部件结构和作用 六、水轮机安装 （一）安装前准备 （二）安装的技术要求 （三）安装
七、水轮机运行与维护 （一）试运行 （二）操作注意事项 （三）维护与保养 八、水轮机常见故障与处理方法 九、水轮机备件、易损件图表 一、概述 现代水轮机主要用作水力发电，是水电站最基本的设备之一。 切击（水斗）式水轮机是属于冲击型高水头的一种，它的喷咀与转轮在同一平面上，射流方向为转轮园周的切线方向，来自压力管的水，经喷咀转换为高速射流，切向冲击轮的斗叶，推动转轮旋作功。由主通赤与飞轮做成一体报送轴器带动发电机发电。 这种水轮机的转轮露出水面，不存在因汽蚀要求开挖的间题，比其它水轮机汽蚀，磨损轻。部分负荷时效率较高，各尾水管，蜗和复杂的导水机构因此构造简单，维护，管理方便。采用了折向器，可使喷针关闭时间延长，降低水锤效应。对引钢管很长的高水头电站比较有利，具有运行可靠的优点。 二、该水轮机的特点 （一）该水轮机组是我厂在全国统一设计产品的基础上作了较大改进。它集中了近年来国内同类机型的优点，同时具有较高的“三优”水平。 （二）本机组配用CJJ--1GA型调整器，省去了协联机构和喷针配压阀。 （三）机组来用与飞轮做成统一体的弹性圈联轴器与发电机直联。转轮旋转方向，从发电机端朝水轮机看为顺时针。 （四）水轮机采用了水力性能较好的62./45。长喷咀和1350喷水弯管，
水轮机技术现状与发展方向心得体会
水轮机技术现状与发展方向心得体会 金涛能源学院1120200113 为期五周的小学期，让我对水轮机这一课题有了深刻的认识。 在老师的课堂上，我了解到，水轮机是一种将水能转换为机械能的动力机械。在大多数情况下，将这种机械能通过发电机转换为电能，因此水轮机是为水能利用和发电服务的。水是人类在生活和生产中能依赖的最重要的自然资源之一，我们的祖先很早以前就和洪水开展了斗争并学会了利用水能。公园前二千多年的大禹治水，至今还为人们所称颂。公元37年中国人发明了用水轮带动的鼓风设备-水排，公元260-270年中国人创造了水碾，公元220-300年间发明了用水轮带动的水磨，这些水力机械结构简单，制造容易。缺点是笨重、出力小、效率低。真正大规模地对水力资源合理开发和利用，是在近代工业发展和有关发电、航运等技术发展以后。水利资源的综合开发和利用，是指通过修建水利枢纽工程来进行对河流水力资源在防洪、灌溉、航运、发电以及水产等发明的综合利用。我国的水电发展设备事业也是在新中国成立以后才有了蓬勃发展，1975年我国还只能自行设计制造7.5万千瓦的新安江水电站，我国已能自行设计制造单机容量70万千瓦的混流式水轮机发电机组及单机容量17万千瓦的轴流转桨式水轮发电机组。我国的水力设备的设计、制造水平已达到世界先进水平。我国设计、制造的水力发电设备远销到美国、加拿大、菲律宾、土耳其、南斯拉夫、越南等国，受到了这些国家的欢迎。 水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形—水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。 通俗点说，水轮机的工作原理很简单。就像我们小时候玩的风车一样。因为水（液体）和气体统称为流体。其实他们的工作原理很简单的。只是在水轮机的另一端，有一个励磁装置，也就是发电机。这样就可以发电了（当然还有导线，变压器，转速控制器之类的）水轮机及辅机是重要的水电设备是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备，其技术发展与我国水电行业的发展规模相适应。在我国电力需求的强力拉动下，我国水轮机及辅机制造行业进入快速发展期，其经济规模及技术水平都有显著提高，我国水轮机制造技术已达世界先进水平。 水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮
水轮机概论
情景1 水轮机概论 1.1 水轮机基本参数 水轮机是把水流能量转换成旋转机械能的水力机械，是水电厂最主要的动力设备。水轮机主轴带动发电机轴旋转，利用发电机将机械能转换成电能。水轮机一般装在水电站的厂房内，如图1-1所示，当水流经引水道进入水轮机，由于水流和水轮机的相互作用，水流的能量便传给了水轮机，水轮机获得能量后开始旋转而做功。因为水轮机轴和发电机轴相连，水轮机便把它获得的能量传给了发电机，并驱动带有磁场的发电机转子转动而形成旋转磁场，发电机定子绕组切割磁力线而感应出电动势，带上外负荷后便输出了电流。 当水流通过水轮机时，水能即转变成机械能，这一工作过程的特性可用水轮机基 本参数来表征。其基本参数有：水头H 、流量Q 、功率P 、效率η和转速n 等。 1.1.1 水轮机水头H 1．净水头H 净水头是水轮机进口与出口测量断面的总水头差，即水轮机做功用的有效水头，用符号H 表示，单位为m 。图1-2为反击式水电站水轮机装置示意图。 对于反击式水轮机，进口断面取在蜗壳进口处Ⅰ-Ⅰ断面，出口断面取在尾水管出口Ⅱ-Ⅱ断面，则净水头为 ??? ? ??++-???? ??++=I I g g p Z g g p Z H II II II II I I 2222υαρυαρ （1-1） 式中：Z I 、Z II 分别为断面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处相对于某基准的位置高度，m ；I p 、II p 分别为断面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处的流体压强，Pa ； I υ、II υ分别为Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处过流断面的平 图1-1 拦河坝式水电站坝后式厂房 1-水轮机；2-发电机；3-尾水管；4-桥机；5-引水道
均流速，m/s ；I α、II α分别为Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ处的过流断面速度分布不均匀系数；ρ为水的密度，kg/m 3；g 为重力加速度。 净水头H 又可表示为： 1-?-=A g h H H （1-2） 式中：H g 为水电站水头（毛水头）；1-?A h 为水电站引水建筑物中的水力损失。 毛水头是水电站上、下游水位的高程差，用符号g H 表示，单位为m 。 2．额定水头H r 额定水头是水轮机在额定转速下，输出额定功率时的最小净水头，单位为m 。 3．设计水头H d 设计水头是水轮机在最高效率点运行时的净水头，单位为m 。 4．最大（最小）水头H max （H min ） 最大（最小）水头是在运行范围内，水轮机水头的最大（最小）值，单位为m 。 5．加权平均水头H w 加权平均水头是在电站运行范围内，考虑负荷和工作历时的水轮机水头的加权平均值，单位为m 。 图1-2 立轴反击式水轮机的工作水头
水力发电与水轮机简介
troduction of hydro-electric power and hydraulicturbines Power may be developed from water by three fundamental processes : by action of its weight, of its pressure, or of its velocity, or by a combination of any or all three. In modern practice the Pelton or impulse wheel is the only type which obtains power by a single process the action of one or more high-velocity jets. This type of wheel is usually found in high-head developments. Faraday had shown that when a coil is rotat ed in a magnetic field electricity is generated. Thus, in order to produce electrical ener gy, it is necessary that we should produce mechanical energy, which can be used to rot ate the coil. The mechanical energy is produced by running a prime mover by the ene rgy of fuels or flowing water. This mechanical power is converted into electrical powe r by electric generator which is directly coupled to the shaft of turbine and is thus run by turbine. The electrical power, which is consequently obtaind at the terminals of the generator, is then transited to the area where it is to be used for doing work.he plant or machinery which is required to produce electricity is collectiv ely known as power plant. The building, in the entire machinery along with other aux iliary units is installed, is known as power house. Keywords hydraulic turbines hydro-electric power classification of hydel plants head scheme There has been practically no increase in the efficiency of hydraulic turbines sinc e about 1925, when maximum efficiencies reached 93% or more. As far as maximum efficiency is concerned, the hydraulic turbine has about reached the practicable limit o f development. Nevertheless, in recent years, there has been a rapid and marked increa se in the physical size and horsepower capacity of individual units. In addition, there has been considerable research into the cause and prevention of cavitation, which allows the advantages of higher specific speeds to be obtained at hig her heads than formerly were considered advisable. The net effect of this progress wit h larger units, higher specific speed, and simplification and improvements in design h as been to retain for the hydraulic turbine the important place which it has
水轮机毕业设计 开题报告
毕业设计（论文） 开题报告 题目电站水轮机结构设计 专业热能与动力工程 班级 学生 指导教师
一、毕业设计（论文）课题来源、类型 本课题来源于越南DongNai5 水电项目，设计类型为水轮机结构设计。DongNai5电站，位于越南DongNai 省的DongNai 河。它配备了两台75MW混流式水轮发电机组，总装机容量150MW。电站预计2015年投入商业运行，年发电量达616万kW·h。该题目属于工程设计类题目。 二、选题的目的及意义 水轮机对于电站而言，是重中之重。它配合发电机组实现了，机械能转化为电能这一核心任务。因此，使水轮机最优化，对提高电站的效率至关重要。它的性能优劣,结构完善与否,直接涉及到水电事业发展的程度。进行水轮机的结构设计，综合考虑水轮机性能、效率、成本等，对学生个人也是一种总结和学习的过程的。通过水轮机结构设计，使得自己对大学所学的专业知识进一步掌握并运用，将书本知识实用化，为自己以后继续学习专业知识或者就业，有很大的帮助。 三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势 电力是现代化工业生产和生活不可或缺的动力能量,水力发电是电力工业的一个门类。建国50多年来,我国的水电事业有了长足的发展,取得了令人瞩目的成绩。水电在我国的兴起是有其深刻的背景的。 我国河流众多,径流丰沛,落差巨大,蕴藏着丰富的水能资源。2000～2004年, 中国水电工程顾问集团公司组织了全国水力资源复查, 水电资源理论蕴藏量为6.94亿kW,年发电量6.08万亿kW·h, 其中技术可开发容量为5.42亿kW, 年发电量2.47万亿kW·h; 经
济可开发容量为4.02亿kW,年发电量1.75万亿kW·h。 首先,我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。我国水能资源丰富,不论是水能资源蕴藏量,还是可能开发的水能资源,在世界各国中均居第一位。但是目前我国水能的利用率仅为13%,水力发电前景广阔。随着我国经济的快速增长,能源消耗总量也大幅度增长,煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大,甚至需要依靠进口。 水力发电经过一个多世纪的发展,其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术趋于完善,单机容量也不断增大。并且水力发电成本低廉,运行的可靠性高,故其发展极为迅速。近一个世纪,特别是建国以来,经过几代水电建设者的艰苦努力,中国的水电建设从小到大、从弱到强不断发展壮大。改革开放以来,水电建设更是迅猛发展,工程规模不断扩大。 据电工行业统计数据表明，2009年我国发电设备和大中型电机的产量分别为：水轮发电机组2303万kW，汽轮发电机8654万kW，成套发电设备11993万kW，大中型电机约为7500万kW，其中大型电机约为3000万kW（含风电1380万kw的70% ）。 调查表明，全世界发电设备市场的订货量从1991年的70GW 增加到了1996年的100GW，其中水电只占16%。在水电设备订货量方面，亚洲国家的订货量要占一半以上，如1996年的总订货量为18GW，其中中国占23%。 水轮机是一种流体机械。所谓流体机械就是以流体作为工作介质的机器。它是实现流体功能和热能转换的机械。( 热能转换的流体机械在此不作介绍) 。对于功和能转换的流体机械主要分为两大类,一类是流体能量对流体机械作功而提供动力; 另一类则是通过流体机械将原动力传递给流体, 使流体的能量得以提高。当然还有一种液力传动功能的机械( 如液力变矩器、液力耦合器以及流体与流体、流体与固体分离的机械) 也称为流体机械。 水力发电用的水轮机有着100 年以上的历史，一般认为是已
水轮机
一、简介 （一）、简介 水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备。 1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。反击型利用水流的压能和动能，冲击型利用水流动能。 2、反击式中又分为混流、轴流、斜流和贯流四种； 3、冲击式中又分为水斗、斜击和双击式三种。 1）、混流式： 水流从四周沿径向进入转轮，近似轴向流出 应用水头范围：30m~700m 特点：结构简单、运行稳定且效率高
水流在导叶与转轮之间由径向运动转变为轴向流动 应用水头：3~80m 特点：适用于中低水头，大流量水电站 分类：轴流定桨、轴流转桨 3）、冲击式 转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已经转变为高速射流，冲击转轮叶片作功。 水头范围：300~1700m 适用于高水头，小流量机组。 （二）、水轮机主要类型归类 二、水轮机主要基本参数 1、水轮机主要基本参数
水头：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（设计水头）流量：Q 转速:f=np/60 出力：N=9.81QHη（Kw） 效率：η 2、水轮机型式代号 混流式：HL 斜流式：XL 轴流转桨式：ZZ 轴流定桨式：ZD 冲击（水斗式）：CJ 双击式：SJ
斜击式：XJ 贯流转桨式：GZ 贯流定桨式：GD 对于可逆式，在其代号后增加N 3、混流式水轮机 型号：HL100—LJ—210 HL：代表混流式水轮机100：转轮型号（也称比转速）LJ：立式金属蜗壳 210：转轮直径（210厘米）4、轴流式水轮机
ZZ560—LH—1130 ZZ：轴流转桨式水轮机 560：转轮型号 LH：立式混凝土蜗壳 1130：表示转轮直径为1130厘米5、冲击式水轮机 CJ47—W—170/2X15.0 CJ：冲击式 W：卧轴 170：转轮直径170cm 2：2个喷嘴
水轮发电机基本知识介绍
水轮发电机基本知识介绍 一. 关于发电机电磁设计 水轮发电机电磁设计的任务是按给定的容量、电压、相数、频率、功率因数、转速等额定值和其他技术要求来确定发电机的有效部分尺寸、电磁负荷、绕组数据及性能参数等。 水轮发电机电气参数的选择，主要依据电力系统对电站电气参数和主接线的要求，同时根据《水轮发电机基本技术条件》、《导体和电器设备选择设计技术规定》等相关规范来选择，当然也要根据具体电站的要求。 在电磁设计过程中考核的几个主要参数：磁密，定、转子线圈温升，短路比，主要电抗，效率，飞轮力矩。 二. 电磁设计需要输入的基本技术数据 （一）额定容量、有功功率、无功功率和功率因数的关系 Φ--发电机输出电流在时间相位上滞后于电压的相位角 额定容量S=√3U N I N =22Q P 有功功率P=√3U N I N cos φ=S ·cos φ 无功功率Q=√3U N I N sin φ=S ·sin φ cos φ= S P （二）发电机的电磁计算需要具备以下基本的额定数据： 功率/容量，功率因数，电压，转速（极数），频率，相数，飞轮力矩（转运惯量） 1. 额定容量（视在功率）或者额定功率（有功功率）
S=φ cos P （kV A / MV A ） P=水轮机额定出力×发电机效率 （kW / MW ） 发电机的容量大小更直接反映发电机的发电能力。有功功率结合功率因数才能完整反映发电机的输出功率能力。 2. 额定功率因数cos φ 发电机有功功率一定时，cos φ的减小，可以提高电力系统稳定运行的功率极限，提高发电机的稳定运行水平；同时由于增大了发电机的容量，发电机造价也增加。相反，提高额定功率因数，可以提高发电机有效材料的利用率，并可提高发电机的效率。近年来由于电力系统容量的增加，系统装设同步调相机和电力电容器来改善其功率因数，以及远距离超高压输电系统使线路对地电容增大，发电机采用快速励磁系统提高稳定性，使发电机额定功率因数有可能提高。 取值：0.8，0.85，0.875，0.9，国内大容量多取0.85~0.9，国外发达国家多取0.9~0.95。 灯泡式水轮发电机由于受结构尺寸限制，功率因数较一般水轮发电机的取值高，以减小气隙长度，提高通风冷却效果。 (1) 一般水轮发电机 GB/T7894-2009 水轮发电机基本技术条件：
浅谈反击式水轮机的发展
浅谈反击式水轮机的发展 摘要：水轮机是水力原动机，主要分为反击式和冲击式，而本文主要说明了反击式水轮机的从古至今的发展历史，以及现代反击式水轮机的现状。 关键词：反击式水轮机发展 一、混流式水轮机的发展 英国人巴克在1745年和匈牙利人辛格聂尔在1750年提出了新型的水力原动机，1827年法国教师布尔旦和他的学生富尔聂隆共同制造了一台结构上可以实现、工作良好的水轮机(水头为1.4米,功率为6马力)。接着于1832年又成功地制造了50马力驱动锻造机械用的外向辐流的离心式水轮机。1836年,美国人哈马德对富尔聂隆水轮机作了改进,研制了水流由外侧向内侧流入的向心式水轮机,并因此获得了专利。1844年勃敦在富尔聂隆水轮机的外周装设了导水机构,显著地提高了水轮机的效率。1847～1849年,美国工程师法兰西斯又改进了哈马德水轮机,在转轮上装设了下环、并采用了英国人汤姆逊提出的蜗壳和导水机构。从而完成了现代混流式水轮机的基本结构形式。 混流式水轮机的比转速比冲击式水轮机高, 汽蚀系数比轴流式水轮机低,还具有结构简单、制造方便、运行可靠和满载时效率高等一系列优点, 因而成为水电机组中应用最广泛的一种机型。缺点是低负荷时效率低。 随着材料工业和制造技术的不断进步,混流式水轮机的使用水头也不断提高。1906年为50米,1910年为15米,1920年为210米,1930年为240米,1957年为536米,1968年奥地利的劳斯亥克电站水轮机则达到625米，世界上使用水头最高的混流式水轮机是奥地利的豪依斯林（Hausling）水电站，其最大水头为734m。 现代混流式水轮机由埋设部分导水机构、转动部分和辅助设备等构成。埋设部分包括蜗壳、尾水管等部件。导水机构采用水力性能良好的多个均布导叶,以保证水流均匀地沿圆周进入水轮机转轮。导叶开度大小系根据负荷的变化由调速器控制的导水机构接力器来控制。转动部分由转轮、主轴、轴承及密封装置等部件构成。 我国水力资源十分丰富，其中大部分的水头位于200～650米之间。在前些年，这样的高水头电站由于受到技术的限制只能采用冲击式水轮机机型。如今，随着国外先进技术的引进，在转速、容量和水头相匹配的情况下，许多电站都采用混流式水轮机机型。 二、轴流式水轮机的发展 最早的轴流式水轮机是由法国的琼瓦尔在改进了德国人汉希尔提出的方案以后,于1883年制成的。他的水轮机首次采用了尾水管,有效地利用了转轮与尾水管之间的水头,从而显示了其优越性。所以,在19 世纪末的一段时期内,琼瓦尔水轮机获得了一定的发展。 法兰西斯式水轮机和琼瓦尔水轮机一般适用于中水头和低水头。但为了发展平原地区的水电站,上述水轮机已不能满足提高出力的要求,当时曾通过切割混流式水轮机叶片的泄水边、提高导叶高度和增大叶片的出口直径等措施来提高比转速，但在当时比转速也只能由275提高到400,这显然不能满足要求。 20世纪初,奥匈帝国的布尔诺(现为捷克斯洛伐克)工业大学教授卡普兰于1921年提出了适应低水头电站需要的轴流式水轮机。早期的卡普兰水轮机为定
世界最大水轮机——三峡70万千瓦水轮机组研制概况
世界最大水轮机 ——三峡70万千瓦水轮机组研制概况(上) 工程总投资：150亿元以上 工程期限：1996年——2012年 三峡左岸电站厂房入口 三峡水电站是目前世界最大的水电站，这里安装着世界最大的水轮发电机组。在三峡泄洪坝两侧底部的水电站厂房内，共安装有32台70万千瓦级水轮发电机组；其中左岸厂房14台，右岸厂房12台，右岸地下厂房6台，另外还有2台5万千瓦的电源机组，总装机容量2250万千瓦；相当于20座百万千瓦级核电站，比巴西伊泰普水电站多了850万千瓦。左岸厂房和右岸厂房已建成投产的26台机组，日均发电量3.3亿度，满负荷运行可达4亿度，年发电量近1000亿度，约占全国发电量的33分之一。
三峡水电站安装的32台70万千瓦水轮机组是目前世界上出力最大、尺寸最大的混流式水轮发电机组。大型水轮发电机组是水电站核心设备，也是制造难度最高的顶尖工业产品之一，涉及众多复杂加工技术。长期以来，核心技术一直为少数发达国家所垄断。 在1996年三峡左岸14台机组招标前，全世界已建成的70万千瓦水机组仅有21台，分别位于美国大古力（Grand Coulee）水电站和巴西伊泰普（Itaipu）水电站。1970年代，加拿大通用电气公司（GE Canada）和美国阿里斯-查尔摩斯公司，为当时世界最大的水电站——美国大古力水电站第三厂房建造了3台70万千瓦水轮发电机，这三台机组原来按照60万千瓦水轮机设计，后来改进了水轮机转轮，使转轮直径放大到9.23米。首台机组于1978年4月建成投产，成为世界第一台额定出力达到70万千瓦的水轮发电机组。 1980年代，法国阿尔斯通、瑞士ABB、德国Voith以及加拿大通用电气、德国西门子等企业，共同为巴西和巴拉圭两国合建的伊泰普水电站，制造了18台两种规格的70万千瓦水轮机组，陆续于1984年5月至1991年5月间投产发电，使其一跃成为当时世界最大的水电站。2001年，伊泰普水电站又在预留机坑位置扩建2台70万机组，使装机总量从1260万千瓦增加到1400万千瓦。
水轮机作业
第1章 概论 （一） 单项选择题 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比 （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 （二）填空题 1．水电站中通过 把水能转变成旋转机械能，再通过 把旋转机械能转变成电能。 2．水轮机分为 和 两大类。 3．轴流式水轮机分为 和 两种。 4．水轮机主轴的布置形式有 和 两种。 5．冲击式水轮机有 、 和 三种。 （三）计算题 1．某水轮机的水头为18.6m ，流量为1130m 3/s ，水轮机的出力为180MW ，若发电机效率97.0=g η，求水轮机的效率和机组的出力g P 。 2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为a P 310650?，压力表中心高程为887m ，压力表所在钢管内径D = 6.0m ，电站下游水位为884m ，水轮机流量Q = 290 m 3/s ，若水轮机的效率%92=η，求水轮机的工作水头与出力。 第2章 水轮机的工作原理 （一） 单项选择题 1．水轮机中水流的绝对速度在轴面上的投影是（ ）。 （A ）轴向分量z v （B ）轴面分量m v 2．水轮机中水流的轴面分量m v 与相对速度的轴面分量m w （ ）。 （A ）相等 （B ）不相等 3．水轮机输出有效功率的必要条件是（ ）。 （A ）进口环量必须大于0 （B ）进口环量必须大于出口环量 4．无撞击进口是指水流的（ ）与叶片进口骨线的切线方向一致。 （A ）绝对速度 （B ）相对速度 5．法向出口是指（ ）。 （A ）出口水流的绝对速度是轴向的 （B ）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直 （二）填空题 1．水轮机转轮中的水流运动是 和 的合成。 2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是 和 。
水轮机发展现状
水轮机技术发展现状与应用热点 罗光钊 （学号：1404440226 学院：能动学院） 指导老师：李琪飞 我国可供开发的水利资源达3.78×10的5次方MW，年发电量居世界首位。到1990年底，全国水电总装机容量为36045.5MW，作为一种获取廉价电力的能源，水力发电的优缺点如下表所示。 优点缺点 它是一种不断更新的能源，取之不尽，用之不竭； 没有空气污染，对水没有热污染； 水能资源的开发，一般都能满足防洪，发电，灌溉，渔业，工业供水等综合利用要求； 如采用适当的装置，限制水压上升，启动和带负荷的时间很短，灵活可靠，具有担负尖峰负荷的能力； 设备比较简单，发热只限于轴承和电机，便于技术改造； 技术成熟，效率高； 可以采用水泵，水轮机蓄能。 受限于自然条件，地处偏远，分布不均； 远离消费中心，输电距离较长； 和火电相比，初期投资较高，施工期较长； 有淹没土地，城镇，道路的问题，要迁移人口赔偿费高； 有的电站建成后，会使盐碱地增加，可耕地减少，或使上游沉积，下游侵蚀；有的会干扰水生物的生活习性和食物链结构； 长距离输电，会增加事故机率； 有气蚀，水锤等特定问题； 高水头电站可能导致土地塌方或地震。 在引进技术，采用国际标准，扩大外贸，提高产品质量的方面，取得了显著的成绩。目前，国内生产厂已经有能力按现代标准书设计各种水头和直径的混流式和轴流式水轮机。 水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。 一、水轮机的历史发展 人类利用自然力量的初步偿试是家畜, 尔后是水力机械。远在几千年前, 人们就注意到利用高山瀑布、河川、湖泊水流中蕴藏的能量来代替人力作功。追溯到公元前几世纪, 在中国、印度、埃及等地的人们已经利用水车灌溉, 带动水磨、水碾、水碓进行粮食加工[ 4~ 5]。继之公元二世纪在欧洲罗马运河上大量使用。物原上记载: 后稷作水碓, 利于踏碓百倍。晋杜预作连机之碓, 驱水转之。 15 世纪中叶到 18 世纪末 , 水力学理论开始有了发展, 又随着工业的进步, 对水力原动机提出了功率更大、转速更快、效率更高的改造要求。 1745 年英国学者巴克斯, 1750 年匈亚利的辛格聂尔分别提出了一种依靠水流反作用力工作的水动压能机其效率只有 50% 左右。见图 2。
新型水轮机
厦门智慧海电工贸有限公司 新型多叶水轮机技术介绍 一、我国水力发电技术发展现状 我国目前可供开发的水力资源达 3.78*10＾5MW,年发电量为19233.04亿KW/h，居世界首位。到1990年底，全国水电总装机容量为36045.5MW，年发电量为1263.50亿KW/h约占可开发水力资源的9.53%和 6.57%。随着国民经济的发展，2000年水电装机增加到80000MW。 作为一种获取廉价电力能源—水电能，目前水力发电的优、缺点如下： 优点： 1、它是自然界一种不断更新的能源，取之不尽用之不竭； 2、没有空气污染，对水没有热污染； 3、水能资源的开发，一般都同时满足防洪、发电、灌溉、渔 业、航运及工业供水、环境卫生等综合要求； 4、如采用适当的装置，限制水压上升，启动和带负荷的时间 很短，灵活可靠，具担负尖峰负荷的能力； 5、运行、维护、更换改造的费用低； 6、技术成熟效率高；
7、设备简单，发热只限于轴承和电机，使用寿命长； 8、旧电站可以更换水轮机转轮和发电机，便于技术改造。 9、可以采用水泵-水轮机蓄能。 缺点： 1、受限于自然界的条件，地处偏远，分布不均匀； 2、远离高消费中心，输电距离较长； 3、有气蚀问题； 4、有淹没土地、城镇、道路的问题，要千与人们，赔偿费用 高。 5、和火电相比，初期投资高，施工期较长。 二、以“四叶水轮”为代表的水轮机技术存在误区 和风车的风轮一样，风叶是发电机获取动能的关键部件，同样水轮和叶片是水力发电机获取水能的动力获取机构，水轮获取水能的能力将直接影响水力发电机的发电效率。目前，市场上2到18米的低水头混流发电机、水轮和叶片主要是“四叶片水轮”或者“侧面进水式水轮”等技术。该技术虽然是水力发电机的传统理论，但是随着水电领域有识之士与专家学者的多年研究试验，发现该理论存在很大误区。“四叶片水轮”为代表的传统水轮机技术存在以下错误观念：其一，“四叶片水轮”的设计一直搬用船的螺旋浆的设计理论为其所用。其实螺旋浆的机械原理和水力发电水轮的机械原理是有本质上的区别的。 水轮的设计目的是为了利用流动的水流的动能而得到带动发电
水轮发电机组值班(上册)--复习题答案
水轮发电机组值班(上) 第一篇水电厂辅助设备及厂用电系统 第一章水力发电概论 复习题 一、填空题: 1、河段水能数值的大小取决于水的落下高度和水量的大小。(也就是落差和水量两个要素。) 2、从天然水能到生产电能的过程中,各种损失有蒸发、渗漏损失、水头损失、功率损失。 3、水电厂的开发方式有抬水式开发、引水式开发、混合式开发、潮汐式水电厂、抽水蓄能电厂、梯级水电厂。 4、水电厂的水工建筑物有拦水建筑物—坝、泄水建筑物、闸门、用水建筑物—水电厂进水建筑物和厂房。 5、闸门从其结构来看,其类型有平板闸门和弧形闸门。 6、水库的特征水位有死水位、正常蓄水位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位。 7、水电厂在系统中的运行原则是 8、泄水建筑物的作用是宣泻洪水。 9、泄水建筑物按泄流方式可分为溢洪道和深水泄水道。
10、水电厂的装机容量从设计角度包括最大工作容量、备用容量、重复容量。 二、选择题 1、水电站的出力公式为:( b ) (a)P=9.81QH;(b)P=9.81ηQH;(c)P=KQH;(d)E=0.00272WH 2、抽水蓄能电厂在电力系统中的主要作用是( d ) (a)抽水;(b)发电;(c)蓄能;(d)削峰填谷。 3、按坝的受力情况和结构特点分为( c、d ) (a)溢流坝;(b)混凝土坝;(c)拱坝;(d)重力坝。 4、多年调节水电厂在系统中一般( b、d ) (a)担任基荷;(b)担任峰荷;(c)侒保证出力工作;(d)可担任备用任务。 5、防洪限制水位是指( c ) (a)水库削落的最低水位;(b)允许充蓄并能保持的高水位;(c)汛期防洪要求限制水库兴利允许蓄水的上限水位;(d)水库承担下游防洪任务,在调节下游防护对象的防洪标准洪水时,坝前达到的最高水位。 三、判断题 1、水轮机效率(ηr )和发电机效率(ηc)之积就是水电厂效率。(√) 2、潮汐式水电厂只有在落潮时才能发电。(×)
水轮机选型概述
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。
国内外贯流式水轮机的应用现状
国内外贯流式水轮机的应用现状 贯流式水轮机自20世纪30年代问世以来，因其优良的技术经济特性和适用性而得到广泛应用和迅速发展，包括灯泡贯流发电机技术在内的贯流机组技术日益成熟，贯流式水电站的开发、设计、运行技术与经验日益丰富。国外水头25m以下的水电开发，已出现取代轴流式水轮机的局面。贯流机组技术在1960～1990的发展最为迅猛，这一时期投入运行的贯流机组，最大单机容量达65.8MW(灯泡贯流，日本只见)，最大水轮机转轮直径达8.2m(竖井贯流，美国墨累)，最高工作水头达22.45m(灯泡贯流，日本新乡第二)。 我国从20世纪60年代开始贯流式水轮机的研究和应用，到20世纪80年代，贯流机组技术及其应用取得突破性的进展，1983年引进设备的第一座大型灯泡贯流机组电站一湖南马迹塘水电站建成，1984年自主开发的广东白垢电站转轮直径5.5m，单机容量10MW灯泡贯流机组投运，标志着具备自行开发研制大型贯流机组设备的能力。贯流式水轮机的应用研究和运行技术也获得了发展，积累了经验。最近20年来，相继开发建成引进设备、技术合作或自行装备的大型灯泡贯流机组电站数十座，如凌津滩、王甫洲、尼那、洪江等。其中洪江水电站最大工作水头27.3m，单机容量45MW，是目前世界上应用水头最高、国内单机容量最大的灯泡贯流机组。国内已运行的灯泡贯流式水轮机最大转轮直径已达7.5m。目前规划或在建的贯流式水电站遍布全国各地，在建的广西长洲水电站装机15台，总装机容量达621.3 MW。在西北地区，20世纪80年代开始贯流式水电站的规划设计，并完成了柴家峡等电站的可行性研究。在黄河干流上现已建成青海尼那电站，宁夏沙坡头电站即将竣工，甘肃柴家峡、青海直岗拉卡等电站在建。尼那电站是我国海拔最高的大型灯泡贯流机组电站，沙坡头则是应用于高含沙水流的第一座大型灯泡贯流机组电站，各具特色，为贯流式水电站的开发提供了新的经验。 对于低水头小型水电站，轴伸贯流水轮机和竖井贯流水轮机具有与灯泡贯流水轮机相当的技术经济优势，国外20m以下的小水电开发，已逐步取代轴流机组。据文献介绍，国外已运行的轴伸贯流式水轮机转轮直径达8.6m，单机容量达到31.5MW，最大使用水头达到38m。我国轴伸贯流式水轮机的技术开发起步较晚，自行研制的GZ006、GZ007(5叶片)等转轮的性能达到或超过国际先进水平，但尚没有得到普遍的技术推广和形成相应的生产和市场规模。国内已运行的轴伸贯流水轮机多采用定桨式转轮，最大转轮直径2.75m，单机容量3.5MW，最大使用水头22m。而竖井贯流和全贯流机组技术开发程度较低，应用很少，与国外存在明显差距。