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
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨我国水电资源蕴藏量较为丰富，目前来看可用作经济开发的水电资源可达3.7亿Kw，同时，在我国水电站发电体系的构建中，中小型水电站的发电量占了整体水电系统发电量的50%。
随着我国改革开放的不断深入，我国电力工业得到了巨大的发展，其中各种中小型水电站的建设数量不断上升，因此，为了提高这些中小型发电站的发展效率从而对我国总体水力发电系统进行发电效率的提高，进行中小型水电站的发电系统优化是具有重要意义的。
水轮机是水力发电站中发电系统的重要组成设备，因此，在进行总体水力发电系统的优化之前，先要进行水轮机的机型选择与优化。
一、水轮机磨蚀与选型优化在水力发电系统的运行过程中，会产生水力机械的空化现象。
空化是发生在水力机械存在下的流体功力现象，在空化作用下发生的水力机械的磨损称为空蚀。
在水轮机的发电过程中，水流一般是会带有一些砂砾的，这使得在水轮机空蚀的基础上进一步加深了水轮机的磨损现象。
我国水利工程界统一将水力发电过程中水轮机的空蚀和磨损称为磨蚀。
磨蚀会导致严重的水轮机性能下降，在长期失修的情况下会造成水轮机出现损坏，因此，在水轮机的选型上，首先要针对当地水质以及发电系统的因素进行防止和减少磨蚀现象的水轮机选型和优化。
影响水轮机磨蚀的因素众多，主要与水流的强度、水流含沙量、砂砾矿物成分、粒径大小、硬度等，除此之外，还与水轮机本身的结构设计一级材料存在联系。
因此，针对于这些影响因素，在水轮机的选型和优化上需要从两个方面着手。
一方面，要进行水流中的砂砾矿物的排除和减少，可以通过蓄清排浑以及加强排沙设施的构建来完成，除此之外，还应当在水流通过水轮机之前降低水流的能量等；另一方面，就要针对于水流中砂砾的类型进行水轮机的选型和优化，一般来说需要注意以下3个方面：（1）在水轮机的过流部件的选择中，选取耐磨性能以及工艺性能较好的材料，同时需要针对于这部分材料进行适合于在水体中工作的材料加工工艺，主要还是进行材料的耐腐蚀和耐磨加工，例如通过材料打磨提高水轮机表面的精度以及刚度等，同时为了提高水轮机的耐腐蚀性能，应当在水轮机表面进行镀锌等抗腐蚀加工。
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1. 引言1.1 研究背景水力资源是我国丰富的清洁能源之一，具有稳定、可再生等特点，是中小型水电站的重要发展方向。
而水轮机作为水电站的核心设备之一，对水电站的发电效率和运行稳定性起着至关重要的作用。
水轮机选型与优化是中小型水电站建设中的重要环节。
随着我国水电产业的不断发展，水轮机技术也在不断提高和创新，如何根据实际情况选择适合的水轮机类型，进行性能优化，最大限度地提高水电站的发电效益，成为了当前研究的热点问题。
在这一背景下，对中小型水电站水轮机选型与优化进行深入探讨，对提升水电站的运行效率、减少运行成本具有重要意义。
在此背景下，本文旨在对中小型水电站水轮机选型与优化进行探讨，分析水轮机选型的影响因素，总结中小型水电站水轮机的选型方法，探讨水轮机性能优化的措施，研究水轮机选型与水电站效益的关系，以及分析参数优化对水轮机性能的影响。
通过本文的研究，可以为中小型水电站的建设与运行提供理论支持与参考。
1.2 研究目的水电站是一种重要的清洁能源发电方式，而水轮机作为水电站的核心设备，对水电站的发电效率和运行稳定性有着至关重要的影响。
本文旨在通过对中小型水电站水轮机选型与优化的探讨，深入探讨水轮机选型的影响因素，探讨中小型水电站水轮机的选型方法，提出水轮机性能优化的措施，分析水轮机选型与水电站效益的关系，以及研究参数优化对水轮机性能的影响，从而全面了解水轮机选型及优化对水电站运行的重要性，为今后中小型水电站水轮机的选型和优化提供理论依据和技术支持。
通过本文研究，为提高中小型水电站的发电效率、降低运行成本和提升经济效益提供参考意见，为水轮机的选型与优化提供理论支持和技术指导。
1.3 研究意义水电站是我国重要的清洁能源发电方式之一，对于保障能源安全和环境保护具有重要意义。
而中小型水电站在我国水电资源分布中占据着重要地位，其建设和运行直接影响着区域能源供应和社会经济发展。
水轮机作为中小型水电站的核心装备，其选型与性能优化对水电站运行效率和经济效益具有重要影响。
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、中小型水电站的发展现状中小型水电站是指装机容量在10MW以下的水电站，它们通常建设于山区、丘陵地带，利用山间溪流、小河流等水资源进行发电。
我国拥有丰富的水资源，中小型水电站在我国的能源结构中占据着重要的地位。
根据《中国水电规划纲要（2016-2020）》，我国中小型水电站的装机容量将超过6000万千瓦，其中以云南、贵州、四川、湖南等省份为主要发展地区。
中小型水电站具有建设周期短、投资少、环境友好等特点，是我国水电产业中的重要组成部分。
二、水轮机的选型原则1. 资源条件：中小型水电站的水资源条件多种多样，有的水流充沛、水头较大，适合选择斜流水轮机；有的水流较小、水头较低，适合选择横流水轮机。
在选型时需结合实际的水资源条件，选择适合的水轮机类型。
2. 经济性：水轮机的选型应充分考虑其造价和运行成本，以确保建设和运营的经济效益。
一般来说，对于水头较低的水电站，应选用效率较高的水轮机，使得发电成本更低，经济效益更好。
3. 可靠性：水轮机作为水电站的核心设备，其可靠性和稳定性对水电站的正常运行和发电效率具有重要影响。
在选型时需要考虑水轮机的品牌、技术和质量等因素，以确保其长期可靠运行。
4. 适应性：水轮机的选型还需要考虑其在不同水流条件下的适应性。
部分水电站可能会受到季节性水流的影响，因此需要选择具有一定适应性的水轮机，以确保在不同水流条件下都能够正常运行。
三、水轮机的优化设计1. 流道设计优化：水轮机的流道设计对其能效和稳定性具有重要影响。
通过采用先进的流道设计理论和仿真技术，可以对水轮机的流道形式和参数进行优化，提高水轮机的整体效率和性能。
3. 装置布置优化：水轮机的装置布置对整个水电站的运行效率和安全稳定性有影响。
通过合理布置水轮机和相关设备，可以减少水流损失和能量损失，提高水电站的整体发电效率。
四、中小型水电站水轮机选型与优化案例分析以某中小型水电站为例，其水头为45m，流量为20m³/s。
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【摘要】中小型水电站是我国清洁能源发展的重要组成部分，水轮机作为水电站的核心设备，选型与优化对于提高水电站的效率和经济性至关重要。
本文从水轮机选型的基本原则、中小型水电站水轮机类型、选型方法、优化设计以及运行维护等方面展开讨论，旨在探讨中小型水电站水轮机选型与优化的重要性，并展望未来的研究方向。
通过总结核心观点，可以为中小型水电站的水轮机选型与优化提供参考，推动水电站的可持续发展。
通过本文的研究，可以为中小型水电站水轮机的选型与优化提供理论和实践支持，促进清洁能源的利用和水电站的发展。
【关键词】中小型水电站、水轮机、选型、优化、研究背景、研究意义、研究目的、基本原则、水轮机类型、选型方法、优化设计、运行维护、重要性、未来研究展望、总结核心观点1. 引言1.1 研究背景水力发电具有资源丰富、清洁环保、安全可靠等优势，是我国主要的可再生能源之一。
在中小型水电站中，水轮机是核心设备，直接关系到水电站的发电效率和运行稳定性。
随着我国能源结构调整的加快和水力发电的快速发展，中小型水电站水轮机选型与优化成为亟需研究的话题。
目前我国水电站规模逐渐向小型化和分布式发展，中小型水电站的建设数量逐年增加。
随着能源需求不断增长，中小型水电站对水轮机的性能要求也越来越高，需要更加精准的选型和优化设计。
随着科技进步和制造工艺的不断提升，中小型水电站水轮机的选择和优化设计已经具备更多的可能性和空间，为提高水电站的发电效率和经济性提供了更多的机会和挑战。
中小型水电站水轮机选型与优化的研究具有重要意义和广阔前景。
1.2 研究意义中小型水电站是我国水力资源开发利用的重要组成部分，对于提高能源利用效率、推动清洁能源发展具有重要意义。
水轮机作为中小型水电站的核心设备，其选型与优化直接关系到水电站的发电效率和稳定性。
本文旨在探讨中小型水电站水轮机选型与优化的相关问题，通过研究水轮机选型的基本原则、不同类型水轮机的特点、选型方法、优化设计及运行维护等方面，为中小型水电站的建设与运营提供理论支持与指导。
试述中小型水电站水轮机的选型与优化
试述中小型水电站水轮机的选型与优化摘要:根据中小型水电站的特点及代表水轮机技术特性的各参数之间的相互关系,论述了水轮机考虑抗磨蚀和运行稳定性时,其技术经济参数选择和优化的方法、途径,并对信息技术用于水轮机的选型和优化做了初步探讨。
关键词:水电站水轮机选型优化磨蚀稳定性水轮机是水力发电的关键设备之一。
水轮机特性的优劣是影响水电站经济性的重要因素。
为了经济地开发水电资源,合理选择水轮机技术经济参数并进行优化,是水电资源开发、咨询和设计阶段的主要任务,也是水轮机设备采购招标投标的重要工作。
一、水轮机磨蚀与选型优化众所周知,空化是发生在运行中的水力机械的一种流体动力现象,当空化发生发展,并造成过流部件材料的破坏损耗称为空蚀。
在含沙水流中工作的水力机械除了会发生空化外还将发生砂粒磨损,但发生在水力机械中的沙粒磨损不同于一般磨粒磨损,常常与空化现象相伴发生,造成并且加剧过流部件的空蚀和磨损破坏。
我国工程和学术界将这种水力机械转轮等过流部件在含沙水流介质中工作时发生的空蚀和沙粒磨损破坏统称为磨蚀。
磨蚀导致水力机械性能下降,效率降低,甚至失效。
我国中西部地区特别是黄河流域的水电工程,通常都不同程度地遭受到磨蚀损坏。
根据国内外的研究和实践,水轮机泥沙磨损强度与水流的含沙量,沙粒的矿物成分、硬度及其形状、粒径,沙粒运动的速度(流道内相对流速)等有关,也与水力模型(包括叶型、流道)的空化特性及过流部件所采用的材料特性有关。
我国水电科研、工程设计、水电设备研制与水电运行管理部门,在长期广泛的理论研究和工程实践的基础上,借鉴国内外水电工程的经验教训,从工程总体布置、水轮机参数选择、设备制造选材、工艺和运行调度等方面,总结出了对在含沙水流中工作的水轮机抗磨蚀防护行之有效的措施,概括起来主要为以下6个方面:①优化水沙调度,蓄清排浑或设置沉沙、排沙设施以减少泥沙过机;②采用较低的能量参数如降低水轮机转轮中的相对流速(如控制水轮机转轮出口圆周速度u2≤38～4 2 m/S ),以降低磨蚀强度;③水轮机的过流部件采用耐磨蚀性和工艺性好的材料,以及采用先进的材料加工工艺(如采用不锈钢板冲压转轮轮叶),以提高抗磨蚀性能;④过流部件采取表面处理措施,如打磨以提高表面的粗糙度精度、硬度、韧性,或在材料表面喷焊或涂(镀) 抗磨蚀的金属或非金属材料等技术和工艺,也可提高抗磨蚀性能;⑤采用五轴数控铣床加工水轮机转轮叶片,以保证型线准确度;⑥适当降低水轮机安装高程以减轻空蚀强度等。
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1. 引言1.1 研究背景2000字对于研究背景内容来说太多了，请问是否可以缩减字数要求？1.2 研究意义中小型水电站水轮机的选型与优化对水电站的运行效率和电力产量具有重要意义。
通过合理选型和优化设计，可以提高水轮机的性能和效率，最大限度地利用水资源，减少能源浪费。
对水轮机的选型与优化进行深入研究，有助于降低水电站建设和运营成本，提高水电站的经济效益和竞争力。
在当前环境下，面临着严峻的能源挑战和环境保护压力，中小型水电站作为清洁能源的重要组成部分，其发展前景广阔。
加强对中小型水电站水轮机选型与优化的研究具有重要意义。
只有不断优化水轮机的设计和选型过程，才能更好地满足水电站的实际需求，提高水电站的稳定性和可靠性，推动水电产业的持续健康发展。
研究中小型水电站水轮机的选型与优化具有重要的理论和实际意义，对促进水电站的可持续发展和能源利用效率具有积极的推动作用。
展望未来，我们需要进一步深化研究，完善水轮机选型与优化的理论体系，为中小型水电站的发展提供更加科学、合理的技2. 正文2.1 水轮机选型原则水轮机选型原则是中小型水电站水轮机选型与优化中的关键步骤之一。
在选型的过程中，需要考虑以下几个原则：要根据水电站的水资源情况和水轮机的性能特点来确定合适的机型。
不同水资源条件下，适合的水轮机类型也会有所不同，比如在流量较大、水头较高的情况下可以考虑选择带有调速装置的双调节式水轮机，而在流量较小、水头较低的情况下则可以选择无调速装置的固定式水轮机。
要充分考虑水轮机的运行稳定性和可靠性。
在选型过程中要选择那些经过实际运行验证、性能稳定可靠的水轮机产品，以确保水电站能够长期稳定运行。
还要考虑水轮机的经济性。
选型时除了要考虑水轮机的初投资成本外，还要考虑其运行维护成本、效率和寿命等因素，综合考虑后选择性价比最高的水轮机产品。
水轮机选型原则是要根据水资源条件、机组性能、运行稳定性和经济性等方面综合考虑，选出最适合的水轮机产品，以保证中小型水电站的正常运行和发挥最大经济效益。
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。
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善水轮机运行稳定性的措施。如在水力方面选择无涡区较宽、 水力脉动较小的转轮模型；选择较高的水轮机设计水头；水头
占到全年的８５％～９５％，汛期径流量也占到全年的较大比例， 其余时段不仅含沙量小．且河道来流量也较小，电站往往不能
变幅较大的电站设置机组最大出力等。在水轮机过流部件结 构和流道方面，如转轮采用奇数叶片数，采用Ｘ形叶型及长短
中国农村水利水电·２００４年第７期
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文章编号：１００７—２２８４（２００４）０７—００９３—０３
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小型水电站水轮机选型与优化的探 讨 菱
理，并便于检修；要求加强水轮发电机组整体及部件的刚度、保 证水轮发电机定子适宜的刚度、柔度和强度；要求在工厂装配
方案。如采取沉、排沙措施，在汛期利用来水量大，电站有弃水 时集中冲沙；过流部件采用高韧性和硬度的抗磨蚀不锈钢材料
和现场安装中特别要保证可能引起振动的关键部位的精度和 安装质量。还要核算机组部件的自振频率，在电站压力钢管设
水轮机的运行稳定性主要表现为水力振动和机械振动，与 水轮机能量特性和空化特性存在一定的相关性，如以应用最为 广泛的混流式水轮机为例，它的发展和应用所带来的经济效益 非常可观，现代单机容量３００ Ｍｗ及以上的大型或巨型机组都 是混流式水轮机。由于混流式水轮机转轮叶片是不可调的，一 旦偏离最优工况区即偏离无涡带区运行，就可能发生水力脉 动，特别是水头变幅较大的水电站，水轮机在部分负荷区或在 高水头工况区运行无法避免。
设计缺陷，制造、装配和安装质量不良，运行因素等，如水封间 隙不均，转动部分的质量不平衡，水轮机转轮与密封、水轮发电 机转子与定子不同心度差，机组的部件或整体刚度设计不合
注技术的发展趋势和研究采用最新成果。 水轮机技术是一门综合应用科学和工程技术，现代水轮机
科学技术和水电开发之所以取得如此快速的发展，特别是最近
水轮机是水力发电的关键设备之一。水轮机特性的优劣 是影响水电站经济性的重要因素。水轮机的选型是根据电站 的水文、水能等基础资料，结合工程总体布置和水轮机的水力 特性、结构、材料及制造工艺等问题，按照技术先进、经济合理 的原则．选择和确定水轮机的技术参数。参数优化的目的是通 过技术方案的比较，对设备和工程建设的投资、运行费用．设备 预期的可用性、可靠性、使用寿命，预期的收益等工程生命周期 内的技术与经济因素，及其相互间的影响，进行综合比较和评 判，寻求资源利用充分、投资省、收益高的最优方案。为了经济 地开发水电资源，合理选择水轮机技术经济参数并进行优化， 是水电资源开发、咨询和设计阶段的主要任务，也是水轮机设 备采购招标投标的重要工作。
根据国内外的研究和实践，水轮机泥沙磨损强度与水流的 含沙量，沙粒的矿物成分、硬度及其形状、粒径，沙粒运动的速 度（流道内相对流速）等有关，也与水力模型（包括叶型、流道） 的空化特性及过流部件所采用的材料特性有关。我国水电科 研、工程设计、水电设备研制与水电运行管理部门。在长期广泛 的理论研究和工程实践的基础上，借鉴国内外水电工程的经验 教训，从工程总体布置、水轮机参数选择、设备制造选材、工艺 和运行调度等方面，总结出了对在含沙水流中工作的水轮机抗 磨蚀防护行之有效的措施，概括起来主要为以下６个方面：① 优化水沙调度，蓄清排浑或设置沉沙、排沙设施以减少泥沙过 机；②采用较低的能量参数如降低水轮机转轮中的相对流速 （如控制水轮机转轮出口圆周速度Ｕ２≤３８～４２ ｍ／ｓ），以降低 磨蚀强度；③水轮机的过流部件采用耐磨蚀性和工艺性好的材 料，以及采用先进的材料加工工艺（如采用不锈钢板冲压转轮 轮叶），以提高抗磨蚀性能；④过流部件采取表面处理措施，如
含沙河流上的水电站水轮机参数的选择与优化．应根据水 流含沙情况（包括含沙量、粒径、成分、硬度等）和河道输沙特 点，电站在系统中的地位及系统对电站的运行要求，电站可能 选择的防护措施．包括水库运用及水沙调度、电站运行调度、检 修制度等运行管理措施的应用等，分析、预测水轮机运行过程 中可能发生的磨蚀及其破坏程度，提出水轮机参数的选择方 案，要根据经济合理的原则对方案进行全面的分析评价、选优。
中小型水电站（包括农村水电站）一般都要并人电网运行， 且其水轮机设备尺寸一般不大（低水头水电站除外），制造、安 装技术难度相对较小．检修也较方便。此外，河道径流和输沙 量一般都具有季节性的特征，如我国西北等于旱半干旱地区，
可能导致或加剧机组的振动，造成转动部件的损坏。总之，引 起机组振动影响运行稳定性的原因和机理较为复杂，各种类型 和容量的水轮机组都可能发生振动而影响机组的运行稳定性。
轮机以来，人类利用水能发电已历经１５０余年。１５０年来，单机 容量从当初几千瓦的小机组到现今８００余ＭＷ的巨型机组，电 站装机容量从数十千瓦的小水电站到现今数百万乃至千万千 瓦以上的巨型水电站，发展相当迅速。水电开发由于水轮机技 术的特殊性，通常先进行水力模型研究，然后根据相似原理将 模型按比例放大设计成需要的原型水轮机。要完成一个水轮 机模型的设计和试验，需要较长的设计试验周期。基于经济性 的考虑，中小电站水轮机的设计选型，一般是套用现有型谱或 模型曲线，较注重其技术成熟程度和运行经验，而相对较少关
收稿日期：２００４—０４—０２ 作藿简介：梁章堂（１９４５一），男．高级工程师。
型和优化问题，也进行了初步探讨。
１ 水轮机磨蚀与选型优化
众所周知，空化是发生在运行中的水力机械的一种流体动 力现象，当空化发生发展，并造成过流部件材料的破坏损耗称 为空蚀。在含沙水流中工作的水力机械除了会发生空化外还 将发生砂粒磨损，但发生在水力机械中的沙粒磨损不同于一般 磨粒磨损，常常与空化现象相伴发生，造成并且加剧过流部件 的空蚀和磨损破坏。我国工程和学术界将这种水力机械转轮 等过流部件在含沙水流介质中工作时发生的空蚀和沙粒磨损 破坏统称为磨蚀。磨蚀导致水力机械性能下降，效率降低，甚 至失效。我国中西部地区特别是黄河流域的水电工程，通常都 不同程度地遭受到磨蚀损坏，如黄河三门峡、云南六郎洞、新疆 喀什三级等水电站水轮机的磨蚀状况是较为典型的例子。
的各参数之间相互关系，论述了水轮机考虑抗磨蚀和运行稳定性时，其技术经济参数选择和优化的方法、途径，并对信息
技术用于水轮机的选型和优化做了初步探讨。
关键词：中小型水电站；水轮机选型；优化；磨蚀；运行稳定性；计算机流体动力学
中图分类号：ＴＫ７３
文献标识码：Ｂ
我国水电资源蕴藏丰富。可经济开发的水电资源达３．７亿 ｋＷ，装机容量小于３００ ＭＷ的中小水电约占到可经济开发资 源量的５０％。改革开放以来，随着经济和社会的发展对电力日 益增长的需求．我国电力工业获得快速发展，水电建设如火如 荼。一些地方中小水电特别是农村水电甚至成为当地经济可 持续发展的支柱，以电代燃料成为维持生态环境良性循环的 保障。
满负荷运行，便于安排机组检修而不影响发电。因此．在多年 平均含沙量不大（如小于５ ｋｇ／ｍ３）的情况下，特别是中小型农
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
叶片，采用较高的尾水管高度，并设置补气装置等。在机组及 部件结构设计方面，要求供货厂商做到机组及部件结构设计合
村水电站．一般不宜盲目采用大幅降低比转速等方案，应采用 减少泥沙过机及提高过流部件抗磨蚀性能等多种措施的综合
水轮机技术特性（包括能量特性、空化特性和运行稳定性） 与经济性，以及代表水轮机技术特性的各参数（比转速巩、单位 转速”ｊ、单位流量Ｑ１、水轮机效率竹、空化系数ｄ等）之间，存在 着相互制约、相辅相成的辩证关系。水轮机技术经济参数的选 择和优化是一项复杂的系统工程。本文根据中小型水电站的 特点．探讨了水轮机的磨蚀和运行稳定性以及选择和优化水轮 机皮术经济参数的途径，对信息技术的发展和应用于水轮机选
理，以及水力系统存在的缺陷等都可能引起运行稳定性问题。 另外，在系统中担负调峰运行的机组，由于频繁起动、停机等也
５０年来的迅猛发展，固然是因为经济和社会的发展对电力不断 增长的需求和水力发电带来的巨大经济利益所推动，但也与经
万方数据
中小型水电站水轮机选型与优化的探讨
梁章堂
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济发展和其他科学技术（如计算机、信息技术和材料等学科技 术）发展的促进密不可分。特别是计算机与信息技术的发展和 应用，使水轮机技术的发展得到了巨大的推动和提升，如计算 机流体动力学（ＣＦＤ）水力分析预测技术，有限元结构分析技术 （ＦＥ），计算机辅助设计和制造技术（ＣＡＤ／ＣＡＭ）等及其他新 技术，应用于水轮机水力开发、模型制造、模型试验和结构分析 及水轮机组制造的全过程，不仅使得水轮机的技术性能包括能 量特性和空化性能等普遍得到提高（水轮机模型效率最高已达 ９５％）．而且在实用上．结合统计分析和经验，采用ＣＦＤ等技术， 基于现有水轮机研究和制造的经验开发研制、改造的常规水轮 机新转轮甚至可以不再进行模型试验验证即可投入工程应用， 即使进行模型试验验证，也大大缩短了从技术开发、产品制造到 产品应用的周期．收到事半功倍的效果，经济效益非常明显。目 前，ＣＦＤ等信息技术已在国内外有关高校、科研机构及水轮机研 发和制造企业逐步推广．包括一些大型水轮机新转轮及过流部 件的技术开发和设计，其技术将日益成熟和进步，发展和应用前 景广阔。相信对于我国水电工程咨询设计行业，逐步应用和推 广ＣＦＤ等信息新技术。将会有助于提升设计质量，加快水电技术 发展和水电开发的步伐．有助于提升我国水电开发的水平和经 济效益。这也将会是水力发电设计技术发展的必然趋势。
２水轮发电机组运行稳定性与选型优化
现代水轮发电机组的单机容量越来越大，最大单机出力已 达８５２ ＭＷ（长江三峡）。水轮发电机组的运行稳定性，因一些 大型或巨型机组发生振动造成损失而受到越来越普遍的重视。
行状况进行监测和报警，为机组的状态检修和电站的安全经济 运行提供依据。
３信息技术用于水轮机参数选择的探讨
粱章堂
（甘肃省水利水电勘测设计研究院。甘肃兰州７３００００）