居甫渡水电厂水轮机设备的选择
【专业知识】水力发电厂水轮机的选择规定
【专业知识】水力发电厂水轮机的选择规定【学员问题】水力发电厂水轮机的选择规定？【解答】1、机组容量的选择应在水电厂总装机容量确定的基础上，考虑机组容量占电力系统工作总容量的比重、系统负荷增长速度、水电厂枢纽布置、机组与水库的运行方式、机组参数的合理性、机组制造技术水平和运输条件等到，提出不同方案，经技术经济比较确定。
在技术经济指标相当的情况下，宜采用较大容量的机组。
机组台数一般不少于两台。
在水轮机机型选定后，应根据水轮机运转特性及水力动能特性等因素，研究加大发电机容量或提高功率因数运行的合理性。
2、水轮机的额定水头（净水头）应根据水库运行方式和水电厂在电力系统中的作用进行合理选择。
当额定水头接近水电厂最低或最高水头时，应论证其经济性和合理性。
3、水轮机选择应根据工作水头范围采用合理的比转速，选用平均效率高、汽蚀和稳定性能好的转轮。
根据机组容量、工作水头范围、运行方式以及转轮模型综合特性曲线，合理选择转轮直径、转速和吸出高度等主要参数。
在选择水轮机参数时，还需考虑水电厂初期低水头运行以及水质对水轮机的特殊要求。
4、水轮机安装高程应根据水轮机在各种工况下允许的吸出高度值和相应的下游尾水位，经技术经济比较合理选定。
下游尾水位应根据水库运行方式、水电厂出力变化范围、水电厂初期运行要求、机组安装周期以及下游河道变化等条件选定。
5、混流式或轴流定桨式水轮机的最大飞逸转速，应按水轮机最高净水头和导叶最大可能开度确定。
轴流转桨式水轮机应按协联关系不破坏情况下的飞逸系数计算飞逸转速。
特殊情况下，可按协联关系破坏情况下的飞逸系数计算。
6、选择水轮机时，应考虑水轮机制造的新成就，对重大新技术（包括型式、结构和材料等）的采用必须经过科学试验，一般并应经过技术鉴定。
水轮机应有抗汽蚀措施。
多泥沙河流的水电厂，水轮机的通流部件还应采取抗磨措施，并在结构上做到方便检修，便于更换易损部件。
7、对所选择的水轮机，应取得制造厂提出的效率保证、功率保证、汽蚀保证和稳定运行范围的保证，以及水轮机模型综合特性曲线和运行特性曲线等技术资料。
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。
水轮机的标准与选择
2021年7月17日星期六
第四章 水轮机选择
水轮机是水电站中最主要动力设备之一，影 响电站的投资、制造、运输、安装、安全运 行、经济效益。
根据H、N的范围选择水轮机是水电站主要
设计任务之一，目标是使水电站充分利用水 能，安全可靠运行。
4.1 水轮机的标准系列
一、水轮机的系列型谱 我国在1974年编制了反击式水轮机暂行系列型谱， 其中所列出的转轮，是经过长期实践验证在某 一水头段的性能优异的转轮。
2.水电站技术资料：河流梯级开发方案、水库的调节性 能、水电站布置方案、地形、地质、水质、泥沙情况、 总装机容量、水电站运输、安装技术条件；水文资料： 特征流量及特征水头、下游水位流量关系曲线。
3.水电站有关经济资料：机电设备价格、工程单价、年 运行费等。
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。
4.1 水轮机的标准系列 四、水轮机系列应用范围图
4.2 水轮机的选择
一、水轮机选型设计的内容 1.确定机组台数及单机容量 2.选择水轮机型式（型号）及装置方式
3.确定水轮机参数D1、n、Hs、Za；Z0、d0
4.绘制水轮机运转特性曲线 5.确定蜗壳、尾水管的形式及其尺寸，估算水轮
机的重量和价格。
330 380 410 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
说明：括号内的数字表示仅适用于轴流式水轮机。
4.1 水轮机的标准系列
三、水轮发电机标准同步转速
磁极对数 3 4 同步转速 1000 750
n 磁极对数 16 18
5
7
8
9
10
600 428.6 375 333.3 300
(一)水电站水轮机选型设计方法及案例
水电站水轮机选型设计总体思路和基本方法水轮机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的选择是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性都有重要的影响。
水轮机选型过程中，一般是根据水电站的开发方式、动能参数、水工建筑物的布置等，并考虑国内外已经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 已知参数1 电站规模：总装机容量：32.6MW 。
2 电站海拔：水轮机安装高程：▽=850m3 水轮机工作水头：max H =8.18m ，min H =8.3m ，r H =14.5m 。
二 机组台数的选择对于一个确定了总装机容量的水电站，机组台数的多少将直接影响到电厂的动能经济指标与运行的灵活性、可靠性，还将影响到电厂建设的投资等。
因此，确定机组台数时，必须考虑以下有关因素，经过充分的技术经济论证。
1机组台数对工程建设费用的影响。
2机组台数对电站运行效率的影响。
3机组台数对电厂运行维护的影响。
4机组台数对设备制造、运输及安装的影响。
5机组台数对电力系统的影响。
6机组台数对电厂主接线的影响。
综合以上几种因素，兼顾电站运行的可靠性和设备运输安装的因素，本电站选定机组为：4×8.15MW 。
三 水轮机型号选择 1 水轮机比转速s n 的选择水轮机的比转速s n 包括了水轮机的转速、出力与水头三个基本工作参数，它综合地反映了水轮机的特征，正确的选择水轮机的比转速，可以保证所选择的水轮机在实际运行中有良好的能量指标与空化性能。
各类水轮机的比转速不仅与水轮机的型式与结构有关，也与设计、制造的水平以及通流部件的材质等因素有关。
目前，世界各国根据各自的实际水平，划定了各类水轮机的比转速的界限与范围，并根据已生产的水轮机转轮的参数，用数理统计法得出了关于水轮机比转速的统计曲线或经验公式。
当已知水电站的水头时，可以用这些曲线或公式选择水轮机的比转速。
水电站发电运行方案的水轮机与发电机组选择
水电站发电运行方案的水轮机与发电机组选择在水电站的发电运行方案中，水轮机和发电机组的选择是至关重要的环节。
水轮机作为水电站发电的核心设备，直接关系到发电效率和稳定性。
发电机组则负责将水轮机产生的机械能转化为电能。
本文将就水电站发电运行方案中水轮机与发电机组的选择进行探讨，并针对不同情况给出建议。
1. 水轮机的选择水轮机是水电站发电的关键装置，其类型的选择应根据水电站的水资源条件、流量、水头和水质等多个因素来决定。
常见的水轮机类型有混流式、轴流式和反击式等。
在水资源条件丰富且水头较高的情况下，轴流式水轮机是较为合适的选择。
这种水轮机的转子直径较大，转速较低，适合于高水头、小流量的情况。
而在水资源条件较差，水头较低的情况下，混流式水轮机的选择更为适宜。
混流式水轮机兼具轴流式和反击式的特点，既适应较高水头的要求，又能适应较小水头的情况。
此外，水轮机的质量和性能也是选择的重要考虑因素。
应选择质量可靠、性能稳定的品牌产品，以保证水电站长期稳定运行。
同时，还应考虑水轮机的维护和维修便利性，以降低运行成本。
2. 发电机组的选择发电机组是将水轮机产生的机械能转化为电能的设备，其性能直接影响到发电效率和电能质量等因素。
在选择发电机组时，应考虑以下几个方面：首先，应根据水轮机的转速和功率确定发电机组的额定转速和容量。
发电机组的转速应与水轮机的转速相匹配，以保证能够高效转化机械能为电能。
同时，发电机组的容量也应与水轮机的功率相适应，以充分利用水资源，提高发电效率。
其次，应考虑发电机组的电压等级和功率因数。
电压等级应根据输电线路的要求和电网接入条件来确定，以保证发电机组能够正常并稳定地向电网输出电能。
功率因数则应根据输电和用户需求来确定，以避免无功功率的浪费，提高电能利用率。
最后，还应考虑发电机组的可靠性和稳定性。
发电机组作为水电站的主要设备之一，应选择质量可靠、性能稳定的产品，以确保长期稳定的发电运行。
此外，发电机组的维护和维修便利性也是需要考虑的因素，以降低运行成本。
水轮机的标准与选择
水轮机的标准与选择1. 引言水轮机是一种将水的动能转化为机械能的装置，广泛应用于水力发电、灌溉、水泵等领域。
在选择和设计水轮机时，了解水轮机的标准和选择因素非常重要。
本文将介绍水轮机的标准和选择技巧。
2. 水轮机的标准水轮机的标准是确保其质量和性能的重要依据。
以下是一些常见的水轮机标准：2.1 国际标准国际标准主要由国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）制定。
这些标准涵盖了水轮机的设计、制造、安装和运行等方面。
2.2 国家标准各个国家都有自己的水轮机标准，根据当地的环境和需求来制定。
例如，中国的国家标准有GB/T标准系列。
2.3 行业标准水轮机行业也有一些行业标准，旨在规范行业内企业的生产和运作。
这些标准通常由行业协会或相关机构制定。
3. 水轮机的选择要素在选择水轮机时，需要考虑以下要素：3.1 水轮机类型水轮机有多种类型，包括水轮式、斜流式、混流式和螺旋式等。
不同类型的水轮机适用于不同的工况和流量要求。
3.2 功率需求根据需要的功率大小选择适当的水轮机。
功率需求与流量、水头等参数有关。
3.3 水头条件水头是指水轮机工作时水位差的高度，直接影响水轮机的效率和性能。
选择水轮机时，需要考虑水头条件和允许的变化范围。
3.4 流量要求流量是指单位时间内通过水轮机的水量。
根据流量要求选择合适的水轮机。
3.5 效率要求效率是指水轮机将水的动能转化为机械能的比例。
根据效率要求选择合适的水轮机。
3.6 经济性考虑除了满足技术要求外，还需要考虑水轮机的经济性。
包括水轮机的价格、维护成本、寿命等因素。
4. 水轮机的选择流程以下是选择水轮机的一般流程：4.1 确定需求根据具体需求确定所需的水轮机参数，包括功率、水头、流量等。
4.2 查找候选水轮机根据需求参数，查找符合要求的水轮机型号和制造商。
4.3 进行技术评估与水轮机制造商进行沟通，了解其技术规格，并进行技术评估，包括效率、可靠性、维护等方面。
4.4 经济评估根据水轮机的价格、维护成本以及预期寿命等因素进行经济评估，确保选择的水轮机经济合理。
水电站水力机械系统设计及参数优化
水电站水力机械系统设计及参数优化一、引言水电站是一种以水能为动力，通过发电机转换为电能的装置。
其核心组成部分是水力机械系统，它由水轮机、转子、定子、发电机等部分组成。
水力机械系统的设计和参数优化对于提高水电站的发电效率和可靠性至关重要。
二、水力机械系统的设计1.水轮机的选择：水轮机是水电站水力机械系统的核心组成部分之一。
在选择水轮机时需要考虑水头、水量、水质、转速、效率等因素。
不同类型的水轮机适用于不同的水头和水流量。
例如，对于大水头的水电站，可以选择速度型水轮机，对于低水头的水电站，可以选择转轮式水轮机。
2.水轮机的布置：水轮机的布置一般分为直排型、斜排型和深井型。
直排式水轮机布置简单、易于维护，适用于水头较低，流量较大的场合。
斜排式水轮机可以适应水流方向变化的情况，适用于水头较为复杂的场合。
深井式水轮机一般用于水压较大、水头较高的场合。
3.水力机械系统的材料选择：水力机械系统需要选择耐蚀、抗疲劳、耐磨损、强度高的材料。
一般选择可焊接、可加工的钢材和合金材料。
在选择材料时还需要考虑其成本和可供性。
4.机械转动部分的设计：机械转动部分是水力机械系统中一个重要部分。
在设计时需要考虑机械转动的稳定性、可靠性和寿命。
需要选择合适的轴承和密封件，减少机械故障，提高设备的运行效率。
5.水力机械系统的强度计算：在设计水力机械系统时需要进行强度计算，以确保设备在运行时具有足够的强度和稳定性。
需要对水轮机、发电机、转子、定子等部分进行强度计算，以选择合适的材料和结构。
三、水力机械系统的参数优化1.水轮机效率的优化：水轮机的效率是影响水力机械系统发电效率的关键因素之一。
水轮机的效率由构造、形状、转速、叶片角度、出水口分布等因素决定。
在优化水轮机效率时需要考虑水头和水流量的变化，选择合适的导叶和叶轮结构，控制水轮机的转速等。
2.提高水轮机抗重载能力：水力机械系统在运行中会受到重载和瞬态负荷的影响，容易发生机械故障。
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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（7）水库性能 调节库容（正常蓄水位至死水位）：0.48×108m3 总库容（校核洪水位以下）：2.37×108m3 调节性能：周调节
（8）电站特性 装机容量：3×95MW 保证出力：67.10MW 多年平均发电量：13.07×108kW·h 年利用小时数：4586h 电站地震设计烈度：Ⅶ度 （9）对外交通条件 铁路：省外货物铁路运输到昆明东站，按铁路二级超限控
浅谈居甫渡水电厂水轮机设备的选择
王建波
（云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南普洱 665100）
摘 要：随着现代经济的发展，电力的需求比较大，针对南方以水电为主，水电厂的效益至关重要。而水电厂水轮机设备的选择关系到 电站水资源总效率的充分利用和水电厂经济高效、安全地运行。就居甫渡水电站水轮机设备的选择及应用取得的实际效益为基础并结 合相关的科学理论及自身的工作经验，简要分析了水轮机设备的选择方法。 关键词：水电厂；水轮机；设备选择
0 引言
居甫渡水电站位于李仙江干流上，李仙江属红河水系，为
其一级支流。流域位于北纬 22°23′～24°55′、东经 100°24′～102° 22′之间。李仙江发源于云南省南涧县宝华乡石丫口山，流经景 东、镇沅、墨江、普洱、江城、绿春等县，在江城县曲水乡南纳河 汇口以下为中越界河（界河长约 4km），于绿春县半坡乡二甫纳 入小黑江以后流入越南称沱江，又称黑水江；在越南莱州附近
有藤条江加入，在越池附近汇入红河。 李 仙 江 干 流 在 云 南 省 境 内 河 道 长 473km， 天 然 落 差
1790m，出国境处流域面积 19309km2。其中把边江（上游称川 河）全长 382km，天然落差 1636m，集水面积 8948km2；阿墨江 （上游称者干河）为李仙江第一大支流，全长 240km，集水面积 7029km2。把边江、阿墨江两江在江城县嘉乐乡三棵庄汇合后始 称李仙江。
注：上表中效率按 ２／３ＭＯＤＹ 公式修正。
小；D267 转轮过流量最小，转轮直径最大。A773a 转轮单位转速 最小；其它三个转轮单位转速都较高。D267 转轮最高效率和限 制工况效率都最高，D267 转轮的空化系数最小，额定点相应的 бM 为 0.11；吸出高度小，安装高程低，土建开挖最小；A643 转轮 空化系数最大，吸出高度大，土建开挖量深。
A643 66 54 43
97.44 4.7 125 1.87
200.2 91.87 94.89 79.95 1233.5 0.145
1.6 -3.1 267 1962
D267 66 54 43
97.44 4.85 125 1.4 198.7 92.73 95.9 82.5 1149.75 0.11 1.8 -1.2 267 1962
n1（′ rpm） 额定点 Q1（′ l/s）
σ Kσ H（s m） n（s m·kW） k
A551 66 54 43
97.44 4.6 125 1.8
198.8 92.6 95.0 78.25 1278 0.132 1.6 -2.6 267 1962
A773a 66 54 43
97.44 4.8
115.4 1.87 200.67 91.66 94.89 75.38 1185.25 0.144 1.6 -3 246 1808
1 水力机械设备选择
1.1 电站基本参数
（1）气温 历年绝对最高气温：39.8℃ 历年绝对最低气温：4.6℃ 最热月平均气温：27.6℃ 最冷月平均气温：17.6℃ 历年平均气温：23.5℃ （2）湿度 历年平均相对湿度：85％ （3）泥沙特性 坝址多年平均含沙量（天然情况）：2.35kg/m3 坝址多年平均含沙量（上游梯级影响）：1.185kg/m3 （4）流量 电站引用流量：636m3/s （5）水位 ①上游水位 水库正常蓄水位：522.00m 水库死水位：514.00m ②下游水位 校核尾水位：477.85m 设计尾水位：473.59m 最低尾水位（一台机）：456.72m （6）水头 最大水头：66m 最小水头：44m 加权平均水头：59m 额定水头：54m
大、装机高程低、厂房开挖量较大、土建投资多、施工难度大；比 转速较高、机组重量轻、制造难度较大、工艺复杂，单位造价高。
混流式水轮机制造技术成熟，结构简单，制造难度低，检修
工期短及造价相对轴流机组低；故本电站选用混流式水轮机。
1.3 水轮机基本参数选择
根据电站水头参数，参考转轮型谱和国内制造厂现有模型
94.50 1180 92.4 0.11 大朝山
1.3.1 转轮型号选择及主要参数计算
由表 1 和表 2 可看出；A551 转轮过流量最大，转轮直径最
81 广东科技 ２０１３．４． 第 ８ 期
水利建设
表 2 水轮机主要参数计算列表
转轮
Hma（x m） H（r m） Hmi（n m） N（r MW） D（1 m） n（rmp） △η（%） Q（r m3/s） η（%） ηma（x %）
75
最优工况
n10（′ r/min） Q10（′ l/s） η（%）
79.3 1080 93.2
72.5 950 93.02
79.8 1050 93.02
限制工况
Q1（′ l/s） η（%）
1326 89.6
1300 88.7
1258 89.4
σm 备注
0.14 五强溪
0.144 岩滩
0.145
D267 85 79.1 910
转轮资料，可供本电站选用的性能较优的模型转轮型号有
A551、A773a、A643、D267 等，其模型参数见表 1，分别对表 1 中 各转轮进行参数计算，其结果列表 2 中（计算时发电机效率 ηf＝ 97.5％）。
表 1 水轮机模型转轮参数表
转轮型号
A551
A773a
A643
使用水头（m）
67.5
68.5
制。
公路：昆明距电站坝址 360km，其中昆明经玉溪至元江 的高速公路 205km，其余为四级路面 155km。公路荷载为汽 超－15，挂－80。
1.2 水轮机型式选择
根据电站水头参数，在该水头范围内可选择轴流转浆式和
混流式水轮机。轴流转浆式机组适应水头和负荷变化幅度较大
的电站，电网调度灵活；但水轮机空化系数大、吸出高度负值