水电站水轮机选型设计1
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。
水电站技术-5—水轮机选型

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。
吸出高Hs应满足:防止水轮机汽蚀,开挖深 度合理。
பைடு நூலகம்
七、 按综合特性曲线选择水轮机的主要参数 1、D1的确定
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
二、水轮机选型设计的基本要求
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。
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 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 各参数之间的统计关系,再根据本电站的参数选择。
四、水轮机系列应用范围图
小型水电站混流式水轮机的选型设计

行 设备 投资 总概 算 。 12水轮 机选 型设 计所 必需 的基本 资料 .
() 1 国家 和 地 方 所 制 定 的 有 关 水 电建 设 的 方 针 、 策和设 计规 范等 文件 资料 。 政
作 机 和水 力 原动 机两 大 类 , 轮 机属 于水 力 机 械 中 水
1 水 轮机 选 型 设 计 的主 要 内容 及 资 料
11水 轮机 选 型设计 的主 要 内容 . ( ) 择水 轮发 电机 组 的台数 及单机 容量 。 1选
( ) 择水 轮机 的型 号及装 置 方式 。 2选
() 定 水 轮 机 的 轴 功 率 、 轮 直 径 、 3确 转 同步 转 速 、 出高度 、 吸 安装 高程 等主要 参数 。 ( ) 制水 轮机 的运 转综合 特性 曲线 。 4绘 ( ) 定蜗 壳和尾 水 管 的型式及 尺寸 。 5确 ( ) 择调 速器 及油 压设备 。 6选 () 7估算 发 电机 的尺 寸等有关 参 数 。
质泥沙资料 ; 水电站 的流量及水头 ; 水电站上 、 下游 水 位 及 下 游 水位 一 流量 曲线 ; 电 站 总装 机 容量 和 水 机组 在 电力系 统 中的地位 及运 行方 案等 。 ( ) 输情 况及 安装 技术 条件 等资料 , 4运 . ( ) 内外 正 在 设 计 、 工 和 已 运 行 的 同类 型 5国 施 水轮 机及 其水 电站 的有关 资料 。
( ) 出在 特 性 或 结 构 上 的 某 些 特 殊 要求 ; 8提 进
的水力 原 动机 , 它又 分 为很 多类 型 。现代 的 水轮 机
一
般按 水 流能 量转 换 的特征 分 为 两大 类 , 即反击 型
中小型水电站水轮机选型设计评述

为优秀而又能在招标采购中得到的设备 ,并以此作
中小型水 电站的水轮机选型设计 ,主要是根据 为贯彻国家“ 节能” 方针 的具体行动 。
按湖北省人 民政府于 20 年 3 06 月颁发的《 关于
加强水能资源开发利用管理的意见》水能资源开发 ,
《 击式水轮机转轮 暂行系列型谱 》 简 称 “ 反 ( 老型 谱 ”, ) 这是我 国第一个水轮机转轮系列型谱。 “ 老型谱” 中不论在水轮机的型号及其应用范围 方面 , 还是在所列转轮水力参数等方面, 大部分内容
项 目必须达到初步设计深度 ,项 目申请报告由省政
府投资主管部门核准。 近几年 以来 , 湖北省一批中小型水电开发项 目, 经省发改委组织专家进行评估后获核准。这些工程 已陆续建成 , 从投产后水轮发电机组的运行状况 , 可 初步检验出水轮机设计选型的合理性及经设备招标
已陈旧、 落后 , 无法满足需要 。在 2 世纪后期 , 国 O 我
研制出性能先进 的转轮 , 并在国内外一些 电站使用 。 混流式水轮机转轮系列型谱》J 厂6 1— 2 ,其中 (Br30 9 )
经有关研制单位 的共 同努力 , 编制出《 中小型轴流式 所采购产品的质量水平 , 从而可总结出经验及教训。 为了互通信息、 交流经验、 取长补短 , 现将部分
也包括有少量 国外引进转轮。该型谱所列转轮 , 与 项 目 核准前组织专家,对这些具有初步设计深度 的 “ 老型谱” 所列转轮相 比, 无论在 比转速 s还是效 几个水电站设计报告进行评估过程中,有关水轮机 ,
率卵 都有大幅度 的提高 ,空化系数 o也有所下降。 r 此后 , 我国尚未再编制新的水轮机转轮系列型谱。
留金坝水电站水轮机选型与设计

1 . 单位流量和转轮直径 2
由公式 =31n  ̄ ,3】 / 可知, 和r 、 、 I 有 】
关。 为了减小转轮直径, 应提高 口 值; 口 但 值较大将使 值较大, 从而引起较大的开挖量和土建投资。 下面按不
1 1 m・ W, 0 2 k 额定水 头 5. 0 的多数在 1 5 k .1 m 0 0 m・ W 附近 ; K值为260~310 0 0 。
座以发电为主, 兼有水库养殖、 航运等综合效益的中型
本 电站属 1 0m以下 水头段 , 轴流式 、 贯流 式机 型都可
国内建 议 采 用 的 统 计 公 式 为 D , s= ( 0 2 0 5
A s at Ii t tnr ue h l i b e B a m t et n a u t0 te j a a r ̄qr ti : e bt c:' se t dc e ao n mr ’ r e r d c ad ̄l  ̄e fh mb t e ao t r ' xi o a t f w g m l pa es c Uu w el s tn h
T eT rieMo e Sl t n sg f i ib ae o rSain h ubn d l e c dDeino u n aW trP we tt e a L j o
中小型水轮机选型和配套手册1

前言我公司除已生产原部颁(JB/T6310-92)中小型轴流式、混流式水轮机转轮系列型谱规定的ZD760、ZZ600、ZZ560a、ZZ560、ZZ500、ZZ450/D32B 和HL240/123、HL260/A244、HL260/D74、HL240/D41、HL220/A153、HL180/A194、HL180/D06A、HL160/D46、HL110/129、HL120/A41、HL90/D54产品外,还能提供近年来国内外大公司、科研院所研制并已经在电站实际运行的一批优秀转轮产品。
这些转轮的特点是:适用水头范围宽、效率高(较传统转轮效率提高2-5%)、过流量大、抗汽蚀性能好、运行稳定、使用寿命长。
公司在材料选用、加工工艺上做了进一步改善,采取了许多强化措施,并购置了一批精度高的大型机械加工设备,为用户提供性能先进、质量可靠的新型产品,现汇总如下:新型转轮基本情况:水轮发电机组及辅助设备说明一、中小型水轮机水轮机是一种将水能转换为旋转机械能的机器。
按其水流作用原理和结构特征可以分为为两类:一类为仅利用水流动能的,称为冲击式水轮机;另一类为同时利用水流动能和势能的,称为反击式水轮机。
属于这两大类的各种型式水轮机有:混流式轴流定桨式轴流式反击式轴流转桨式斜流式全贯流式水轮机贯流式灯泡式半贯流式轴伸式水斗式竖井式冲击式斜击式双击式除了上述各种机型外,随着蓄能、潮汐电站的开发,出现了可逆式水轮机。
常见的可逆式水轮机有混流式、斜流式、轴流式等。
水轮机的型号由三部分代号组成,各部分之间用短横线分开。
第一部分代表水轮机的型式及转轮型号。
水轮机型式用汉语拼音字母表示,转轮型号用阿拉伯数字表示,采用统一按比转速规定的代号。
第二部分表示水轮机主轴的布置形式及引水室特征。
第三部分表示转轮的标称直径(以cm计)。
可逆式水轮机在代号后加“N”表示。
1)型号的第一部分,由水轮机型式及转轮代号组成。
水轮机型号用两个汉语拼音字母表示,其型号及代号规定办法如下:2)型号的第二部分由水轮机主轴的布置形式和结构特征的代号组成。
新疆拉斯特水电站水轮机选型设计

以看 出, 案的单位转速都在水轮机转轮高 效 两方
率区运行 , 两方 案单位转速都符合水轮机选型要
求。
根据求 出的单位流 量和单位转速 , 查水轮机 综合特性 曲线 , 以得 出: 可 方案 一水轮 机效 率为 9 .%, 案二 水轮 机 效 率为 9 . %。将 发 电 21 方 33 机效率 按 9 %计 算, 以计算 出方 案 一和方 案 3 可 二水轮机发 电机 实 际发 电能 力分 别 为 1 6 k 4 W 0
方案 一 : 优单 位 转速 no 8 rm n ; 最 l取 3/ in 模 " 型水轮机转轮直径 DM 0 3 1取 .5 m。
根据两方 案的单位转 速查 水轮 机综 合特性 曲线图, 照最大单 位转速 和最 小单位 转速 , 对 可
方 案二 : 最优单 位转速 no 7 rrn模 型 l取 5/ i; " a
摘
要: 本文以拉斯特水 电站水轮机选型为例, 通过对水轮 机转轮直径 D 转速 n 吸 出高度 、 、
t、 - 飞逸转速 n- I s f , 飞逸 转速 n 、 最大 效率 流量 Q 等参数的确定 , 出水轮机 的最优方案, 选 阐述
了水 轮 机 选 型 的最 简单 方法 。
关键词 : 电站 ; 水 水轮机 ; 选型 1 工程概况及参数选择 拉斯特水 电站为小型引水式水 电站, 电网 在 中所占 比重 不大 , 担 基荷 运 行。根 据 水头 不 承 大、 流量小等特点 , 中小型水轮机模 型转轮型 查<
谱表》 厂家产品样本和有关资料, 、 有两种方案可
供选择 , 方案一选择 t B 0型水轮 机、 - 2 I I 方案 二选
择 H D 6a L 2 0 型水轮机 。
机容量 3 0 k 年 发 电量 1 3 ×1 W ・ ×1 0 W, 0 8 0k 5 站设 计水 头 H =3 .7m, r 339 最大运行水头 H 均= n
水轮机选型设计

⽔轮机选型设计第⼀章⽔轮机的选型设计第⼀节⽔轮机型号的初步选择⼀、沙溪⽔电站的主要参数H max =68.0m H p =50.0m H min =43.0m由《⽔利机械》P 36设计⽔头 H r 初算时可近似取(0.9~1.0)H p H r = 0.95×50.0= 47.5m 总装机35万kw⼆、因为沙溪⽔电站的⽔头范围为43.0m~68.0m,根据《⽔轮机》课本,符合此⽔头范围的要求,分别是 HL220,它的使⽤⽔头为30~70m 。
该⽔电站的⽔头范围为38-68m ,适合此⽔头范围⽔轮机的类型有斜流式和混流式。
⼜根据混流式⽔轮机的优点:(1)⽐转速范围⼴,适⽤⽔头范围⼴,可适⽤30-700m ;、(2)结构简单,价格低;(3)装有尾⽔管,可减少转轮出⼝⽔流损失;故选择混流式⽔轮机。
⼆.⽐转速的选择按我国⽔轮机的型谱推荐的设计⽔头与⽐转速的关系,⽔轮机的s n 为 )(19.270205.472000202000kw m H n rs ?=-=-=因此,选择s n 在260左右的⽔轮机为宜。
在⽔轮机型谱中有HL220,故按HL220进⾏计算三.单机容量第⼆节原型⽔轮机主要参数的选择按电站建成后,在电⼒系统的作⽤和供电⽅式,初步拟定为2台、3台、4台、5台四种⽅案进⾏⽐较。
HL220其主要参数如下:模型转轮直径D 1=46cm,导叶相对⾼度b 0/D 1=0.25 z 1=14, 最优⼯况n 10’=70r/min,Q 10’=1.0m 3/s,η=92%,ns0=255,σ=0.115; 限制⼯况Q 1’=1.150m 3/s,η=89%,σ=0.133. 最⼤单位飞逸⽐转速n 1p ’= 133 r/min⼀.(⼆台)1、计算转轮直径⽔轮机额定出⼒:kw N P GGr 4.17857198.0105.174=?==η式中:G η-----发电机效率,取0.98 G N -----机组的单机容量(KW )取最优单位转速流量,Q 11r =1.14m 3/s ,对应的模型效率ηm=0.886,暂取效率修正值Δη=0.03,则设计⼯况原型⽔轮机效率η=ηm +Δη=0.916)(29.7916.05.4714.181.99183781.95.15.1111m H Q P D r r ===η按我国规定的转轮直径系列,计算值处于标准值7.0m 和7.5m 之间。
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院校:河北工程大学水电学院专业班级:水利水电建筑工程01班姓名:苏华学号: 093520101指导老师:简新平水电站水轮机的选型设计摘要本说明书共七个章节,主要介绍了大江水电站水轮机选型,水轮机运转综合特性曲线的绘制,蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。
主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。
系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。
关键词:水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。
【abstract】Curriculum project of hydrostation is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of inadaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method , when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydrostation , the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened .【Keyword】Curriculum project of hydrostation ; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.水电站水轮机选型设计第一节基本资料 (4)1.1基本资料1.2设计内容第二节机组台数与单机容量的选择 (4)2.1 机组台数与机电设备制造的关系2.2 机组台数与水电站投资的关系2.3 机组台数与水电站运行效率的关系2.4 机组台数与水电站运行维护工作的关系2.5 单位容量的选择第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5)3.1 HL240型水轮机3.2 ZZ440型水轮机3.3 两种方案的比较分析第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (13)4.1 基本资料4.2 等效率曲线的计算与绘制4.3 出力限制线的绘制4.4 等吸出高度线的绘制第五节蜗壳设计 (15)5.1 蜗壳型式选择5.2 主要参数确定5.3 蜗壳的水力计算及单线图,断面图的绘制第六节尾水管设计 (18)6.1 尾水管型式的选择6.2 尺寸确定及绘制平面剖面单线图第七节调速设备的选择 (19)8.1 调速器的计算8.2 接力器的选择8.3 调速器的选择8.4 油压装置的选择参考资料 (21)大江水电站水轮机选型设计第一节基本资料1.1基本资料大江水电站,最大净水头H max=35.87m,最小净水头H min=24.72m,设计水头H p=28.5m,电站总装机容量N装=68000KW,尾水处海拔高程▽=24.0m,要求吸出高Hs> -4m。
1.2设计内容水轮机是水电站中最主要的动力设备之一,它关系到水电站助工程投资、安全运行、动能指标及经济效益等重大问题,正确地进行水轮机选择是水电站设计中的主要任务之一。
本次设计的内容有:(1) 确定机组台数与单机容量。
(2) 确定水轮机的型号与装置方式。
(3) 确定水轮机的转轮直径与转速。
(4) 确定水轮机的吸出高度与安装高程。
(5) 绘制水轮机运转特性曲线。
(6) 确定蜗壳、尾水管的型式与尺寸。
(7) 选择调速器与油压装置。
第二节机组台数与单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。
根据已确定的装机容量,就可以拟订可能的机组台数方案,当机组台数不同时,则单机容量不同,水轮机的转轮直径、转速也就不同,有时甚至水轮机型号也会改变,从而影响水电站的工程投资、运行效率、运行条件以及产品供应。
选择机组台数与单机容量时应遵守如下原则:2.1 机组台数与机电设备制造的关系机组台数增多,单机容量减少,尺寸减小,制造及运输较易,这对制造能力和运输条件较差的地区有利的,但实际上说,用小机组时单位千瓦消耗的材料多,制造工作量大,所以最好选用较大容量的机组。
2.2 机组台数与水电站投资的关系当选用机组台数较多时,不仅机组本身单位千瓦的造价多,而且相应的阀门、管道、调速设备、辅助设备、电气设备的套数增加,电气结构较复杂,厂房平面尺寸增加,机组安装,维护的工作量增加,因而水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加,但采用小机组时,厂房的起重能力、安装场地、机坑开挖量都可以缩减,因而有减小一些水电站的投资,在大多数情况下,机组台数增多将增大投资。
2.3 机组台数与水电站运行效率的关系当水电站在电力系统中担任基荷工作时,引用流量较固定,选择机组台数较少,可使水轮机在较长时间内以最大工况运行,使水电站保持较高的平均效率,当水电站担任系统尖峰负荷时,由于负荷经常变化,而且幅度较大,为使每台机组都可以高效率工作,需要更多的机组台数。
2.4 机组台数与水电站运行维护工作的关系机组台数多,单机容量小。
水电站运行方式就较灵活,易于调度,机组发生事故产生的影响小,检修较易安排,但运行、检修、维护的总工作量及年运行费用和事故率将随机组台数的增多而增大,故机组台数不宜太多。
上述各种因素互相联系而又相互对立的,不能同时一一满足,所以在选择机组台数时应针对具体情况,经技术经济比较确定。
遵循上述原则,该水电站的装机容量为6.8万kw ,由于1.5万kw<8.6万kw<25万kw ,该水电站为中型水电站,并担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量,同时兼向周边地区供电。
且宜选用偶数机组台数(两个合用一个变压器,方便变电和配电):4台。
2.5 单位容量的选择:单机容量N=6.8÷4=1.7万KW,水轮机额定出力:FFr N N =η (F η:发电机效率:96%-98%,取96%)即 r N =N÷96﹪=17000÷96﹪=17708KW 。
第三节 水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、 及吸出高度与安装高程的确定根据该水电站的水头变化范围24.72m ~35.87m ,参照《水电站》表3-3和表3-4的水轮机系列型普表查出合适的机型有HL240型水轮机(适用范围25~45)和ZZ440型水轮机(适用范围20-40)两种。
现将这两种水轮机作为初步方案,分别求出其有关参数,并进行比较分析。
3.1 HL240型水轮机 3.1.1 转轮直径D 计算查《水电站》表3-6可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量s m S L Q M 3'124.11240==,效率%4.90=M η,由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量m Q Q M 3'1'124.1==,效率 %92=η。
上述的'1Q =1.24m ³/s 、r N =17708KW 、%92=η和Hr=28.5带入 1D =5.285.2824.192.081.917708⨯⨯⨯=3.22m选用与之接近而偏大的标称直径1D =3.3m.3.1.2 转速计算 1'10D H n n av=式中: '1'10'10n n n M ∆+=由《水电站》表3-6查得在最优工况下的'10M n =72.0,初步假定1010''m n n =n=3.35.2872=116.5r/min 上式中: '1n ——单位转速采用最优单位转速 '1072n = r/minH ——采用设计水头,Hr =28.5m1D ——采用选用的标准直径1D =3.3m采用与其接近的偏大的同步转速n= 125r/min3.1.3 效率修正值的计算由水利机械附表1查得HL240 在最优工况下最高效率为max M η=92.0%模型转轮直径1M D =0.46m 所以原型水轮机的最高效率可采用下式计算,即511max max )1(1D D MM ηη--= =1-(1-0.92)53.346.0=0.946=94.6% 则效率修正值为max ηη=∆-min η=94.6%-92%=2.6%,考虑到制造水平的情况,常1D =在以求得的∆η中再减一个修正值,取ε=1%,ε'=0;则效率修正值为 εηηη--=∆min max -ε'=0.946-0.92-0.01=0.016=1.6% 由此可得原型水轮机在限制工况下的效率为η=m η+η∆=90.4%+1.6%=92%(与上述假定相同)单位转速的修正值按下式计算:192.0946.01''max max 101-=-=∆M M ηηn n =0.014<0.03 由于'1'10n n ∆<0.03, 按规定单位转速可不加修正,同时,单位流量Q 也可不加修正。
由上可见,原假定的%92=η,''11M Q Q = ,''1010M n n =是正确的,那么上述计算及选用结果1D =3.3m 和n=125r/min 也是正确的。