水轮机选择(经典)
水轮机型号
水轮机型号1. 导言水轮机是一种利用水流动能转换为机械能的装置，被广泛应用于水力发电和水资源利用的领域。
水轮机的种类繁多，每种型号都有其独特的特点和适用范围。
本文将介绍一些常见的水轮机型号及其特点。
2. 垂直轴水轮机垂直轴水轮机是水轮机的一种常见型号。
它的主要特点是水流与轴线垂直，可以分为斜流式和直流式两种。
2.1 斜流式垂直轴水轮机斜流式垂直轴水轮机是一种高效率的水轮机。
其水流流经引导叶片后，与叶片成45度斜角进入转子，从而减小了水流与叶片的冲击。
斜流式垂直轴水轮机适用于水量较少的场合，并具有低转速、大批量生产等特点。
2.2 直流式垂直轴水轮机直流式垂直轴水轮机是一种低转速、大功率的水轮机。
其与斜流式相比，转子上的直流片更多，使得转子能够承受更大的水力冲击。
直流式垂直轴水轮机适用于水流较大的场合，并具有高效率、稳定性好等特点。
3. 水平轴水轮机水平轴水轮机是另一种常见的水轮机型号。
它的主要特点是水流与轴线平行，可以分为反击式和作用式两种。
3.1 反击式水平轴水轮机反击式水平轴水轮机是一种高压高速水轮机。
其特点是水流从叶片进入转子后产生反击力，转子因反击力而转动。
反击式水平轴水轮机适用于水量较大、水头较高的场合，并具有高效率、节省空间等特点。
3.2 作用式水平轴水轮机作用式水平轴水轮机是一种低压低速水轮机。
其特点是水流与转子叶片的作用力直接作用于转子，使转子转动。
作用式水平轴水轮机适用于水量较大、水头较低的场合，并具有简单结构、可靠性高等特点。
4. 斜板水轮机斜板水轮机是一种特殊的水轮机型号。
其特点是水流经过斜板后产生反作用力，使得转子转动。
斜板水轮机适用于水量较大、水头较小的场合，并具有结构简单、安装方便的特点。
5. 混流水轮机混流水轮机是一种综合了斜流式和直流式水轮机优点的型号。
其特点是水流在流经叶片时既产生径向力也产生轴向力，使得转子得到更好的能量转换。
混流水轮机适用于水量较大、水头较小的场合，并具有高效率、运行稳定等特点。
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。
水轮机型号 (2)
水轮机型号1. 引言水轮机是一种将水能转换成机械能的设备，广泛应用于水电站发电、灌溉和工业生产中。
不同型号的水轮机适用于不同的水力条件和功率要求。
本文将介绍几种常见的水轮机型号及其特点。
2. 斜流式水轮机斜流式水轮机又称为“Kaplan水轮机”，它是一种能够适应较大水头和较小流量的水轮机。
斜流式水轮机的叶片具有可调节的可变导叶，通过改变导叶的角度，可以控制水流进入叶轮的流速和流向。
斜流式水轮机具有高效率、运行稳定和灵活调节的特点。
特点：•适应大水头和小流量的水力条件•可调节叶片和可变导叶，灵活调节水流流速和流向•高效率和运行稳定3. 轴流式水轮机轴流式水轮机是一种适用于大流量和较小水头的水轮机。
它的叶轮和导叶间距小，使得水流通过叶轮时的速度变化较小，因此轴流式水轮机的出口速度与进口速度相差较小，能够更好地利用水能。
轴流式水轮机适用于涡轮发电机组和排灌用途。
特点：•适应大流量和较小水头的水力条件•出口速度与进口速度相差较小，能够更好地利用水能•适用于涡轮发电机组和排灌用途4. 超高速水轮机超高速水轮机是一种转速高达10000转/分钟以上的水轮机。
由于转速很高，超高速水轮机的叶片设计要考虑到离心力的影响，以防止叶片的损坏。
超高速水轮机适用于高压高速发电机组、氢分子制取设备等领域。
特点：•转速高达10000转/分钟以上•叶片设计要考虑离心力的影响，防止叶片损坏•适用于高压高速发电机组、氢分子制取设备等领域5. 混流式水轮机混流式水轮机是一种介于轴流式水轮机和斜流式水轮机之间的一种设计。
它的叶片既有轴流式水轮机叶片的特点，又有斜流式水轮机叶片的特点。
混流式水轮机适用于中水头和中流量的水力条件。
它具有结构简单、效率较高和运行稳定的特点。
特点：•介于轴流式水轮机和斜流式水轮机之间的设计•适应中水头和中流量的水力条件•结构简单、效率较高和运行稳定6. 级联水轮机级联水轮机是将两台或多台水轮机串联起来使用的一种方式。
水轮机的标准与选择
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。
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4.2 水轮机的选择
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。
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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。 型谱中，水轮机转轮型号规定一律用比转速代号。 轴流式、混流式、ZD760型、水斗式水轮机系列型 谱参数见表4-1~表4-5。
30 32
同步转速 187. 166.7 150 136.4 125 115.4 107.1 100 93.8
n
5
磁极对数 34 36 38 40 42 44 48 50
同步转速 88.2 83.3 79 n
75 71.4 68.2 62.5 60
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4.1 水轮机的标准系列 四、水轮机系列应用范围图
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4.2 水轮机的选择
三、所需要的有关资料 1.水轮机产品技术资料：系列型谱、生产厂家、产品目录、
模型综合特性曲线。 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。
第4章 水轮机选择13
现将型谱资料和其他有关资料介绍如下。
一、反击式水轮机的系列型谱
表4-1、4-2、4-3、4-4中给出了轴流式、混流 式水轮机转轮的参数。
★表中相关两点说明：
(1) 水轮机的使用型号规定一律采用统一的比 转速代号。
和有关数据。
总体上说，水轮机选择的内容即：
在估算水轮机的外形尺寸、重量及价格 的基础上，根据选定的水轮机型号和参数， 结合水轮机在结构、材料、运行等方面的要 求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由 双方共同商定机组的技术条件，作为进一步 设计的依据。
4、水轮机选择的有关资料 (1)水轮机产品技术资料。 系列型谱、生产厂家及产品目录、模型综合特
第四章 水轮机选择
4.1 水轮机的标准系列 4.2 水轮机的选择 4.3 水轮机的工作特性和运转特性曲线 4.4 蜗壳的型式及其主要尺寸的确定 4.5 尾水管的型式及其主要尺寸的确定
4.1 水轮机的标准系列
由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况 不同，水电站的H和Q范围也不同，为了使水电站 经济安全和高效率的运行，就必须有相应类型和型 式的水轮机以适应各种水电站的要求。
max)[0.3
0.7(
D1M D1
)1/ 5
(
HM H
)1/10
]
(3-24)
M (3-25)
HL
max M max (3-26)
ZL
M (3-28)
max M max (3-27)
(2)η修正值的计算 步骤：
★★不宜采用过多的Z。
★★Z的具体选择原则：
① 电站一般应采用较大的Nf，较少的Z。 ② Z应≥2台，少数情况下可选1台。 ③ 中型电站一般选用4~6台机组，大型电站一 般选6~8台机组。 ④ 特大型电站，Z可选择较多。如葛洲坝装机 21台，三峡电站前期计划装机26台。 ⑤ 同一水电站，选用机组型号尽量相同，且 尽量选用偶数台机组(对称)。
水轮发电机选择
水轮发电机的选择计算一、 发电机型式的选择水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。
本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。
悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。
因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。
水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。
二、 主要尺寸估算待选水轮发电机的有关参数如下：发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18外形尺寸计算如下：1、极距τ根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 42ps K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2式中9,,,10~8,:18;:);(:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s =f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。
f s =247423／0.875=282769KV A 。
418*2282769*9=τ=84.73 cm由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。
V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3式中飞逸线速度秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85; V =τ=84.73 cm.V K V f f ==1.85*84.73=156.75m ／s查参【2】P 160，转子磁轭的材料用整圆叠片。
2、定子内径i D 计算公式： τπpD i 2==3.784*18*2π=971.43 cm 参考【2】P 160公式3-43、定子铁芯长度t l 计算公式： ei f t n CD S l 2= cm 参考【2】P 160公式3-5式中：冷却方式为空冷取表见参考系数定子内径额定转速发电机额定容量,107,53]2[,:);(:);(:);(:6160-⨯=-C P C cm D rpm n KVA S i e f.7166*3.4971*10728276926-⨯=t l =256.79 cmt l ／τ=256.79／84.73=3.03＞3 ，通风较困难。
水轮机组选型
电站下游尾水位流量关系曲线的推求水轮机组选型一、电站参数（一）、康艾孜河1、电站参数前池正常水位=2445.1电站最低尾水位=2340.5m(实测常年枯水位)水头损失近似取1m最大净水头=--1=104.6m最小净水头=-（取两河通过电站设计引用流量之和时的下游尾水位）-1m=2445.1-2341-1=103.1m平均水头=103.8(取上下游加权或算数平均值,本处到算数平均)设计水头=103.8(取等于平均水头)2、装机容量：2×5000kW、1×2000 kW本站主要利用夏季流量较大的月份发电，根据水能计算，在综合分析水流出力和多年平均年发电量及年利用小时的基础上，本着尽量利用来水又能保证投资效益的情况下，决定装机2×5000kW,另考虑到枯水月份流量小，历时长，决定增设装机2000kW一台。
3、水轮机型号选择按我国水轮机型谱额定水头和比转速的关系，水轮机的n s为n s＝－20＝176.3（m.kW）因此选择与计算值最为接近的HL180转轮4、水轮机基本参数的计算（1）计算转轮直径D1水轮机的额定出力：N T===5263（kW）N T===2105（kW）取最优单位转速＝67r/min与出力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量,则=0.86m3/s,对应的模型效率=89.6％,经试算,5000kW机组取效率修正值＝1.2％，则设计工况下原型水轮机的效率η＝+＝89.6％+1.2％＝90.8％。
2000kW机组取效率修正值＝0.5％。
则设计工况下原型水轮机的效率η＝+＝89.6％+0.5％＝90.1％==0.806m==0.51m按我国规定的转轮直径系列，选择转轮直径分别为0.84m和0.60m。
（2）效率η的计算==0.908 ＝=0.012=1.2％==0.901 ＝=0.005=0.5％（3）转速n的计算5000kW:n===812.6(r/min) 取750r/min2000kW:n===1137.7(r/min) 取1000r/min(4)水轮机设计流量Qr的计算5000kW:Qr==0.86××=6.18（m3/s）2000kW:Qr==0.86×0×=3.15(m3/s)则康艾孜河设计流量Qr=2×6.18+3.15=15.5(m3/s)(5)飞逸转速的计算查HL180转轮模型综合特性曲线限制工况点对应的导叶开度=32，将此值乘以1.05的系数后，查HL180飞逸特性曲线，得其最大单位飞逸转速为=131 r/min5000kW:==131=1588.9 r/min2000kW:==131=2221.2 r/min(由电站的最大净水头算出的飞逸转速不能大于发电机组允许的飞逸转速) (6)轴向水推力的计算5000kW:==12.75(t)2000kW:==6.51(t)5、检验水轮机的工作位置（范围）设计工况的单位流量5000kW:===0.792(m3/s)==61.84(r/min)2000kW:===0.627(m3/s)==58..9(r/min)由计算结果可知，两种水轮机基本接近高效位置（范围）工作，选型结果合适。
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。
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第四章水轮机选择§水轮机的标准系列由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。
一、反击式水轮机的系列型谱表4—1、4—2、4—3、4—4中给出了轴流式、混流式水轮机转轮的参数。
1)、水轮机的使用型号规定一律采用统一的比转速代号。
2)、每一种型号水轮机规定了适用水头范围。
水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。
二、水斗式水轮机转轮参数表4—5，系列型谱尚未形成三、水轮机转轮尺寸系列表（表4—6）四、水轮发电机标准同步转速（表4—7）五、水轮机系列应用范围图以H为横座标，N单为纵座标绘制某一系列水轮机应用范围。
1、根据H r、N r→范围→D1，n。
2、水轮机吸出高度的确定H s：根据h s~H的关系曲线确定。
由H r→h s，H s＝h s－▽／900§水轮机的选择一、水轮机选择的意义、原则、内容1、意义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，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。
2、原则(1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力系统技术条件，电站总体布置)。
(2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短工期，提前发电(3)、提高水电站总效率，多发电(4)、便于管理、检修、维护，运行安全可靠，设备经久耐用(5)、优先考虑套用机组3、内容(1)、确定机组台数及单机容量(2)、选择水轮机型式（型号）(3)、确定水轮机转轮直径D1、n、Hs、Za；Z、d(4)、绘制水轮机运转特性曲线(5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择(6)、根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。
4、有关资料(1)、水轮机产品技术资料：系列型谱、生产厂家、产品目录、模型综合特性曲线。
(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。
(3)、水文情况：特征流量及特征水头(Qmax、Qmin、Qav、Hmax、Hmin、Hr、Hav) 、下游水位流量关系曲线(4)、水电站有关经济资料：机电设备价格、工程单价、年运行费等二、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，Z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Z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3、机组台数与运行效率的关系Z多→平均效率提高(1) 担任基荷时：出力变化小，流量变化稳定，可用较少的台数，使水轮机在较长时间内以最优工况运行，其平均效率也比较高。
(2) 担任峰荷时：出力变化幅度大，应该选用较多的台数，以增加其运行灵活性，提高整体运行效率。
(3) 对于轴流定浆和混流式水轮机，可以选用较多的台数，而对于轴流转浆式水轮机因其调节性能好，可以选用较少的机组。
4、机组台数与电站运行维护工作的关系台数多，运行灵活，事故影响小，但同时增加了事故的几率，也增加了管理人员、提高了运行费，所以不宜采用过多的台数。
总之，一般应采用较大的N单，较少的台数，但一般至少应选2台，少数情况下可选1台。
中大型电站一般选4~6台，根据机组的制造水平和装机容量也可以选用更多的台数，如葛洲坝共21台，装机万千瓦，正在修建的三峡水电站装机26×70=1820万千瓦。
三、水轮机型号确定依据：N 单，特征水头(H max 、H min 、H av 、H r ) 1 根据水轮机系列型谱选择型号的选择主要取决于水头。
各种水轮机都有一定的使用范围，根据电站运行水头的范围，直接查系列型谱，确定水轮机的型号。
如果两种型号均可采用，应进行方案比较。
2 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，有限套用已经生产国的机组，这样可以节省设计时间、尽早供货、提前发电。
四、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D 1，转速n 、吸出高H s ，D 1、n 应该满足：在H r 下，发出N r ；在H av 时，η最高。
吸出高H s 应满足：防止水轮机汽蚀，开挖深度合理。
(一)、按综合特性曲线选择1、D 1的确定ηr r r H H D Q N 21181.9'= (kW) η2/3181.9r rH Q N '(m) (4-4)(1)、N r (水轮机额定出力) N r = N f ／ηfN f —发电机额定出力（机组容量），ηf —— 发电机的效率，大中型：ηf =～(2)、1Q '：在N= N r 时，取限制工况下的1Q '(查附表1-2)，并查出限制工况的ηM 。
HL 水轮机由5%出力限制线得到，轴流式由汽蚀条件得到，或限制H S 反推σz ，以防止开挖过多。
σz 为水轮机装置的汽蚀系数。
[]H H s z -∇-=90010σ (3)、取H=H r 计算。
若取H=H max 进行计算，则求出的D 1太小，除H=H max 以外，均不能发出N r 。
若取H=H min 进行计算，则求出的D 1太大，增加设备投资，不经济。
(4)、η：原型水轮机再现职工况下的效率，在D 1未确定时，不能得出确切的η。
一般先取η=ηM +△η (△η=2~3%)，求得D 1后再修正。
2、η的修正计算求得D 1后，再查附表1-2，得出ηMmax ，换算得出ηmax 。
△ η=ηmax -ηMmax -ε1-ε2，ε1=1%~2%(表示工艺水平)，ε2=1%~3%(表示异形部件)最后的出现职工况下的η=ηM +△η，与假定相比，如出入太大，应重新计算。
3、转速的选择11011D H n n D H n n a '=⇒'=1n '用最优单位转速10n '，11010n n n M '∆+'='。
水头H=H a。
转速n 随工况而变，要选育发电机转速相近的标准同步转速，见表4-7。
4、工作范围的验算求出水轮机的参数D 1、n 后，在模型综合特性曲线上绘出水轮机的相似工作范围，检验是否包括了高效率区，以验证D 1、n 的合理性。
方法：根据N r 、D 1、H r 求出Q’1max ，由H max 、H min 、D 1、n 求出：n’1min 和n’1max ，在综合特性曲线上以Q’1max 、n’1min 和n’1max 作直线，此范围即为水轮机的相似工作范围。
5、H S 的计算 计算公式： r s H k H σ-∇-=90010水轮机方案确定后，根据水轮机运行条件、水电站的开挖情况等进行技术经济比较后确定。
(二)、用系列应用范围图选参数这种方法根据特征水头、单机容量查水轮机应用范围图选择参数，比较简单，但精度不够，多用于小型水电站的初步设计(三)、套用机组方法根据特征水头、单机容量等选用已建成的相似电站的机组，我国采用较多。
五、水斗式水轮机的参数选择水斗式水轮机的参数选择是在已知机组装置型式、转轮个数Z P 、喷嘴个数Z 0条件下，初步确定：射流直径d 0、喷嘴直径d n 、转轮直径D 1、转速n 、水斗数目Z 1。
1 转轮直径D 1已知：，则：，，，0Z Z H N P r rη2/301181.9r P rH Z Z Q N D '=Q'1——单转轮、单喷嘴在限制工况下的单位流量，查表4-5，P71。
η取ηM ，为限制工况的效率，查模型特性曲线。
2 射流直径d 0rp H Z Z Q d 00545.0=ηr rH N Q 81.9=取m=D 1/d 0，一般使m 保持在10~20之间。
3 喷嘴直径d n0)25.1~15.1(d d n = 4 转速n110D H n n a '=求出后，选定标准同步转速。
10n '为最优单位转速。
5 水斗数目Z 101167.6d D Z =§水轮机的工作特性曲线和运转特性曲线一、特性曲线概述1、研究目的：进一步分析比较原型水轮机各方案之间的能量特性，计算水轮机能量指标，以评定所选择的水轮机各主要参数的正确性，指导水轮机的安全运行。
2、定义：反映原型水轮机在各种工况下参数之间的关系曲线—水轮机特性曲线。
（正常运行时，转速n 不变，当H 、N 变化时，η、σ随之变化）3、工作特性曲线：H 一定，η=f (N )4、运转特性曲线：综合反映H 、N 、η、Hs 等参数之间的关系曲线。
5、绘制方法：根据模型综合特性曲线，通过相似定律换算而来。
二、水轮机的工作特性曲线(η=f (N ) , H 一定)1、H 一定时，111n HnD n M '∆-='2、在模型综合特性曲线上，作c n M ='1，交点一组（ηM ，Q 1） 则原型：η=ηM+△η，ηr r r H H D Q N 21181.9'=3、作曲线η～N 曲线4、分析：1)、η=0，N ≠0，说明空载时，水轮机消耗△Nx ，维持在额定转速下空转。
2)、c 点：ηmax ；d 点：N max ；e 点：5% N max ，出力限制。
由图4-7可知 ZD ：曲线陡，高效率区范围窄。
偏离最优工况后，效率急剧下降； ZZ ：高效率区范围宽，η变化平稳，适用承担负荷变化大而频繁； HL ：变化较大，η较ZZ 窄。
三、水轮机运转特性曲线的绘制组成：N 为横座标，H 为纵座标，绘有η=f(H,N) Hs=f(H,N),出力限制线。
反映能量特性、汽蚀特性、运行限制范围。
(一)、HL 水轮机运转特性曲线1、等效率线η=f(H,N)(1)、在H max ,H min 之间，取4～6个H ，包括H max ，H min ，H r ，H a ，绘制每个水头下η=f(N)(2)、作η=η1水平线，与η=f(N)相交(H ，N)，绘制η=f(H,N)（上下对应），或列表进行，表4-10。
2、出力限制线的绘制水轮机在运行中，N 受发电机的额定出力和5%出力限制线的限制 Nr=N f /ηf ，Nr 为一定值，在H ～N 坐标场中表现为一垂直线。