三水轮机选型.docVIP

第三章 水轮机选型 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，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。 水轮机选型设计是水电站设计中的一项重要工作。它不仅包括水轮机型号的选择和有关参数的确定，还应认真分析与选型设计有关的各种因素，如水轮发电机的制造、安装、运输、运行维护，电力用户的要求以及水电站枢纽布置、土建施工、工期安排等。因此，在选型设计过程中应广泛征集水工、机电和施工等多方面的意见，列出可能的待选方案，进行各方案之间的动能经济比较和综合分析，以力求选出技术上先进可靠、经济上合理的水轮机。 第一节 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教材。 二、水轮机转轮标称直径系列(cm) 25 30 35 (40) 42 50 60 71 (80) 84 100 120 140 160 180 200 225 250 275 300 330 380 410 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 ? ? ? ? ? 说明：括号内的数字表示仅适用于轴流式水轮机。 三、水轮发电机标准同步转速 磁极对数 3 4 5 7 8 9 10 12 14 同步转速n 1000 750 600 428.6 375 333.3 300 250 214.3 磁极对数 16 18 20 22 24 26 28 30 32 同步转速n 187.5 166.7 150 136.4 125 115.4 107.1 100 93.8 磁极对数 34 36 38 40 42 44 48 50 同步转速n 88.2 83.3 79 75 71.4 68.2 62.5 60 选择水轮机型式（型号）及装置方式 确定水轮机参数D1、n、Hs、Za；Z0、d0 绘制水轮机运转特性曲线 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。 调速器及油压装置选择 根据选定的水轮机型式和参数，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，最终双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。 二、水轮机选型设计的基本要求 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。 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。 结构设计合理，便于安装与操作、检修与维护。 选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好的制造厂商。 考虑适度合理的经济节省原则。 三、所需要的有关资料 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。 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。 水电站有关经济资料：机电设备价格、工程单价、年运行费等。 电力系统资料：系统负荷构成，水电站的作用及运行方式等。 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 3、机组台数与运行效率的关系 Z0↑→平均效率↑ (1) 担任基荷时：出力变化小，流量变化稳定，可用较少的台数，使水轮机可以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271.5万