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规划设计SMALLHYDROPOWER2013No3,TotalNo171

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哈拉军水电站的机型选择和结构设计特点

汤永明(福建南电股份有限公司福建南平353001)

【摘要】根据哈拉军水电站的技术特点与要求，对机组参数的合理取值进行了初步分析，并结合3种转轮型号进行了转轮性能优选，确定了最佳转轮方案。图2幅，表1个。

【关键词】水电站机型选择结构设计

1概述2机型选择

哈拉军水电站工程位于新疆特克斯县境内的特克斯河一级支流库克苏河上，是伊犁河流域库克苏水力发电规划报告中“三库六级”中的第6座梯级电站，采用引水式开发，其主要建设任务是发电，电站建成后承担电力系统的基荷。

工程主要由电站引水渠首、引水明渠、暗渠、压力前池、引水隧洞、调压井、压力管道、电站厂房、尾水渠等组成。电站总装机容量38MW,多年平均发电量1.48亿kW·h,最大水头56.32m,最小水头43.21m,加权平均水头47.73m,额定水头44.5m。电站装设1台单机容量24MW(大机)和2台单机容量7MW(小机)的混流式水轮发电机组，保证出力3.16MW,装机年利用小时数3890h。

哈拉军水电站运行水头不高，故机组额定转速也会较低，但该河道含砂量较大，多年平均含砂量(建库前天然河道)1.098kg/m3,多年平均输砂总量为245.35×10?t,多年平均悬移质泥砂量为204.46×10?t。且由于新疆地质方面的原因，泥砂中普遍含有石英成分，这就使得泥砂颗粒硬度较大。因此尽量减少泥砂对机组的磨损就成为本电站机型选择的关键，在选型思路上要着重考虑两点：一要尽量降低比转速，这有利于减轻机组磨损和稳定运行；二要尽量放大真机装置气蚀系数σp与模型临界气蚀系数σ。的比值，这关系到机组的安装高程、运行稳定性和使用寿命。可见水轮机参数选择的先进性和合理性是决定水轮机安全稳定运行的重要因素。

表13种混流式水轮机转轮性能比较

机型

设计水头

(m)

最优单位额定点单位额定点单位转速(r/min)转速(r/min)流量(m3/s)

额定流量(m3/s)

额定转速(r/min)

额定点效率(%)

HLA551—LJ—276

44.5

79.5

82.7

1.204

61.17

200

93.6

HLA616—LJ--283

44.5

80.1

84.9

1.157

61.79

200

92.7

HLD74—LJ-278

44.5

79.0

83.4

1.200

61.89

200

92.5

机型

最高效率

转轮直径

飞逸转速

比转速

临界空化

真机装置

吸出高度

(%)

(m)

(r/min)

(m·kW)

系数σ。

气蚀系数σ

(m)

HLA551—LJ-276

94.9

2.76

400

275

0.103

0.165

+1.37

HLA616—LJ—283

94.53

2.83

384

275

0.082

0.139

+2.0

HLD74—LJ—-278

94.1

2.78

406

275

0.137

0.195

0

收稿日期；2013-01-22

作者简介：汤永明(1974-),男，工程师，主要从事水轮机设计工作。Email:yongnt-666@163.com

小水电2013年第3期(总第171期)规划设计

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通过以上资料的说明，针对哈拉军水电站的水头范围为43.21～56.32m,综合选型参数的分析情况，确定本电站的水轮机型式为混流式水轮机，根据现有混流式水轮机模型转轮资料，优化选取3种机型进行转轮性能综合比较(见表1)。

通过对3种机型的性能比较，可以看出HLA551机型的额定点效率和最高效率都较其它两个机型更高，其真机装置气蚀系数σp与模型临界

气蚀σ。的比值为1.6,符合对含砂水流的要求。从该机型的模型工作范围来看(见图1),整个运行工况分布较为合理，包含了模型的最优工况区，保证水轮机能更有效地抵抗气蚀磨损，提高机组使用寿命，这对于长期稳定高效运行具有重要意义。

综上所述，确定本电站水轮机机型为HLA551—LJ—276,额定转速为200r/min。

图1HLA551—LW—276型水轮机的工作范围

3结构设计特点

多泥砂电站和清水电站在结构设计上会有一些不同，其结构设计的好坏对机组使用寿命和安全稳