夹岩水利枢纽渠首电站水轮机选型.docx

规划设计SMALJLHYDBOPOWER2013No2,TotalNol70

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夹岩水利枢纽渠首电站水轮机选型

葛曦郭建伟黄正财杨超(贵州省水利水电勘测设计研究院贵州贵阳550002)

【摘要】在机组选型过程中，经常会遇到交界水头段水轮机的选择，此时应结合电站具体参数对不同型式的水轮机进行详细技术经济比较。以夹岩水利枢纽渠首电站为例，通过对技术特性、经济指标、运行可靠性、制造及运输难度等指标进行分析，选出了合理的水轮机型式。表5个。

【关键词】水电站交界水头段水轮机选型

0引言

在某一水头范围内，有时会有两种或两种以上适合的水轮机型式，此水头范围称为交界水头。因此，在此水头段内，机组选型时应从技术特性、经济指标、运行可靠性、制造及运输难度等方面综合比较后确定。

技术特性包括转轮直径，额定转速，模型最高效率，额定效率，机组重量；经济指标包括机组设备价、起重设备价、土建工程量、多年平均发电量；运行可靠性包括水轮机机型的水力稳定性、设备运行成熟度；制造及运输难度包括最大件运输尺寸、最重件运输重量、设计制造难度等。

1选型原则

一般情况下，在进行机组选型时，应根据水电站的基本参数合理选择机型，保证机组长期稳定、可靠、安全、高效地运行，以获得最佳经济效益(见表1)。

表1水轮机型式及其使用范围

水轮机型式

水头范围(m)

贯流式

3～30

轴流式

3~80

混流式

20～700

冲击式

300～1800

收稿日期：2012-10-23

作者简介：葛曦(1981-),男，工程师，主要从事水力机械设计与研究工作。Email:ggexi@163.com

从表1可知，混流式使用水头范围最广，也是最常见的水轮机型式；而贯流式常采用灯泡贯流式，小型电站根据枢纽布置也采用轴伸贯流式；轴流式分轴流定桨和轴流转桨，根据水头变幅选择。在最大和最小水头范围内，水轮机稳定运行范围如下所示(见表2)。

表2水轮机型式及其稳定运行范围

水轮机型式

相应水头下的

机组保证功率范围(%)

混流式

45～100

定桨式

75～100

转桨式

35～100

冲击式

25~100

对于Hmax≤20m的径流式水电站，从目前国内外的工程实践和运行经验来看，贯流式水轮机具有较好的经济合理性和技术可行性，一般在此水头段选择贯流式水轮机较优，在同等技术条件下，优选灯泡贯流式，但要结合工程枢纽布置考虑。

对于Hmax≤80m的水电站，如水头变幅较大(Hmax/Hmin1.8),则水轮机选择应着重考虑机组的运行稳定性，可优先考虑轴流转桨式水轮机。

2选型分析实例

2.1电站概况

夹岩水利枢纽是贵州省十二五期间的重点工程，是国发[2012]2号文件《国务院关于进一步促进贵州经济社会又好又快发展的若干意见》中明

小水电2013年第2期(总第170期)规划设计

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确的项目，工程位于六冲河干流，可解决七星关区、大方县城供水以及毕节地区大部分区域、遵义市部分区域的灌溉用水；正常蓄水位以下库容12.34亿m3。

渠首电站布置在左岸，由岸塔式取水口、洞身段、调压井、压力管道、发电厂房等部分组成。电站采用地面式厂房，一管两机布置型式，总装机为5.0MW,保证出力为1.69MW,多年平均发电量为0.1446亿kW·h(见表3)。

表3渠首电站水文水能参数

项目

参数

校核洪水位(P=0.02%)(m)

1326.06

正常蓄水位(m)

1323.00

死水位(m)

1305.00

厂房正常尾水位(多年平均流量

22.6m3/s对应水位)(m)

1301.40

最大水头(m)

20.10

加权平均水头(m)

16.10

最小水头(m)

10.10

装机容量(MW)

2×2.5

保证出力(MW)

1.69

2.2额定水头的选择

额定水头H,的选择涉及到水能利用、机组设备投资、机组稳定运行等多种因素，因此工作水头(Hmx、Hy、Hmin)应在合理范围内。电站水头变幅大，加权平均水头为16.1m,根据水头出现几率(见表4)得出，本电站15m以上水头占59.75%。根据《小型水力发电站设计规范》(GB50071—2002)第4.5.8条，额定水头与加权平均水头比值在0.85～0.95之间选择；为保证机组稳定运行，初拟额定水头为15m。

表4渠首电站水头几率

水头(m)

区间出现次数

区间出现几率(%)