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小水电2013年第4期(总第172期)规划设计

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凯莱水电站水轮机选型分析

吴韬杨剑锋(水利部农村电气化研究所浙江杭州310012)

1概述

凯莱水电站位于土耳其阿玛西亚省的耶斯里马克河，处于黑海的中部地区，气候寒冷而干燥。电站最大水头38.45m,加权平均水头38.2m,额定水头36m,最小水头32.5m。电站枢纽由挡水堰坝、引水系统、调压井、前池、升压变压站及发电厂房等组成。电站总装机容量3×11.7MW,主要以发电为主，是1座无调节径流式电站。

2水轮机机型选择

凯莱水电站所在的地方河流泥砂含量较大，水头中等偏低，电站运行水头范围为32.5～38.45m,可选用立轴混流式或者轴流式水轮机。水轮机机组大修期一般要求不低于4a,使用年限不低于40a。因此，水轮机要能长期安全可靠的运行，转轮的选型就很重要，否则水轮机极易出现空蚀和泥砂磨损等问题。另外，考虑到生态和环境因素，电站应保证一定量的下泄生态流量。

2.1机型选择原则

1)在满足水电站出力和水电站参数(水头和流量)相适应的条件下，选用能量性能、空化性能和振动特性好，尺寸较小及重量较轻的水轮机。

2)水轮机在电站运行范围内不仅应具有最优效率高，而且要求平均效率也高，即应尽可能选择η=f(N)曲线变化平缓的水轮机。应使电站机组运行总效率高，多发电能；空化性能和振动特性也要好，所选水轮机的空化系数和脉动幅值要小，保证水轮机使用寿命长，机组运行稳定可靠等。

3)要使水轮机尺寸小，就应尽可能选用比转

收稿日期：2013-04-10

作者简介：吴韬(1987-),男，助理工程师，主要从事水电站主机及辅机设计工作。

Email:twu@hrcshp.org

速高的水轮机，同类型水轮机比转速高的转速高，转轮直径也小。在水轮机选择计算时，采用单位转速较高、单位流量值较大、模型效率高的水轮机转轮，这样可减小水轮机的尺寸和重量。

4)尽量采用技术成熟的新转轮。

5)投资经济性也是水轮机选型时必须考虑的因素，应有利于降低设备和电站投资及运行费用，有利于缩短工期，实现提前发电。

6)水轮发电机组选型也可以说是系统工程，技术性能(能量特性、空化特性、稳定性)和经济性始终是辨证的对立统一，一般都要提出几个方案进行技术经济比较，再选出推荐方案。

表1水轮机机型比较

项目

方案一ZZ550

方案二HL551

单位转速n?(r/min)

127.8

83.2

模型最优单位流量Q?(m3/s)

1.21

1.188

转轮工况效率(%

92.5

93.55

参数空化系数g.

0.32

0.119

导叶分布圆直径比值D?/D?

1.16

1.16

真机参数

水轮机型号

额定水头H.(m)额定出力N.(MW)

转轮直径D?(m)

额定转速n,(r/min)额定流量0.(m3/s)

最小运行流量Qmn(m3/s)

额定点效率(%)

最高效率(%)单位转速(r/min)单位流量(m3/s)

ZZ550—L—225

36

12

2.25

333.3

36.53

24.6

93.02

93.3

125

1.203

414.080.32-5.5532

556

HL551-LJ—21536

12

2.15

250

36.34

18.1

93.5

94.5

89.6

1.31

310.56

0.123

1.15

548

598

比转速(m·kW)额定点模型空化系数水轮机吸出高度(m)机组价格(万元)

主厂房面积(m2)

(下转第72页)

技术改造SMALLHYDROPOWER2013No4,TotalNol72

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3.3土建工程

土建工程的主要内容有：电站主厂房立面改造，使之与景区环境相协调；新建仓库和机修间；电站旁边露台平台浇筑；发电机组基础开挖；箱变平台浇筑等。

4箱式变电站的应用

箱式变电站是将传统变压器集中设计在箱式壳体中，具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高可靠性等特点，无须配电房，可直接安放在室外。箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术，外形设计美观，从而极易与周围环境协调一致。

由于五泄电站控制室与后面山体之间的距离比较小，只有3.5m,如采用传统户外变电站，变压器位置与山体太近，不符合设计要求，不能保证安全运行，也与景区总体规划