【正文】 第三章 水輪機選型水輪機是水電站中最主要動力設(shè)備之一，影響電站的投資、制造、運輸、安裝、安全運行、經(jīng)濟效益。根據(jù)H、N的范圍選擇水輪機是水電站主要設(shè)計任務(wù)之一，使水電站充分利用水能，安全可靠運行。水輪機選型設(shè)計是水電站設(shè)計中的一項重要工作。它不僅包括水輪機型號的選擇和有關(guān)參數(shù)的確定，還應(yīng)認真分析與選型設(shè)計有關(guān)的各種因素，如水輪發(fā)電機的制造、安裝、運輸、運行維護，電力用戶的要求以及水電站樞紐布置、土建施工、工期安排等。因此，在選型設(shè)計過程中應(yīng)廣泛征集水工、機電和施工等多方面的意見，列出可能的待選方案，進行各方案之間的動能經(jīng)濟比較和綜合分析，以力求選出技術(shù)上先進可靠、經(jīng)濟上合理的水輪機。第一節(jié) 水輪機的標準系列一、水輪機的系列型譜我國在1974年編制了反擊式水輪機暫行系列型譜，其中所列出的轉(zhuǎn)輪，是經(jīng)過長期實踐驗證在某一水頭段的性能優(yōu)異的轉(zhuǎn)輪。型譜中，水輪機轉(zhuǎn)輪型號規(guī)定一律用比轉(zhuǎn)速代號。軸流式、混流式、ZD760型、水斗式水輪機系列型譜參數(shù)見教材。二、水輪機轉(zhuǎn)輪標稱直徑系列(cm)253035(40)42506071(80)841001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000說明：括號內(nèi)的數(shù)字表示僅適用于軸流式水輪機。三、水輪發(fā)電機標準同步轉(zhuǎn)速磁極對數(shù)345789101214同步轉(zhuǎn)速n1000750600375300250磁極對數(shù)161820222426283032同步轉(zhuǎn)速n150125100磁極對數(shù)3436384042444850同步轉(zhuǎn)速n797560四、水輪機系列應(yīng)用范圍圖第二節(jié) 水輪機選擇一、水輪機選型設(shè)計的內(nèi)容1. 確定機組臺數(shù)及單機容量2. 選擇水輪機型式（型號）及裝置方式3. 確定水輪機參數(shù)Dn、Hs、Za；Z0、d04. 繪制水輪機運轉(zhuǎn)特性曲線5. 確定蝸殼、尾水管的形式及其尺寸，估算水輪機的重量和價格。6. 調(diào)速器及油壓裝置選擇7. 根據(jù)選定的水輪機型式和參數(shù)，結(jié)合水輪機在結(jié)構(gòu)上、材料、運行等方面的要求，擬定并向廠家提出制造任務(wù)書，最終雙方共同商定機組的技術(shù)條件，作為進一步設(shè)計的依據(jù)。 二、水輪機選型設(shè)計的基本要求1. 有較好的能量特性，在額定水頭下能保證發(fā)出額定出力，額定水頭以下的機組受阻容量小，水電站全廠機組平均效率高。2. 性能要與水電站的整體運行方式和諧一致，運行穩(wěn)定，可靠靈活。有良好的抗空蝕和抗磨損性能，對多泥沙河流的電站更應(yīng)如此。3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于安裝與操作、檢修與維護。4. 選擇生產(chǎn)實力強、制造技術(shù)水平高、合作信譽好的制造廠商。5. 考慮適度合理的經(jīng)濟節(jié)省原則。三、所需要的有關(guān)資料1. 水輪機產(chǎn)品技術(shù)資料：系列型譜、生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品目錄、模型綜合特性曲線。2. 水電站技術(shù)資料：河流梯級開發(fā)方案、水庫的調(diào)節(jié)性能、水電站布置方案、地形、地質(zhì)、水質(zhì)、泥沙情況、總裝機容量、水電站運輸、安裝技術(shù)條件；水文資料： 特征流量及特征水頭、下游水位流量關(guān)系曲線。3. 水電站有關(guān)經(jīng)濟資料：機電設(shè)備價格、工程單價、年運行費等。4. 電力系統(tǒng)資料：系統(tǒng)負荷構(gòu)成，水電站的作用及運行方式等。四、機組臺數(shù)及單機容量的選擇已知總裝機容量(=Z0N單)，N單不同，Dn、Hs、η均不同。機組臺數(shù)與機電設(shè)備制造的關(guān)系N總一定，Z0多→N單↓→尺寸（D1）小→制造運輸容易→造價高(單位千瓦耗材多、制造量大)。所以一般選用較大的N單。機組臺數(shù)與電站投資的關(guān)系Z0多→單位千瓦投資↑→閥門、調(diào)速、管道、輻設(shè)、電氣等增加→廠房尺寸增加。N單↓→D1↓→尾水管高度低→開挖少→投資少機組臺數(shù)與運行效率的關(guān)系Z0↑→平均效率↑(1) 擔任基荷時：出力變化小，流量變化穩(wěn)定，可用較少的臺數(shù)，使水輪機可以在較長時間內(nèi)以最優(yōu)工況運行，其平均效率也比較高。(2) 擔任峰荷時：出力變化幅度大，應(yīng)該選用較多的臺數(shù)，以增加其運行靈活性，提高整體運行效率。(3) 對于軸流定漿和混流式水輪機，可以選用較多的臺數(shù)，而對于軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機因其調(diào)節(jié)性能好，可以選用較少的機組。 機組臺數(shù)與電站運行維護工作的關(guān)系臺數(shù)多，運行靈活，事故影響小，但同時增加了事故的幾率，也增加了管理人員、提高了運行費，所以不宜采用過多的臺數(shù)?？傊?，一般應(yīng)采用較大的N單，較少的臺數(shù)，但一般至少應(yīng)選2臺，少數(shù)情況下可選1臺。中大型電站一般選4~6臺，根據(jù)機組的制造水平和裝機容量也可以選用更多的臺數(shù)，如葛洲壩共21臺，正在修建的三峽水電站裝機2670=1820萬千瓦。五、水輪機型號及主要參數(shù)的確定依據(jù)：N單，特征水頭(Hmax、Hmin、Hav、Hr)根據(jù)水輪機系列型譜選擇型號的選擇主要取決于水頭。各種水輪機都有一定的使用范圍，根據(jù)電站運行水頭的范圍，直接查系列型譜，確定水輪機的型號。如果兩種型號均可采用，應(yīng)進行方案比較。這種方法有時難以獲得最優(yōu)設(shè)計效果。專題研究法對特別重要的工程或特別大型的水電站，為了獲得最優(yōu)設(shè)計效果，根據(jù)水電站的具體參數(shù)，進行專門設(shè)計，但所需時間和費用高。查系列范圍圖法根據(jù)水電站的水頭范圍和單機出力，在系列范圍總圖中查出適應(yīng)的型號，以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速及吸出高度。當有兩種機型可供選擇時，一般選用較大的直徑。 水輪機應(yīng)用范圍采用套用機組根據(jù)目前國內(nèi)設(shè)計、施工和運行的電站資料，在特征水頭相近、N單適當，經(jīng)濟技術(shù)指標相近時，優(yōu)先套用已經(jīng)生產(chǎn)過的機組，這樣可以節(jié)省設(shè)計時間、盡早供貨、提前發(fā)電。 直接查產(chǎn)品樣本直接查設(shè)備廠家的產(chǎn)品樣本，適用于小型電站。統(tǒng)計分析法對大量已建水電站的參數(shù)進行統(tǒng)計，得出水輪機各參數(shù)之間的統(tǒng)計關(guān)系，再根據(jù)本電站的參數(shù)選擇。六、反擊式水輪機主要參數(shù)的確