【正文】 第三章 水輪機(jī)選型水輪機(jī)是水電站中最主要?jiǎng)恿υO(shè)備之一，影響電站的投資、制造、運(yùn)輸、安裝、安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)H、N的范圍選擇水輪機(jī)是水電站主要設(shè)計(jì)任務(wù)之一，使水電站充分利用水能，安全可靠運(yùn)行。水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)是水電站設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。它不僅包括水輪機(jī)型號(hào)的選擇和有關(guān)參數(shù)的確定，還應(yīng)認(rèn)真分析與選型設(shè)計(jì)有關(guān)的各種因素，如水輪發(fā)電機(jī)的制造、安裝、運(yùn)輸、運(yùn)行維護(hù)，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(jì)過程中應(yīng)廣泛征集水工、機(jī)電和施工等多方面的意見，列出可能的待選方案，進(jìn)行各方案之間的動(dòng)能經(jīng)濟(jì)比較和綜合分析，以力求選出技術(shù)上先進(jìn)可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的水輪機(jī)。第一節(jié) 水輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系列一、水輪機(jī)的系列型譜我國在1974年編制了反擊式水輪機(jī)暫行系列型譜，其中所列出的轉(zhuǎn)輪，是經(jīng)過長期實(shí)踐驗(yàn)證在某一水頭段的性能優(yōu)異的轉(zhuǎn)輪。型譜中，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型號(hào)規(guī)定一律用比轉(zhuǎn)速代號(hào)。軸流式、混流式、ZD760型、水斗式水輪機(jī)系列型譜參數(shù)見教材。二、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列(cm)253035(40)42506071(80)841001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000說明：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示僅適用于軸流式水輪機(jī)。三、水輪發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速磁極對(duì)數(shù)345789101214同步轉(zhuǎn)速n1000750600375300250磁極對(duì)數(shù)161820222426283032同步轉(zhuǎn)速n150125100磁極對(duì)數(shù)3436384042444850同步轉(zhuǎn)速n797560四、水輪機(jī)系列應(yīng)用范圍圖第二節(jié) 水輪機(jī)選擇一、水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)的內(nèi)容1. 確定機(jī)組臺(tái)數(shù)及單機(jī)容量2. 選擇水輪機(jī)型式（型號(hào)）及裝置方式3. 確定水輪機(jī)參數(shù)Dn、Hs、Za；Z0、d04. 繪制水輪機(jī)運(yùn)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(jī)的重量和價(jià)格。6. 調(diào)速器及油壓裝置選擇7. 根據(jù)選定的水輪機(jī)型式和參數(shù)，結(jié)合水輪機(jī)在結(jié)構(gòu)上、材料、運(yùn)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(jī)組的技術(shù)條件，作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)的依據(jù)。 二、水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)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(jī)組受阻容量小，水電站全廠機(jī)組平均效率高。2. 性能要與水電站的整體運(yùn)行方式和諧一致，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠靈活。有良好的抗空蝕和抗磨損性能，對(duì)多泥沙河流的電站更應(yīng)如此。3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，便于安裝與操作、檢修與維護(hù)。4. 選擇生產(chǎn)實(shí)力強(qiáng)、制造技術(shù)水平高、合作信譽(yù)好的制造廠商。5. 考慮適度合理的經(jīng)濟(jì)節(jié)省原則。三、所需要的有關(guān)資料1. 水輪機(jī)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(jí)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(jī)容量、水電站運(yùn)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(jì)資料：機(jī)電設(shè)備價(jià)格、工程單價(jià)、年運(yùn)行費(fèi)等。4. 電力系統(tǒng)資料：系統(tǒng)負(fù)荷構(gòu)成，水電站的作用及運(yùn)行方式等。四、機(jī)組臺(tái)數(shù)及單機(jī)容量的選擇已知總裝機(jī)容量(=Z0N單)，N單不同，Dn、Hs、η均不同。機(jī)組臺(tái)數(shù)與機(jī)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(yùn)輸容易→造價(jià)高(單位千瓦耗材多、制造量大)。所以一般選用較大的N單。機(jī)組臺(tái)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(jī)組臺(tái)數(shù)與運(yùn)行效率的關(guān)系Z0↑→平均效率↑(1) 擔(dān)任基荷時(shí)：出力變化小，流量變化穩(wěn)定，可用較少的臺(tái)數(shù)，使水輪機(jī)可以在較長時(shí)間內(nèi)以最優(yōu)工況運(yùn)行，其平均效率也比較高。(2) 擔(dān)任峰荷時(shí)：出力變化幅度大，應(yīng)該選用較多的臺(tái)數(shù)，以增加其運(yùn)行靈活性，提高整體運(yùn)行效率。(3) 對(duì)于軸流定漿和混流式水輪機(jī)，可以選用較多的臺(tái)數(shù)，而對(duì)于軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)因其調(diào)節(jié)性能好，可以選用較少的機(jī)組。 機(jī)組臺(tái)數(shù)與電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系臺(tái)數(shù)多，運(yùn)行靈活，事故影響小，但同時(shí)增加了事故的幾率，也增加了管理人員、提高了運(yùn)行費(fèi)，所以不宜采用過多的臺(tái)數(shù)?？傊?，一般應(yīng)采用較大的N單，較少的臺(tái)數(shù)，但一般至少應(yīng)選2臺(tái)，少數(shù)情況下可選1臺(tái)。中大型電站一般選4~6臺(tái)，根據(jù)機(jī)組的制造水平和裝機(jī)容量也可以選用更多的臺(tái)數(shù)，如葛洲壩共21臺(tái)，正在修建的三峽水電站裝機(jī)2670=1820萬千瓦。五、水輪機(jī)型號(hào)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(jī)系列型譜選擇型號(hào)的選擇主要取決于水頭。各種水輪機(jī)都有一定的使用范圍，根據(jù)電站運(yùn)行水頭的范圍，直接查系列型譜，確定水輪機(jī)的型號(hào)。如果兩種型號(hào)均可采用，應(yīng)進(jìn)行方案比較。這種方法有時(shí)難以獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)效果。專題研究法對(duì)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(jì)效果，根據(jù)水電站的具體參數(shù)，進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，但所需時(shí)間和費(fèi)用高。查系列范圍圖法根據(jù)水電站的水頭范圍和單機(jī)出力，在系列范圍總圖中查出適應(yīng)的型號(hào)，以及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速及吸出高度。當(dāng)有兩種機(jī)型可供選擇時(shí)，一般選用較大的直徑。 水輪機(jī)應(yīng)用范圍采用套用機(jī)組根據(jù)目前國內(nèi)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的電站資料，在特征水頭相近、N單適當(dāng)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)相近時(shí)，優(yōu)先套用已經(jīng)生產(chǎn)過的機(jī)組，這樣可以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)分析法對(duì)大量已建水電站的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出水輪機(jī)各參數(shù)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，再根據(jù)本電站的參數(shù)選擇。六、反擊式水輪機(jī)主要參數(shù)的確