水輪機的選型設計(文件)
【正文】 ns包括了水輪機的轉(zhuǎn)速，出力與水頭三個基本工作參數(shù)，他綜合地反映了水輪機的特征。圖932表示了不同類型水輪機的最優(yōu)效率與比轉(zhuǎn)速之間的關系。目前，世界各國根據(jù)各自的實際水平，劃定了各類水輪機的比轉(zhuǎn)速的界限與范圍，并根據(jù)已生產(chǎn)的水輪機轉(zhuǎn)輪的參數(shù)，用數(shù)理統(tǒng)計法得出了關于水輪機比轉(zhuǎn)速的統(tǒng)計曲線或經(jīng)驗公式。當切擊式水輪機為多轉(zhuǎn)輪多噴嘴時，水輪機的比轉(zhuǎn)速為：ns=ns1√KrZ0式中ns1單輪單噴嘴的比轉(zhuǎn)速，Kr轉(zhuǎn)輪數(shù)，Z0每個轉(zhuǎn)輪的噴嘴數(shù)。2） 對于單輪多噴式，比轉(zhuǎn)速的提高主要靠噴嘴的增加，而最好把相當于單噴嘴的ns1限制在最佳比轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。國內(nèi)一些資料表明，多泥沙河流上的水電站，水輪機破壞輕微者所采用的ns都較低，ns=1320/√Hr1360/√Hr()之間。動態(tài)比轉(zhuǎn)速的形式為：Ns=a(t)Hr[b(t)指數(shù)]經(jīng)驗公式中引入了表示時間因數(shù)的參數(shù)t,因此，不僅可以反映當時水輪機比轉(zhuǎn)速水平，還可以對今后的近期發(fā)展趨勢進行評估。大型機組多采用豎軸布置，中小型機組有時采用橫軸布置。發(fā)電時，由水輪機帶動發(fā)電電動機作發(fā)電機組運行，抽水時由發(fā)電電動機以電動機方式運行帶動水泵抽水，兩種方式其旋轉(zhuǎn)方向相同。發(fā)電電動機機，也可以作為電動機。2：水泵水輪機型式的選擇 適用于不同水頭段抽水蓄能電站的要求，水泵水輪機具有混流式，斜流式，軸流式，和貫流式幾種類型，各類水泵水輪機比轉(zhuǎn)速及應用水頭范圍如表914所示。（2） 斜流式水泵水輪機。軸流式水泵水輪機適用于低水頭抽水蓄能電站，一般采用轉(zhuǎn)槳式結構，以適應水頭及負荷的變化。 貫流式轉(zhuǎn)輪同軸流式一樣，只是布置型式不同，貫流式水泵水輪機用于潮汐抽水蓄能電站和其他低水頭抽水蓄能電站。計算機雖然具有計算容量大、運算快的特點，但它畢竟是一種機器，缺乏思維和創(chuàng)造能力，它只能按人們輸入的程序進行工作。 （1）設計所用技術資料的計算機處理?，F(xiàn)代計算機具有強大的記憶功能與運算能力，并具備文件處理，圖形處理等功能，將這些功能應用到水輪機選型設計中，可以使水輪機的選型計算更加快速，精準和規(guī)范化。盡管發(fā)電專用的常規(guī)軸流式水輪機可應用到88m水頭，但這會發(fā)電機電動機的造價昂貴。在水庫的利用水深較大，采用單速混流式水泵水輪機不能同時滿足水泵與水輪機工況同時獲得最高效率，可考慮雙速混流式水泵水輪機和斜流式水泵水輪機兩種方案?；炝魇剿盟啓C的結構與常規(guī)混流式水輪機相似， 但其轉(zhuǎn)輪一般按水泵工況設計，用水輪機工況校核。但水泵水輪機的轉(zhuǎn)輪要兼顧水輪機和水泵兩種工況的性能，故其效率較水泵或水輪機專用機要稍低一些。二機式，即水泵水輪機和發(fā)電電動機構成。最早采用的型式為四機式，即水泵和水輪機分別配置各自的電動機與發(fā)電機，由于設備多，占地多，投資高，目前已很少采用。水泵水輪機的選型設計一：水泵水輪機型式的選擇1：裝置型式的選擇 抽水蓄能水電站的機組可采用多種裝置型式。應用上述的一些經(jīng)驗公式選擇水輪機的比轉(zhuǎn)速時，要充分考慮設計電站的具體情況，還要考慮國內(nèi)水輪機的設計制造水平，這樣才能保證所選擇的水輪機既具有較高的能量指標，又能保證機組的正常運行。 對于多噴嘴切擊式水輪機比轉(zhuǎn)速的選擇，一般先選擇單輪單噴的比轉(zhuǎn)速ns1,再根據(jù)轉(zhuǎn)輪數(shù)目Kr 與噴嘴數(shù)Z0計算整個水輪機的ns.（3） 多泥沙河流水輪機比轉(zhuǎn)速的選擇上面所介紹的一些經(jīng)驗公式及區(qū)線一般僅適用于水質(zhì)較好的水電站的水輪機比轉(zhuǎn)速的選擇。 當切擊式水輪機具有多個轉(zhuǎn)輪（僅在橫軸式水輪機上可實現(xiàn)）和噴嘴時，從理論上可按√KrZ0倍增大水輪機的比轉(zhuǎn)速，但實際上選擇多轉(zhuǎn)輪多噴嘴水輪機的比轉(zhuǎn)速時常受到下面條件的限制。（4） 貫流式水輪機的比轉(zhuǎn)速與使用水頭關系：一般情況下，貫流式水輪機可獲得比軸流式高約10%的比轉(zhuǎn)速，但根據(jù)目前國內(nèi)外已生產(chǎn)的貫流式水輪機的統(tǒng)計資料看，大部分貫流式水輪機的比轉(zhuǎn)速僅與軸流式水輪機相當。在選擇水輪機時，盡可能將比轉(zhuǎn)速控制在它們的最佳范圍之內(nèi)，以保證水輪機具有最高效率。1：水輪機的效率與比轉(zhuǎn)速的關系 不同ns的水輪機具有不同的效率特性，圖913中表示了不同ns的混流式水輪機的效率出力特性N=f(P%).從圖中可知比轉(zhuǎn)速較低的水輪機，其效率曲線較平緩，比轉(zhuǎn)速較高的水輪機其效率曲線比較陡峭，尤其是超高比轉(zhuǎn)速的混流式水輪機（ns=）,其高效率去很狹窄，在偏離設計工況時，水輪機的效率急劇下降。7） 切擊式水輪機的ns在5055（）以上時其效律會降低，同樣條件下，混流式水輪機的比轉(zhuǎn)速較大，且效律不會降低。3） 切擊式安裝在最高尾水位以上，尤其在部分負荷時水頭損失較大，混流式水輪機通過尾水管回收轉(zhuǎn)輪出口的動能，可提高對水頭的利用率。3） 兩者的結構都較復雜，斜流式轉(zhuǎn)輪及其他過流部件要更復雜一些。在部分負荷時斜流式的效率稍高一些。4） 混流式水輪機的結構比斜流式簡單，造價低
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