水輪機的選型設計-在線瀏覽
2024-08-10 05:38本頁面
【正文】 年代設計的電站若直接套用60年代電站的水輪機，往往會使水輪機的參數(shù)偏低。我國過去應用較多的方法是按照水輪機型譜來選擇水輪機，但隨著水電開發(fā)的進展，舊的水輪機型譜已不能滿足目前水電站的設計的要求，設計者常采用不同的選型方法相互結(jié)合、相互驗證，以保證水輪機選型的科學性與合理性。 1：機組臺數(shù)對工程建設費用的影響機組臺式的多少直接影響單機容量的大小，單機容量不同時機組的單位千瓦造價不同，一般小機組的單位千瓦造價高于大機組，一方面，小機組的單位千瓦金屬消耗大于大機組，另外單位重量的加工費也較大。2：機組臺數(shù)對電站運行效率的影響 當采用不同的機組臺數(shù)時，電站的平均效率是不同的。但是對于變動負荷的水電站，若采用過少的機組臺數(shù)，雖單機效率高，但在部分負荷時由于負荷不便在機組之間調(diào)節(jié)，因而不能避開低效率區(qū)，這會使電站的平均效率降低。 此外，機組類型不同時，臺數(shù)對電站的運行效率的影響不同。若機組臺數(shù)多一些，則可通過調(diào)整開機臺數(shù)，而避開低負荷運行，從而使電站的運行效率明顯提高。3：機組臺數(shù)對電廠運行維護的影響 機組臺數(shù)較多時，其優(yōu)點是運行方式靈活,發(fā)生事故時對電站及所在系統(tǒng)的影響較小，檢修也容易安排。同時，較多的設備與較頻繁的開停機會使整個電站的事故發(fā)生率上升。反之，臺數(shù)減少則機組尺寸增大，機組的制造、運輸及安裝的難度也相應增大。此外從發(fā)電機轉(zhuǎn)子的機械強度方面考慮，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的直徑必須限制在轉(zhuǎn)子最大線速度的允許值之內(nèi)，機組的最大容量有時也會因此受到限制。6：記住臺數(shù)對電廠主接線的影響 由于水電廠水輪發(fā)電機組常采用擴大單元主接線方式，超大型機組除外，故機組臺數(shù)多采用偶數(shù)。 對于裝置大型機組的水電廠，由于主變壓器的最大容量受到限制，常采用單元接線方式，因此機組臺數(shù)的選擇不必受偶數(shù)的限制。 水輪機型式的選擇 根據(jù)水電站的實際情況正確地選擇水輪機型式是水輪機選型設計中的一個重要環(huán)節(jié)。（1） 各類水輪機的適用范圍 大中型水輪機的類型及其適用的水頭范圍如圖所示 各類水輪機的適用范圍除了與使用水頭有關(guān)外，還與水輪機的容量有關(guān)，同一類型同一比轉(zhuǎn)速的水輪機，在小容量時使用水頭較低，制定了水輪機 從表中可以看出各類水輪機的應用水頭范圍是交叉的，其中存在著交界水頭段。 不同類型的水輪機具有不同的適用范圍與特點，各類水輪機的特點可概括如下: 1:沖擊式水輪機（以切擊式為代表）（1） ns較低，適用于250m以上的水頭，最高可達1700m.（2） 轉(zhuǎn)輪周圍的水流是無壓的，不存在密封問題。（4） 裝置多噴嘴時通過調(diào)整噴嘴適用數(shù)目可獲高效運行。若使用制動噴嘴可使水輪機迅速剎車。2：混流式水輪機（1） 比轉(zhuǎn)速范圍廣，適用水頭范圍廣，可適用301700m.（2） 結(jié)構(gòu)簡單，價格低。3：軸流式水輪機（1） ns較高，具有較大的過流能力，適用于3080m水頭范圍。（3） 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機可在協(xié)聯(lián)方式運行，在水頭、負荷變化時可實現(xiàn)高效運行。軸流定槳式水輪機結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好，尤其在擔負基荷的低水頭電站較適用。（2） 葉片可調(diào)，在水頭與負荷變化時可保持高效率。（4） 中低水頭的抽水蓄能電站，常適用斜流式水輪機。 2）貫流式水輪機可布置在壩體或閘墩內(nèi)，可以不要專門的廠房，土建工程量小且適于狹窄的地形條件。 4）貫流式水輪機為了滿足安裝高程的要求，需從引水室入口至尾水管全部開挖到相應的深度，而軸流式只需對尾水管部分進行深開挖，因此，貫流式的相應開挖量大。（2） 軸流式與混流式的比較 1）軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機適用與水頭與負荷較大的電站，能在較寬廣的工作范圍內(nèi)穩(wěn)定、高效率運行，平均效率高于混流式水輪機。 3）軸流式水輪機的空化系數(shù)大，約為同水頭段混流式水輪機的兩倍，為保證空化性能需增加廠房的水下開挖量。 5）軸流式水輪機的軸向水推力系數(shù)約為混流式的24倍，推力軸承負荷大。(3) 混流式與斜流式比較：1） 同樣水頭和出力條件下，斜流式水輪機可獲得高于混流式水輪機的比轉(zhuǎn)速，因此，斜流式水輪機的轉(zhuǎn)速可高于混流式，應用斜流式水輪機可以減小發(fā)電機的尺寸，但同樣條件，混流式水輪機的尺寸要小一些。兩者比較圖3） 同樣工作參數(shù)下，斜流式水輪機的空化系數(shù)大于混流式，為防止空化，斜流式需要較低的安裝高程，因此其開挖深度大于混流式。但斜流式轉(zhuǎn)輪可分解，加工，運輸方便。 在同樣的水頭與流量的條件下斜流式水輪機與混流式水輪機的技術(shù)經(jīng)濟比較表（4） 斜流式與軸流式的比較：1） 在應用水頭為60m以上時，斜流式水輪機的最優(yōu)效率高于軸流式，在40m以下水頭段應用時，軸流式的最優(yōu)效率高于斜流式。2） 在同樣的水頭與出力情況下，軸流式水輪機的
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