水轮机组选型

1、电站下游尾水位流量关系曲线的推求水轮机组选型一、电站参数（一）、康艾孜河1、电站参数前池正常水位H前正=2445.1电站最低尾水位H最低尾水位=2340.5m(实测常年枯水位)水头损失H近似取1m最大净水头Hmax=H前正-H最低尾水位-1=104.6m最小净水头Hmin=H前正-H最高尾水位（取两河通过电站设计引用流量之和时的下游尾水位）-1m=2445.1-2341-1=103.1m平均水头Hp=103.8(取上下游加权或算数平均值,本处到算数平均)设计水头Hr=103.8(取等于平均水头)2、装机容量：2×5000kW、1×2000 kW本站主要利用夏季流量较大的月份

2、发电，根据水能计算，在综合分析水流出力和多年平均年发电量及年利用小时的基础上，本着尽量利用来水又能保证投资效益的情况下，决定装机2×5000kW,另考虑到枯水月份流量小，历时长，决定增设装机2000kW一台。3、水轮机型号选择按我国水轮机型谱额定水头和比转速的关系，水轮机的ns为ns2000103.820176.3（m.kW）因此选择与计算值最为接近的HL180转轮4、水轮机基本参数的计算（1）计算转轮直径D1水轮机的额定出力：NT=NFF=50000.95=5263（kW）NT=NFF=20000.95=2105（kW）取最优单位转速n10'67r/min与出力限制线交点的

3、单位流量为设计工况点的单位流量,则Q1'=0.86m3/s,对应的模型效率M=89.6,经试算,5000kW机组取效率修正值1.2，则设计工况下原型水轮机的效率M+89.6+1.290.8。2000kW机组取效率修正值0.5。则设计工况下原型水轮机的效率M+89.6+0.590.15000kW机组： D1=NT9.81Q1'Hr 1.5=52639.81×0。86×103.81。5×0。908=0.806m2000kW机组： D1=NT9.81Q1'Hr 1.5=2105。39.81×0。86×103.81。5×

4、;0。901=0.51m按我国规定的转轮直径系列，选择转轮直径分别为0.84m和0.60m。（2）效率的计算D1=0.84m : max=1-(1-M0)5D1MD1=1-(1-0.896)50.460。84=0.908max-M0=0.908-0.896=0.012=1.2D1=0.60m : max=1-(1-M0)5D1MD1=1-(1-0.896)50.460.6=0.901max-M0=0.901-0.896=0.005=0.5（3）转速n的计算5000kW:n=n10'HrD1=67103.80.84=812.6(r/min) 取750r/min2000kW:n=n10&#

5、39;HrD1=67103.80.6=1137.7(r/min) 取1000r/min(4)水轮机设计流量Qr的计算5000kW:Qr=Q1'D12Hr=0.86×0.842×103.8=6.18（m3/s）2000kW:Qr=Q1'D12Hr=0.86×0.62×103.8=3.15(m3/s)则康艾孜河设计流量Qr=2×6.18+3.15=15.5(m3/s)(5)飞逸转速nr的计算查HL180转轮模型综合特性曲线限制工况点对应的导叶开度0=32，将此值乘以1.05的系数后，查HL180飞逸特性曲线，得其最大单位飞逸转速为n

6、1r'=131 r/min5000kW: nr=n1r'HmaxD1=131×103.80.84=1588.9 r/min2000kW: nr=n1r'HmaxD1=131×103.80.6=2221.2 r/min(由电站的最大净水头算出的飞逸转速不能大于发电机组允许的飞逸转速) (6)轴向水推力PZ的计算5000kW: PZ=KZ4D12Hmax=0.22×4×0.842×104.6=12.75(t)2000kW: PZ=KZ4D12Hmax=0.22×4×0.62×103.5=6.51

7、(t)5、检验水轮机的工作位置（范围）设计工况的单位流量Q1'5000kW:Q1'=NT9.81D12Hr1.5=52639.81×0.908×0.842×103.81.5=0.792(m3/s) n1'=nD1Hp=750×0.84103.8=61.84(r/min)2000kW:Q1'=NT9.81D12Hr1.5=2105.39.81×0.901×0.62×103.81.5=0.627(m3/s) n1'=nD1Hr=1000×0.6103.8=58.9(r/min)由

8、计算结果可知，两种水轮机基本接近高效位置（范围）工作，选型结果合适。结论：选择装机2×5000kW的水轮机型号为HL180WJ84，同步转速750r/min;装机1×2000kW水轮机型号为HL180WJ60，同步转速1000r/min。发电机由厂家配套供给。水轮机吸出高及安装高程的确定1、吸出高Hs（对不同机型有不同的起算点）按推荐公式Hs=10- 厂房900 -(+)H-（0.51）计算得：Hs=10- 2340900 -(0.082+0.018)×103.8-（0.51）=-3.48-3.98m式中:H取设计水头（因水头变化不大）按机组满出力查HL180模型

9、综合特性曲线得=0.082 按设计水头Hr=103.8m查有关设计手册中绘制的设计水头与汽蚀修正值关系图得 =0.018取Hs=-3.5m2、水轮机安装高程的确定5000kW机组:安=Hs- D12+下=-3.5- 0.842 + 2340.7=2336.8(m)下按一台5000kW机组满发时确定。初估水轮机转轮轴线至地面高度为1m,则厂房地面高程为2335.8m考虑厂房布置方便，2000kW机组采用与5000kW同样的厂房地坪高程（一）、阿克肖河本河发电引水自电站上游 m处于1979建成投入使用的阿克肖水库。水库经除险加固后总库容134万m3，对应校核洪水水位2382.96m。水库死水位23

10、64.73m，死库容0.001万m3。正常蓄水位（泄洪道底板高程）2379.33m，水库兴利库容65.0万m3。设计洪水位2381.10m，对应防洪库容97万m3；校核洪水位2382.96m，调洪库容134万m3。泄洪道在校核核洪水位时的下泄流量为110.9 m3/s。因库容小，本站不做调节计算。1、电站参数水库校核洪水位H校=2382.96,查尾水位流量关系曲线,此时电站尾水位为2342m,则电站在此时的最大毛水头为2382.96-2342=40.96m,近似取此值做为电站可能出现的最大水头水库正常水位H正=2379.33电站最低尾水位H最低尾水位=2340.5m(实测常年枯水位)水头损失H

11、近似取0.5m最大净水头Hmax=H正-H最低尾水位-0.5m=2379.33-2340.5-0.5=38.33m最小净水头Hmin=H正-H最高尾水位（取两河通过电站设计引用流量之和时的下游尾水位）-0.5m=2379.33-2341-0.5=37.83m平均水头Hp=38.1(取上下游加权或算数平均值,本处到算数平均)设计水头Hr=38.1(取平均水头)2、装机容量：根据电站水头、本河流水能计算结果及机型情况,选择装机3×1500kW3、水轮机型号选择按我国水轮机型谱推荐的额定水头和比转速的关系，水轮机的ns为ns200038.120304.0（m.kW）根据计算值及电站水头，决

12、定选择HL240型转轮。查中小型反击式水轮机运用范围图，选用HL240WJ84型水轮机，转轮直径0.84m,同步转速500r/min,发电机由厂家配套供给。(1)水轮机设计流量Qr的计算查HL240转轮基本参数，对应于最优单位转速的限制工况的单位流量为Q1'=1.24m3/sQr=Q1'D12Hr=1.24×0.842×38.1=5.4（m3/s）则阿克肖河设计流量Qr=3×5.4=16.2(m3/s)(2)飞逸转速nr的计算HL240转轮相关参数，其最大单位飞逸转速n1r'=155r/min nr=n1r'HmaxD1=155&#

13、215;40.960.84=1181.0r/mi(由电站的最大净水头算出的飞逸转速不能大于发电机组允许的飞逸转速)(3)轴向水推力PZ的计算 PZ=KZ4D12Hmax=0.34×4×0.842×40.96=7.72(t)4、检验水轮机的工作位置（范围）(1)水轮机效率max=1-(1-M0)5D1MD1=1-(1-0.915)50.460。84=0.925设计工况的单位流量Q1'=NT9.81D12Hr1.5=1500/0.959.81×0.925×0.842×38.11.5=1.049(m3/s) n1'=nD1Hp=500×0.8438.1=68.04(r/min)由计算结果可知,选型结果满足要求。水轮机吸出高及安装高程的确定1、吸出高Hs（对不同机型有不同的起算点）按公式Hs=10- 厂房900 -(+)H-（0.51）计算得：Hs=10- 2340900 -(0.2+0.03)&