四川梨苑水电站贯流式机组水力性能分析

四川梨苑水电站贯流式机组水力性能分析

1日调节关系0km四川丽源水电站位于四川省苍溪区汉江支流东河上游，距苍溪区40公里。是东河水资源级开发的第一个水库之一。这是一个低水库河床型水库，具有一定的日调节能力。梨苑水电站的开发任务主要是发电,并兼顾航运和养殖,水库正常蓄水位368m,总装机12MW,多年平均发电量4450万kW。2主电源的设计条件1主水位校核洪水位:375.05m;设计洪水位:372.67m;正常蓄水位:368.00m;死水位:361.00m。2正常发电尾水位校核洪水位:369.95m;设计洪水位:367.17m;正常发电尾水位:357.03m;最低尾水位:356.35m(1台机组发电时)。32水库最大净水头:12.50m;加权平均水头:11.70m;最小净水头:8.4m。4含沙量0.73kg/m33机械设计的选择3.1机组的运行稳定性和造价较高梨苑水电站是低水头径流式电站,水轮机运行水头变化范围为8.4～12.5m,可选用轴伸贯流式或轴流式水轮机。从国内外对该水头段机组机型分析及运行电站的经验来看,贯流式机组有其缺点。首先,由于贯流式机组整体浸没于流道中,对机组结构尺寸有一定限制,这对机组各部件的密封提出了很高的要求,贯流式机组要兼顾水力性能和结构布置等方面,设计和制造难度大;机组的通风冷却效果差;安装、检修比较困难;贯流式机组的漏油、烧瓦等现象时有发生,机组的运行稳定性比较差。其次,贯流式机组的造价比轴流定桨式机组高。轴流式水轮机一般适用于中低水头的电站,其转轮叶片均有转桨和定桨2种。转桨式水轮机结构复杂、造价高,一般用于水头变幅较大的电站,国内有一些转桨式水轮机在运行中其转轮存在漏油问题,维修非常复杂,且转桨式水轮机其调速器将增加协联模块、桨叶动作主配等而使调速器结构相应变得复杂;定桨式水轮机则用于水头变幅较小的电站。对于水头变化幅度较小的电站来说应当选用定桨式转轮。比较而言,轴流定桨式机组在低水头电站上有很广泛的应用,在技术上比贯流式机组成熟,因此机组安装和检修比较方便,发电机的检修次数比贯流式和转桨式机组少很多,机组的运行安全稳定性也很高。综上所述,轴流定桨式机组较贯流式和轴流转桨式机组,无论是技术性能,还是经济性,都具有相当的优越性。因此,推荐梨苑水电站采用轴流定桨式水轮发电机组。3.2轴流定桨式转轮适用于中低水头轴流定桨式转轮模型有ZD560、ZD560a、JP401、JP501、JP502、JP503、ZD987—35等,其中560和560a转轮的开发时期均已较早,其模型最高效率仅有88%～89%左右;JP401、JP501、JP502及JP503转轮是中国水利水电科学研究院开发的轴流定桨式新转轮,这4个转轮中JP401、JP503性能略差,JP501与JP502转轮性能不相上下;经过转轮综合效率比较选用JP502机型。4参数确定4.1机组k值的变化水轮机比转速是综合反映机组技术经济水平的一个重要参数。比转速提高,机组的同步转速也将提高,这样就能使机组重量减轻、机组尺寸及厂房尺寸减小、造价降低。但随着机组比转速的提高,机组的K值增大,相应地加大了水轮机的制造难度。并且机组比转速的提高又将使空蚀特性变得不利,要求的吸出高度加大,厂房的挖深增加。经对轴流式电站进行分析统计(见图1),本站单机容量不大,查图中关系曲线3,可得本站额定水头10.6m所对应转轮比转速应为700左右,即只要本站的水轮机额定工况比转速ns≥700m·kW,即可认为所选的转轮其参数基本是合理的。4.2u3000定额水头本电站为河床式电站,根据小水电水能设计规范,加权平均水头为11.70m,本次选型初选电站额定水头为加权平均水头的0.9倍,则额定水头为Hr=10.50m;由于本电站不作为调峰、调频等运行,根据模型特性曲线的运行范围计算电站最小水头取8.4m,而没必要取得很低,在汛期泄洪期间上、下游水位差很小时,可暂不发电以避免机组在很低的水头下运行。4.3主要方案的济比较本装机容量为12MW,电站建成后电力送入四川省电网,在电网中所占比重不大。根据最近几年国内轴流定桨式机组的发展,以国内水电设备制造行业的发展趋势以及制造能力,再从电站的可靠性、灵活性及综合经济效益等方面考虑本次选型对6台、5台进行技术经济比较(见表1)。从表1可以看出,装机6台方案在技术和经济2个方面均优于装机5台的方案,因此设计推荐梨苑水电站装机6台,单机容量为2000kW的方案A。选用机组的主要参数:1)水轮机型号:ZDJP502—LH—200(+15°)转轮直径(m):2.0额定水头(m):10.50额定流量(m3/s):22.7额定转速(r/min):300额定点效率(%):89额定出力(kW):2230吸出高度(m):1.06水轮机总重(t):382)水轮发电机型号:SF2000—20/2600额定容量(kVA):2150额定功率(kW):2000额定电压(kV):6.3额定电流(A):229额定功率因素:0.8额定转速(r/min):300额定频率(Hz):50相数:三相5比选目标确定四川梨苑水电站采用的ZDJP