水轮机(chapter3-2).ppt

水轮机（第三章4、5、6节） 胡 明 第四节 模型水轮机试验结果换算到原形水轮机时的修正 水轮机的效率修正 水轮机的总效率 水力效率——主要部分 流量效率——比例很小 机械效率——比例很小 效率修正主要是最优效率值的修正，而水轮机最优工况下运行时，水力损失主要是沿程损失，局部损失所占比例不大 水轮机内的沿程摩阻损失： 式中： R—水力半径，R=CD1 （C 为常数） L—线性尺寸 V—流速， —反映流动状态及流道壁面粗糙度的系数 n、y—与流态有关的指数 上式变为： 对于相似水轮机： 模型水轮机的水力效率： ∴ 同理，原形水轮机的水力效率 将（*）代入（**）中得 由上式可以看出： 对于总效率的修正，目前仍采用前式 水力效率在总效率中占比例大 只要适当采用指数α、β值，还是可以比较符合实际情况 根据水电站现场试验和长期使用经验 混流式 轴流式 说明 已知ηmmax→ηpmax 公式中ηm 应取最大值 对于混流式水轮机， 最优效率点是唯一的 轴流转桨式， ηmmax= ηm（φ），每一个φ→ ηmmax 效率修正时应分别对待 4. 在计算效率修正时，还应考虑模型、原形水轮机制造工艺上的影响，还需对计算值再扣除一个△值，故效率修正值为 大型水轮机： △=1~2% 中小型水轮机：△=2~4% 以上是对最优工况下的η值的修正 5. 对于一般情况，按经验 混流式：求出 用此△η对一般效率进行修正，即 转桨式：由于ηmmax= ηm（φ），故每个φ应分别修正 在不同的φ角下， △η值也不同 单位转速n‘1和单位流量Q’1的修正 前一节中，理论上认为原、模型n’ 、Q’1一致 实际上，考虑原、模型水轮机的效率差别后，原、模型n’1 、Q’1就不一致 原、模型n’1 、Q’1的修正原因：水轮机的效率差别，特别是水力损失因素的影响 由相似定律 在实际应用中， 在单位流量中所占比例很小，一般不进行修正 对单位转速，若 时，也可忽略，不进行修正 第五节 水轮机的选型 一、水轮机机组台数和型号的确定 选择机组前，应收集和了解的资料 有关水电建设的方针、政策等 水电站有关资料和数据 河流开发方案 水库调节性能 枢纽布置情况 各种水头、流量 总装机容量 电站下游~水位流量关系曲线 电力系统中日负荷图和电站在电力系统中的任务等 水电站设备生产情况和产品技术资料 电站运输和安装技术条件等 2. 水轮机设备的选择应包括如下内容 台数及单机容量 机型及装置方式 D1、n Hs、H’s 绘制运转特性曲线 确定蜗壳及尾水管的型式及尺寸 选择调速器及油压设备 估算发电机的有关参数 3. 机组台数的确定 N总、Hr 已定的情况下 不同机组台数，则单机容量、转轮直径、转速、型号也不同 从而影响工程投资、效率、运行条件以及产品供货 在选择机组台数时，应从以下几方面考虑 （1）机组台数与水电站效率的关系 总容量N总确定后 台数↑→单机容量↓→D1 ↓ →η↓→台数少有利 电站担任峰荷，负荷经常变化 台数↑→可用不同机组组合满足负荷要求，使每台都处于高效区运行，提高平均运行效率→台数多好 提高平均运行效率有限，当机组台数很多时，再增加机组台数台数，其运行效率提高就不明显，尤其对轴流转桨式。 （2）机组台数与水电站厂房尺寸的关系 厂房尺寸除机组台数影响外 高水头水电站：取决于发电机外围尺寸 低水头水电站：取决于蜗壳外围混凝土最大宽度 但都和转轮直径D1有关， 台数↑→N单机↓，故 N总已定→台数↑→厂房长度↑→少有利 台数↑→D1 ↓→尾水管高度↓ →水下开挖深度↓→多有利 （3）机组台数与水电站投资的关系 台数多→采用小容量机组→ 台数多→机组小→起重能力↓ →安装场地↓ 、备用容量↓ → 多有利 大多数情况，台数太多对投资不利 （4）机组台数与运行维护工作的关系 台数多的优缺点 运行方式机动灵活、事故影响小 检修也较易安排，但操作次数也随之增多 开停机频繁、事故率可能增加 以上每一因素都包含相互对立又相互联系的两个方面，选择时抓住主要因素。 我国已建大中型电站中，台数一般为2，4，6，8等偶数，中型电站以4台为多。 单机容量 4. 水轮机型号确定 已知N单、各种特征水头（Hmax、Hmin、Hav、Hr） 进行选择的两种方法 （1）根据水轮机系列型谱选择 起主要作用的是水头，每一类型的水轮机都有一定的水头使用范围 上限水头：根据水轮机结构强度及汽蚀特性限制 下限水头：考虑经济方面等因素 表3-3，表3-4（p73): 反击式水轮机转轮暂行系列型谱 可根据电站水