常规水轮机的选型算例实践

1.已知参数

电站装机容量48万kW，装机台数4台；单机容量12万kW。

Hmax=134.2m,Hmin=94.2m,HA=126.1m,HR=120m

水轮机安装高程：622.5m

2.水轮机型号选择

按我国水轮机型谱推荐的设计水头与比转速关系，水轮机的ns 为

因此，以选择ns 在160（m·kW）左右的水轮机为宜。

在水轮机型谱中，本电站的水头段有HL180与HL160两种转轮可供选择，在设计工况下两种转轮的ns 分别为186（m·kW）与164（m·kW），经比较，以HL160转轮的ns 与本电站的计算比转速最接近，且空化系数较小，故决定选用HL160转轮。

3.水轮机基本参数计算

（1）转轮直径D1 的计算

水轮机的额定出力

取最优单位转速n110=67.5r/min与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，则Q11R=0.68m3/s，对应的模型效率ηM=0.895，暂取效率修正值Δη=3%，则设计工况原型水轮机效率η=ηM+Δη=0.895+0.03=0.925，水轮机转轮直径D1 为

按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值3.8m 和4.1m 之间，计算直径更接近3.8m，故可取转轮直径D1=3.8m。

（2）效率η的计算

限制工况原型水轮机效率为

η=ηM+Δη=0.895+0.029=0.924

（3）转速n的计算(www.xing528.com)

转速计算值介于发电机同步转速187.5r/min和214.3r/min之间，需要对两个转速都进行检验。

（4）水轮机设计流量Qr 的计算

（5）几何吸出高度Hs 的计算

在设计工况下，模型水轮机的空化系数σM=0.065。根据几个装有HL160转轮的电站调查，认为HL160转轮电站空化系数σp 应大于0.1为好，故本电站取σp=0.105，吸出高度为：

Hs=10-∇/900-σpHR=10-622.5/900-0.105×120=-3.3(m)

取Hs=-3.5m。

（6）飞逸转速nR 的计算

由HL160水轮机模型飞逸特性曲线查得在最大导叶开度下单位飞逸转速n11R=127r/min，故水轮机的飞逸转速为

（7）轴向水推力Ft 的计算

据HL160转轮技术资料提供的数据，转轮轴向水推力系数Kt=0.20～0.26，转轮直径较小止漏环间隙较大时取大值。本电站水中有一定含沙量，止漏环间隙适当大一些，故取Kt=0.203，水轮机转轮轴向水推力为

4.检验水轮机的工作范围

设计工况的单位流量Q11R

当n=187.5r/min时，最大、最小、平均水头所对应的单位转速

当n=214.3r/min时，最大、最小、平均水头所对应的单位转速

把由上述参数绘制在HL160综合特性曲线图上，以检验水轮机运行区域的效率高低。可以看出，单位转速的变化范围包含高效区第一个方案比第二个方案多，水轮机的平均效率较高。因此选择工作范围较优的第一种方案。