比转速及不同类型水轮机的比转速范围

比转速通常是水轮机选型的基础。比转速是指给定水轮机同比缩小后，导叶全开时在一米水头下发出一公制马力时水轮机的转速，单位为转每分。低比转速与高水头相关，高比转速与低水头相关，如图9.2所示。此外，对于一个给定的水头，存在一个很宽的比转速范围。

图9.2 比转速与水头

不同类型水轮机的比转速（公制马力单位）范围如下：

轴流定桨式水轮机：300～1000；

轴流转桨式水轮机：300～1000；

混流式水轮机：65～445；

切击式水轮机：每个喷嘴16～20，多喷嘴式水轮机的功率按比例增加；

双击式水轮机：12～80。(https://www.xing528.com)

给定水头时，选择的比转速越高，水轮机和发电机的尺寸越小，投资费用也越小。然而，比转速越高，反击式水轮机需要安装的越低，相应产生的费用可能抵消之前节约的投资费用。选择一个经济的比转速还要考虑电能的价格、发电厂利用率、利率以及分析期限。常用的比转速的数学表达式是基于功率的（英制），如下：

式中 nr——转速，转/分；

Pr——导叶全开时的功率，公制马力；

Hr——额定水头，米。

比转速的值定义了每种类型和尺寸的水轮机近似应用的水头范围。低水头的机组通常比转速较高，而高水头的机组通常比转速较低。比转速确定后，就可以采用图9.2来确定一个特定项目可以选用的水轮机类型。冲击式水轮机在相对较窄的一个比转速范围内才是高效的，而混流式水轮机和轴流式水轮机的可用范围很宽。

需要注意的是图9.2中不同类型设备的应用范围有重叠。这意味着在重叠范围内不止一种类型的机组可以高效的运行，此时最终的选择取决于其他因素，如发电机转速和空化。