1、水輪機(jī)各參數(shù)之間的關(guān)系稱為水輪機(jī)的特性，水輪機(jī)各參數(shù)之間的關(guān)系稱為水輪機(jī)的特性，反映參數(shù)之間的關(guān)系曲線就是水輪機(jī)的特性曲反映參數(shù)之間的關(guān)系曲線就是水輪機(jī)的特性曲線。然而水輪機(jī)的特性曲線有其獨(dú)特的特點(diǎn)，線。然而水輪機(jī)的特性曲線有其獨(dú)特的特點(diǎn)，主要是它的參數(shù)太多，包括：主要是它的參數(shù)太多，包括：結(jié)構(gòu)參數(shù)：結(jié)構(gòu)參數(shù)：導(dǎo)葉高度導(dǎo)葉高度b b0 0，轉(zhuǎn)輪直徑，轉(zhuǎn)輪直徑D D1 1，導(dǎo)葉開度，導(dǎo)葉開度 和葉片轉(zhuǎn)角和葉片轉(zhuǎn)角 等；等；工作參數(shù)：工作參數(shù)： 等；等；綜合參數(shù)：綜合參數(shù)： 等；等；、NQn11SHnQH、第五節(jié)第五節(jié) 水輪機(jī)的特性曲線及其繪制水輪機(jī)的特性曲線及其繪制在講水輪機(jī)速度三角形時(shí)，我們就

2、知道，上述參在講水輪機(jī)速度三角形時(shí)，我們就知道，上述參數(shù)之間的關(guān)系可用函數(shù)關(guān)系表達(dá)：數(shù)之間的關(guān)系可用函數(shù)關(guān)系表達(dá)： ， ， , , 。但目前難于用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)，只能通過模型試但目前難于用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)，只能通過模型試驗(yàn)繪制關(guān)系曲線。然而水輪機(jī)參數(shù)太多，所以根驗(yàn)繪制關(guān)系曲線。然而水輪機(jī)參數(shù)太多，所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制特性曲線時(shí)，必須固定某一部分據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制特性曲線時(shí)，必須固定某一部分參數(shù)，在這樣的條件下，來反映其他部分參數(shù)之參數(shù)，在這樣的條件下，來反映其他部分參數(shù)之間的關(guān)系。間的關(guān)系。QfHn DQ(, , , )1 fHn D(, , , )1NfHn DN( , , , )1MfHn DM

3、( , , , )1（兩個(gè)參數(shù)之間的變化）（兩個(gè)參數(shù)之間的變化）1 1、工作特性曲線、工作特性曲線 H H、D D1 1、n n一定，改變一定，改變 ( (相當(dāng)于改變相當(dāng)于改變Q)Q)，則則 , , 。然后建立。然后建立 之間的關(guān)系，不同型號(hào)的水輪機(jī)都可得出之間的關(guān)系，不同型號(hào)的水輪機(jī)都可得出N N與與 的關(guān)系曲線。該曲線稱為工作特性曲線。的關(guān)系曲線。該曲線稱為工作特性曲線。NfN( ) f ( )(NfN 一、一、 水輪機(jī)的特性曲線水輪機(jī)的特性曲線（一）（一） 線型特性曲線線型特性曲線a a點(diǎn)：空轉(zhuǎn)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的開度點(diǎn)：空轉(zhuǎn)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的開度 稱為空轉(zhuǎn)開度；稱為空轉(zhuǎn)開度；c c點(diǎn)：最高效率點(diǎn)；點(diǎn)：最

4、高效率點(diǎn)；d d點(diǎn)：最大出力點(diǎn)；點(diǎn)：最大出力點(diǎn)；e e點(diǎn)；限制出力點(diǎn)點(diǎn)；限制出力點(diǎn)。 0C CD D段工作不穩(wěn)定，與調(diào)速器有關(guān)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是機(jī)械的，段工作不穩(wěn)定，與調(diào)速器有關(guān)。水輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是機(jī)械的，而不是智能的。而不是智能的。 ， 。但在。但在N Nmaxmax附近工作時(shí)，外界要求附近工作時(shí)，外界要求出力增大，導(dǎo)致開度增大；若滑過出力增大，導(dǎo)致開度增大；若滑過N Nmaxmax，反而出力減小。于是導(dǎo)，反而出力減小。于是導(dǎo)致開度進(jìn)一步增大，而出力進(jìn)一步減小致開度進(jìn)一步增大，而出力進(jìn)一步減小, ,并且效率開始減低。其并且效率開始減低。其結(jié)果不僅是工作狀態(tài)不好，而且導(dǎo)致水輪機(jī)不能工作，是危險(xiǎn)工

5、結(jié)果不僅是工作狀態(tài)不好，而且導(dǎo)致水輪機(jī)不能工作，是危險(xiǎn)工況，不允許出現(xiàn)。因此限制最大出力為最大出力的況，不允許出現(xiàn)。因此限制最大出力為最大出力的95%95%，E E點(diǎn)就是點(diǎn)就是95%95%出力的限制點(diǎn)。出力的限制點(diǎn)。 N N混流式水輪機(jī)特性曲線上一般都注明混流式水輪機(jī)特性曲線上一般都注明E E點(diǎn)；點(diǎn)；轉(zhuǎn)漿式的限制點(diǎn)是受汽蝕特性的限制；轉(zhuǎn)漿式的限制點(diǎn)是受汽蝕特性的限制；水斗式水輪機(jī)沒有禁區(qū)。水斗式水輪機(jī)沒有禁區(qū)。 定漿式：曲線陡陵，高效率區(qū)狹窄，稍偏離最優(yōu)工況定漿式：曲線陡陵，高效率區(qū)狹窄，稍偏離最優(yōu)工況 迅速下降；迅速下降；轉(zhuǎn)漿式：高效率區(qū)比較寬廣，效率變化平穩(wěn)；轉(zhuǎn)漿式：高效率區(qū)比較寬廣，效率

6、變化平穩(wěn)；混流式：效率較高，但平穩(wěn)性不足；混流式：效率較高，但平穩(wěn)性不足；水斗式：效率較低，但變化平穩(wěn)。水斗式：效率較低，但變化平穩(wěn)。 2 2、轉(zhuǎn)速特性曲線、轉(zhuǎn)速特性曲線H H、D D1 1、 一定，改變轉(zhuǎn)速一定，改變轉(zhuǎn)速n n，這樣得出的特，這樣得出的特性曲線稱為轉(zhuǎn)速特性曲線。性曲線稱為轉(zhuǎn)速特性曲線。即即 , , ， 。 Qf n1( ) fn2( )Nfn3( )從從 的曲線中可以看出的曲線中可以看出n n0 0時(shí)，時(shí)，N N0 0， ；n nn n0 0時(shí)，時(shí)， ，n n0 0稱為最優(yōu)轉(zhuǎn)速。稱為最優(yōu)轉(zhuǎn)速。要使水輪機(jī)能常在高效率下運(yùn)行，應(yīng)使要使水輪機(jī)能常在高效率下運(yùn)行，應(yīng)使它的額定轉(zhuǎn)速盡可

7、能接近最優(yōu)轉(zhuǎn)速；它的額定轉(zhuǎn)速盡可能接近最優(yōu)轉(zhuǎn)速； 時(shí)，能量耗損在水頭損失、機(jī)械損失中，輸出時(shí)，能量耗損在水頭損失、機(jī)械損失中，輸出N N0 0， 。 稱為飛逸轉(zhuǎn)速稱為飛逸轉(zhuǎn)速( (對(duì)于某一開度對(duì)于某一開度) )，飛逸，飛逸轉(zhuǎn)速一般是最優(yōu)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速一般是最優(yōu)轉(zhuǎn)速的1.8-2.41.8-2.4倍。出現(xiàn)飛逸時(shí)，機(jī)組產(chǎn)倍。出現(xiàn)飛逸時(shí)，機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，所以在運(yùn)行中要防止機(jī)組發(fā)生飛逸事故。生強(qiáng)烈的振動(dòng)，所以在運(yùn)行中要防止機(jī)組發(fā)生飛逸事故。 n0maxmaxnn0maxn 兩個(gè)概念：兩個(gè)概念： 空轉(zhuǎn)開度空轉(zhuǎn)開度：每種類型水輪機(jī)都存在一個(gè)空轉(zhuǎn)開度，：每種類型水輪機(jī)都存在一個(gè)空轉(zhuǎn)開度，在此開度時(shí)，水輪機(jī)不能

8、輸出功率，只有超過此開度，在此開度時(shí)，水輪機(jī)不能輸出功率，只有超過此開度，水輪機(jī)才能出力。水輪機(jī)才能出力。 飛逸轉(zhuǎn)速飛逸轉(zhuǎn)速：機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速保持為額定：機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速保持為額定轉(zhuǎn)速不變。只有當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷，而由于某種原因?qū)~拒轉(zhuǎn)速不變。只有當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷，而由于某種原因?qū)~拒動(dòng)時(shí)，才能出現(xiàn)飛逸現(xiàn)象。此時(shí)輸出功率為零，而水流動(dòng)時(shí)，才能出現(xiàn)飛逸現(xiàn)象。此時(shí)輸出功率為零，而水流輸入功率依然存在。于是機(jī)組轉(zhuǎn)速迅速升高，直至水流輸入功率依然存在。于是機(jī)組轉(zhuǎn)速迅速升高，直至水流能量與轉(zhuǎn)速升高時(shí)機(jī)械摩擦損失能量相平衡，轉(zhuǎn)速才達(dá)能量與轉(zhuǎn)速升高時(shí)機(jī)械摩擦損失能量相平衡，轉(zhuǎn)速才達(dá)到某一穩(wěn)定的最大值，

9、即飛逸轉(zhuǎn)速。到某一穩(wěn)定的最大值，即飛逸轉(zhuǎn)速。 長時(shí)間的飛逸，會(huì)引起機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件的破壞和機(jī)組長時(shí)間的飛逸，會(huì)引起機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件的破壞和機(jī)組廠房的強(qiáng)烈振動(dòng)。因此工程上常設(shè)置快速閥門的措施，廠房的強(qiáng)烈振動(dòng)。因此工程上常設(shè)置快速閥門的措施，在在2 2分鐘內(nèi)截流，使水流的出力為零分鐘內(nèi)截流，使水流的出力為零NsNs0 0，促使機(jī)組轉(zhuǎn)，促使機(jī)組轉(zhuǎn)速很快下降，并停止轉(zhuǎn)動(dòng)。速很快下降，并停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 將坐標(biāo)系將坐標(biāo)系n n、Q Q換成單位參數(shù)換成單位參數(shù) 、 ，在其坐，在其坐標(biāo)場里繪制標(biāo)場里繪制 的等的等值線圖。該等值線圖稱為模型綜合特性曲線。值線圖。該等值線圖稱為模型綜合特性曲線。對(duì)于混流式水輪機(jī)還有對(duì)于混流式

10、水輪機(jī)還有95%95%的出力限制線。綜的出力限制線。綜合特性曲線的好處在于同一輪系的水輪機(jī)就只合特性曲線的好處在于同一輪系的水輪機(jī)就只有一個(gè)綜合特性曲線圖。有一個(gè)綜合特性曲線圖。 n1Q1constaconstconst，（二）（二） 綜合特性曲線綜合特性曲線一、模型綜合特性曲線一、模型綜合特性曲線水輪機(jī)模型綜合特性曲線水輪機(jī)模型綜合特性曲線 90110130(r/min)n15011600100014001800(L/s)11Q840.40=0.350=2226 -5=-10=88%868785+230.4538343042+100.7008182830.550.500.600.65+5+1

11、5+200.750.7579水輪機(jī)模型綜合特性曲線表示了同一輪系水輪水輪機(jī)模型綜合特性曲線表示了同一輪系水輪機(jī)的全部特性。不同型式水輪機(jī)的模型綜合特機(jī)的全部特性。不同型式水輪機(jī)的模型綜合特性曲線也有它自身的特點(diǎn)：性曲線也有它自身的特點(diǎn)：* *軸流轉(zhuǎn)漿式：等軸流轉(zhuǎn)漿式：等 線近似于橢圓。長軸與短線近似于橢圓。長軸與短軸相差較小，且長軸與軸相差較小，且長軸與 坐標(biāo)軸近似平行。坐標(biāo)軸近似平行。 ( (或出力或出力N)N)在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，在較大范圍內(nèi)變化時(shí)， 的變化的變化不大。這種水輪機(jī)適用于低水頭、大流量、負(fù)不大。這種水輪機(jī)適用于低水頭、大流量、負(fù)荷及水頭變化較大的水電站。荷及水頭變化較大的水電

12、站。Q1 Q1* *軸流定漿式：等軸流定漿式：等 線是狹而長的橢圓。長軸線是狹而長的橢圓。長軸與短軸相差較大，且長軸與與短軸相差較大，且長軸與 坐標(biāo)軸成相當(dāng)坐標(biāo)軸成相當(dāng)大的傾斜角。這反映了效率對(duì)大的傾斜角。這反映了效率對(duì) ( (水頭水頭) )變化變化不敏感，而不敏感，而 ( (出力出力) )稍有變化，效率急劇降稍有變化，效率急劇降低。這種水輪機(jī)適用于低水頭、大流量、水頭低。這種水輪機(jī)適用于低水頭、大流量、水頭變化大而負(fù)荷變化較小的水電站。變化大而負(fù)荷變化較小的水電站。 n1Q1Q1* *中高比轉(zhuǎn)速混流式：等中高比轉(zhuǎn)速混流式：等 線接近于橢圓。長線接近于橢圓。長軸與短軸相差不大，長軸與軸與短軸相

13、差不大，長軸與 坐標(biāo)軸成某一較坐標(biāo)軸成某一較小角度。效率對(duì)小角度。效率對(duì) ( (或出力或出力N)N)及及 ( (水頭水頭) )變化變化的敏感程度在各類型水輪機(jī)中均屬中等。的敏感程度在各類型水輪機(jī)中均屬中等。95%95%出出力限制線靠近最優(yōu)效率區(qū)。這種水輪機(jī)適用于力限制線靠近最優(yōu)效率區(qū)。這種水輪機(jī)適用于中低水頭、流量不大、水頭變化較大及負(fù)荷變中低水頭、流量不大、水頭變化較大及負(fù)荷變化小的水電站。化小的水電站。Q1n1Q1* *低比轉(zhuǎn)速混流式：等低比轉(zhuǎn)速混流式：等 線類似于扁平橢圓。線類似于扁平橢圓。長軸與短軸相差較大，長軸與長軸與短軸相差較大，長軸與 坐標(biāo)軸接近坐標(biāo)軸接近于平行。效率對(duì)于平行。效

14、率對(duì) ( (或出力或出力N)N)變化不敏感，但變化不敏感，但對(duì)對(duì) ( (水頭水頭) )變化很敏感。這種水輪機(jī)適用于高變化很敏感。這種水輪機(jī)適用于高水頭、小流量、水頭變化小及負(fù)荷變化大的水水頭、小流量、水頭變化小及負(fù)荷變化大的水電站。電站。 Q1Q1n1* *水斗式：等水斗式：等 線更扁平。長軸與短軸相差線更扁平。長軸與短軸相差更大，長軸與更大，長軸與 坐標(biāo)軸平行。效率對(duì)坐標(biāo)軸平行。效率對(duì) ( (水水頭頭) )變化很敏感，但變化很敏感，但 ( (或出力或出力N)N)在很大范圍在很大范圍內(nèi)變化，內(nèi)變化， 變化很小。這種水輪機(jī)也適用于變化很小。這種水輪機(jī)也適用于高水頭、小流量、水頭變化小及負(fù)荷變化大

15、高水頭、小流量、水頭變化小及負(fù)荷變化大的水電站。的水電站。Q1n1Q1模型綜合特性曲線主要用于水輪機(jī)選擇，而模型綜合特性曲線主要用于水輪機(jī)選擇，而指導(dǎo)水電廠運(yùn)行不方便。所以需將模型綜合指導(dǎo)水電廠運(yùn)行不方便。所以需將模型綜合特性曲線轉(zhuǎn)換成原型水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲特性曲線轉(zhuǎn)換成原型水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線。線。 運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線能更直觀、更方便地運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線能更直觀、更方便地指導(dǎo)水電廠運(yùn)行。指導(dǎo)水電廠運(yùn)行。二、運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線二、運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線H(m)H H5040608070(MW)P60Hmin7089872.5mS=1.5m=81%8583929189909290912.0mH80 ma

16、x運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線舉例min11max1nnnrHnDnm1 1NQ D H 98111232.m1Q m等效率線的繪制等效率線的繪制 給定的某一個(gè)給定的某一個(gè)H H N1 2 3 4 5 6 限制線上的點(diǎn) 在運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線上，在運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線上，計(jì)算水頭計(jì)算水頭HrHr為發(fā)電機(jī)發(fā)出為發(fā)電機(jī)發(fā)出額定出力的最小水頭。顯額定出力的最小水頭。顯然對(duì)應(yīng)的水輪機(jī)引用流量然對(duì)應(yīng)的水輪機(jī)引用流量最大。最大。另外在運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲另外在運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線上有兩條重要的限制線線上有兩條重要的限制線，水輪機(jī)出力限制線和發(fā)，水輪機(jī)出力限制線和發(fā)電機(jī)出力限制線，也就是電機(jī)出力限制線，也就是說機(jī)組只能在限制線內(nèi)工說機(jī)組

17、只能在限制線內(nèi)工作。作。 用同樣的方法可繪出用同樣的方法可繪出等氣蝕線、等開度線。等氣蝕線、等開度線。1 1、水輪機(jī)選擇的主要內(nèi)容、水輪機(jī)選擇的主要內(nèi)容 * *選擇水輪機(jī)的臺(tái)數(shù)和單機(jī)容量；選擇水輪機(jī)的臺(tái)數(shù)和單機(jī)容量；* *選擇水輪機(jī)的牌號(hào)、型號(hào)及裝置方式；選擇水輪機(jī)的牌號(hào)、型號(hào)及裝置方式；* *確定水輪機(jī)的直徑、轉(zhuǎn)速、吸出高及安裝高程；確定水輪機(jī)的直徑、轉(zhuǎn)速、吸出高及安裝高程；* *確定蝸殼及尾水管尺寸；確定蝸殼及尾水管尺寸；* *繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線；繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線；* *選擇調(diào)速器及油壓裝置；選擇調(diào)速器及油壓裝置；第六節(jié)第六節(jié) 水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)一、水輪機(jī)選

18、型設(shè)計(jì)的內(nèi)容及基本資料一、水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)的內(nèi)容及基本資料 1 1）水能規(guī)劃資料）水能規(guī)劃資料* *裝機(jī)容量；裝機(jī)容量；* *各種代表水頭：各種代表水頭： 加權(quán)平均水頭是水電站在運(yùn)行期間出現(xiàn)次加權(quán)平均水頭是水電站在運(yùn)行期間出現(xiàn)次數(shù)最多、經(jīng)歷時(shí)間最長的水頭；設(shè)計(jì)水頭數(shù)最多、經(jīng)歷時(shí)間最長的水頭；設(shè)計(jì)水頭( (計(jì)算計(jì)算水頭水頭) )是水輪機(jī)發(fā)出額定出力時(shí)所需的最小水頭是水輪機(jī)發(fā)出額定出力時(shí)所需的最小水頭，它的精確值只能在水輪機(jī)選好之后確定。，它的精確值只能在水輪機(jī)選好之后確定。初估按下式進(jìn)行：初估按下式進(jìn)行：河床式：河床式： 壩后式：壩后式：引水式：引水式：。，ravHHHHminmax;9 . 0a

19、vrHH ;95. 0avrHH 。avrHH 2 2、收集的基本資料、收集的基本資料* *下游水位與流量的關(guān)系曲線下游水位與流量的關(guān)系曲線 ( (該流量不僅該流量不僅是通過水輪機(jī)的流量，也包括通過其他途徑是通過水輪機(jī)的流量，也包括通過其他途徑下泄的流量下泄的流量) )。上述資料均由買家提供。上述資料均由買家提供。2 2）水輪機(jī)產(chǎn)品技術(shù)資料）水輪機(jī)產(chǎn)品技術(shù)資料 水輪機(jī)的系列型譜水輪機(jī)的系列型譜( (主要包括輪系的水頭適用主要包括輪系的水頭適用范圍、最優(yōu)工況和限制工況下的單位轉(zhuǎn)速、范圍、最優(yōu)工況和限制工況下的單位轉(zhuǎn)速、單位流量和模型汽蝕系數(shù)單位流量和模型汽蝕系數(shù)) )。標(biāo)準(zhǔn)直徑標(biāo)準(zhǔn)直徑D D1

20、1：在選擇大中型水輪機(jī)時(shí)可以不：在選擇大中型水輪機(jī)時(shí)可以不套用標(biāo)準(zhǔn)直徑，按實(shí)際大小定做。套用標(biāo)準(zhǔn)直徑，按實(shí)際大小定做。同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n n：機(jī)組的同步轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)的磁極：機(jī)組的同步轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)有關(guān)，磁極對(duì)數(shù)只能是一對(duì)一對(duì)的，所對(duì)數(shù)有關(guān)，磁極對(duì)數(shù)只能是一對(duì)一對(duì)的，所以同步轉(zhuǎn)速分檔改變。在選擇水輪機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)以同步轉(zhuǎn)速分檔改變。在選擇水輪機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)必須套用同步轉(zhuǎn)速。必須套用同步轉(zhuǎn)速。某一輪系的模型綜合特性曲線，某一輪系的模型綜合特性曲線，( (理應(yīng)包括理應(yīng)包括飛逸特性曲線飛逸特性曲線) )。某一輪系水輪機(jī)的應(yīng)用范圍圖，利用該圖可某一輪系水輪機(jī)的應(yīng)用范圍圖，利用該圖可以根據(jù)以根據(jù)H Hr r和

21、單機(jī)容量和單機(jī)容量N Nr r查得查得D D1 1、n n和和H Hs s等。但等。但得出的結(jié)果不夠精確，多適用于規(guī)劃階段得出的結(jié)果不夠精確，多適用于規(guī)劃階段或小型水輪機(jī)的選擇。或小型水輪機(jī)的選擇。上述資料均由賣家提供。上述資料均由賣家提供。3 3）套用資料）套用資料收集國內(nèi)外正在設(shè)計(jì)、施工和已在運(yùn)行的同類收集國內(nèi)外正在設(shè)計(jì)、施工和已在運(yùn)行的同類型水輪機(jī)及水電站的有關(guān)資料，以便套用型水輪機(jī)及水電站的有關(guān)資料，以便套用。 機(jī)組臺(tái)數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造、水電站投資、水電機(jī)組臺(tái)數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造、水電站投資、水電站運(yùn)行效率、水電站管理各方面的關(guān)系。站運(yùn)行效率、水電站管理各方面的關(guān)系。一般中型電站選用一般中型

22、電站選用4-64-6臺(tái)，大型電站選用臺(tái)，大型電站選用6868臺(tái)，對(duì)于巨型電站，由于最大單機(jī)容量的限制臺(tái)，對(duì)于巨型電站，由于最大單機(jī)容量的限制往往臺(tái)數(shù)較多，但在制造水平允許的情況下，往往臺(tái)數(shù)較多，但在制造水平允許的情況下，盡可能將單機(jī)容量選得大一些。盡可能將單機(jī)容量選得大一些。二、機(jī)組臺(tái)數(shù)及單機(jī)容量的選擇二、機(jī)組臺(tái)數(shù)及單機(jī)容量的選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)多，對(duì)于機(jī)電、土建和運(yùn)行都不利，機(jī)組臺(tái)數(shù)多，對(duì)于機(jī)電、土建和運(yùn)行都不利，但好處能提高水電站在不同負(fù)荷情況下的平均但好處能提高水電站在不同負(fù)荷情況下的平均效率。不過臺(tái)數(shù)太多，對(duì)提高效率的意義效率。不過臺(tái)數(shù)太多，對(duì)提高效率的意義不大（一）型號(hào)選擇（一）型號(hào)選擇1

23、1、根據(jù)水輪機(jī)的系列型譜選擇、根據(jù)水輪機(jī)的系列型譜選擇在水輪機(jī)型號(hào)選擇中，起主要作用的是水頭，在水輪機(jī)型號(hào)選擇中，起主要作用的是水頭，每一種水輪機(jī)都有一定的水頭使用范圍。每一種水輪機(jī)都有一定的水頭使用范圍。上限是由其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和氣蝕條件決定的，一上限是由其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和氣蝕條件決定的，一般不允許超出。而下限是由經(jīng)濟(jì)條件決定的。般不允許超出。而下限是由經(jīng)濟(jì)條件決定的。HmaxHmax不能超過該輪系的適用水頭的上限；不能超過該輪系的適用水頭的上限；HavHav、HrHr在適用水頭范圍之內(nèi)。若兩種型號(hào)都適用，在適用水頭范圍之內(nèi)。若兩種型號(hào)都適用，則需要進(jìn)行對(duì)比分析和計(jì)算。則需要進(jìn)行對(duì)比分析和計(jì)算。型譜表型

24、譜表三、水輪機(jī)型號(hào)及裝置方式三、水輪機(jī)型號(hào)及裝置方式2 2、套用機(jī)組、套用機(jī)組收集國內(nèi)正在設(shè)計(jì)、施工或已運(yùn)行的水電站資收集國內(nèi)正在設(shè)計(jì)、施工或已運(yùn)行的水電站資料，在設(shè)計(jì)水頭接近、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相當(dāng)?shù)那榱希谠O(shè)計(jì)水頭接近、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相當(dāng)?shù)那闆r下，可優(yōu)先套用已生產(chǎn)過的機(jī)組，這樣可以況下，可優(yōu)先套用已生產(chǎn)過的機(jī)組，這樣可以節(jié)省設(shè)計(jì)工作量，并可盡早供貨，使水電站提節(jié)省設(shè)計(jì)工作量，并可盡早供貨，使水電站提前投入運(yùn)行。前投入運(yùn)行。（二）裝置方式（二）裝置方式大中型電站一般均采用立軸布置方式，小型電大中型電站一般均采用立軸布置方式，小型電站常采用臥立軸布置方式。站常采用臥立軸布置方式。水輪機(jī)應(yīng)用范圍圖以水輪

25、機(jī)單機(jī)容量為縱坐標(biāo)，水輪機(jī)應(yīng)用范圍圖以水輪機(jī)單機(jī)容量為縱坐標(biāo)，水頭為橫坐標(biāo)，根據(jù)單機(jī)容量和設(shè)計(jì)水頭可從圖水頭為橫坐標(biāo)，根據(jù)單機(jī)容量和設(shè)計(jì)水頭可從圖上直接查到水輪機(jī)直徑和轉(zhuǎn)速。上直接查到水輪機(jī)直徑和轉(zhuǎn)速。此法一般多用于中小型水電站的水輪機(jī)選擇。此法一般多用于中小型水電站的水輪機(jī)選擇。四、反擊式水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇四、反擊式水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇（一）用應(yīng)用范圍圖選擇水輪機(jī)的主要參數(shù)（一）用應(yīng)用范圍圖選擇水輪機(jī)的主要參數(shù)N N取水輪機(jī)額定出力取水輪機(jī)額定出力 ， 是發(fā)是發(fā)電機(jī)的額定出力電機(jī)的額定出力( (機(jī)組容量機(jī)組容量) )； 是發(fā)電機(jī)效率是發(fā)電機(jī)效率H H取設(shè)計(jì)水頭取設(shè)計(jì)水頭 ；NQHQDHH9

26、81981112.DNQ H119 8132.ffrNNrNfNfrH（二）用模型綜合特性曲線選擇水輪機(jī)的主要參數(shù)（二）用模型綜合特性曲線選擇水輪機(jī)的主要參數(shù) 1 1、轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)輪直徑D D1 1 的計(jì)算的計(jì)算 取限制工況下的單位流量取限制工況下的單位流量 ，查型譜表，查型譜表 或查水輪機(jī)主綜合特性曲線，通過最高效或查水輪機(jī)主綜合特性曲線，通過最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的限制工況下的單位流量率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的限制工況下的單位流量 。1Qmax1Q效率效率 ，在模型綜，在模型綜合特性曲線合特性曲線 上，對(duì)應(yīng)型上，對(duì)應(yīng)型譜表上譜表上 和和 的效率找的效率找到到 。 與選取的水輪機(jī)直與選取的水輪機(jī)直徑有關(guān)，目前正

27、是計(jì)算徑有關(guān)，目前正是計(jì)算D D1 1，所，所以只能初估以只能初估 。M11 Qn%21MQ1maxn10由計(jì)算所得的由計(jì)算所得的D D1 1，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)直徑取定，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)直徑取定D D1 1；通常；通常是選用相近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便使水輪機(jī)是選用相近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便使水輪機(jī)有一定的富裕容量。有一定的富裕容量。將選取標(biāo)準(zhǔn)直徑將選取標(biāo)準(zhǔn)直徑D D1 1和和 代入效率修正的經(jīng)代入效率修正的經(jīng)驗(yàn)公式，求驗(yàn)公式，求 ，看結(jié)果是否與初估的接近，看結(jié)果是否與初估的接近，若兩者不一致，重復(fù)若兩者不一致，重復(fù)三步驟。三步驟。maxMmaxmaxMmaxM511maxmax)1 (1DDmM可由綜合特性曲

28、線得到可由綜合特性曲線得到（混流式水輪機(jī)）（混流式水輪機(jī)）DNQH1198132.NNrffrHH Mmax11QQ 已知已知D1D1；H H取取HavHav；在運(yùn)行過程中出現(xiàn)最多的水頭。；在運(yùn)行過程中出現(xiàn)最多的水頭。 取模型的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速取模型的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 加上修正值加上修正值 ， 。 計(jì)算出計(jì)算出n n，按標(biāo)準(zhǔn)選取轉(zhuǎn)速，通常是選用與之，按標(biāo)準(zhǔn)選取轉(zhuǎn)速，通常是選用與之相近而偏大的同步轉(zhuǎn)速。相近而偏大的同步轉(zhuǎn)速。 HnDn111n11010nnnM) 1(maxmax101MMnn11DHnn 10n1n2 2、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n n的計(jì)算的計(jì)算11DHnn 101nn avHH 標(biāo)稱直徑取水 輪

29、水D12321max181. 9rrHDNQmax1min1HnDnmin1max1HnDn在模型綜合特性曲線在模型綜合特性曲線 上校核水輪機(jī)上校核水輪機(jī)工作范圍。工作范圍。11 Qn分別計(jì)算出：分別計(jì)算出：3 3、工作范圍的檢驗(yàn)、工作范圍的檢驗(yàn)在模型綜合特性曲線在模型綜合特性曲線 上作出三條直線，上作出三條直線，確定水輪機(jī)的工作范圍。若此范圍在確定水輪機(jī)的工作范圍。若此范圍在95%95%出力限出力限制線以左并包括了模型綜合特性曲線的高效率制線以左并包括了模型綜合特性曲線的高效率區(qū)，則認(rèn)為所選定的區(qū)，則認(rèn)為所選定的D D1 1和和n n是合理的。否則，應(yīng)是合理的。否則，應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整適當(dāng)?shù)卣{(diào)整D D1 1或或n n的數(shù)值，使工作范圍移向高效的數(shù)值，使工作范圍移向高效率區(qū)。率區(qū)。 11 Qn 水輪機(jī)在不同工況下的氣蝕系數(shù)水輪機(jī)在不同工況下的氣蝕系數(shù)是不同的。是不同的。初步設(shè)計(jì)時(shí)可用設(shè)計(jì)水頭下的初步設(shè)計(jì)時(shí)可用設(shè)計(jì)水頭下的進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。可根據(jù)設(shè)計(jì)水頭情況下的可根據(jù)設(shè)計(jì)水頭情況下的 和和 ，由水輪，由水輪機(jī)綜合特性曲線查到。機(jī)綜合特性曲線查到。式中的式中的k k1.1-1.21.1-1.2，對(duì)于大型水輪機(jī)，對(duì)于大型水輪機(jī)k k可取到可取到1.51.5以上。以上。 Hk Hs10900max