登棚一級水電站水斗式水輪機選型設(shè)計

【摘 要】本文主要就四川省阿壩州黑水縣登棚一級水電站水斗式水輪機的選型有關(guān)問題進(jìn)行闡述。重點論述了如何根據(jù)水輪機的常規(guī)結(jié)構(gòu)特點和“m”值來進(jìn)行水斗式水輪機選型設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】水斗式 選型

一、電站概況

阿壩州黑水縣登棚一級水電站位于阿壩州松潘縣毛兒蓋鎮(zhèn)境內(nèi)，電站總裝機容量20MW，本電站的開發(fā)方式為引水式，日調(diào)節(jié)性能，除發(fā)電外，無其他綜合利用要求，電站引用流量為6.6m3/s，設(shè)計工作水頭為370m，裝機2×10000kw，多年平均年發(fā)電量為7919萬kwh，保證出力為2364kw，年發(fā)電利用小時數(shù)為3960h。

適合該電站的比較通用的轉(zhuǎn)輪型號主要有A237、A475。這里特別說明一下水斗式和混流式是不一樣的，特別是在轉(zhuǎn)輪的型號的選擇上面。HL你一旦選擇了某個型號，那么基本是不可以替換的，但是水斗式的轉(zhuǎn)輪是可以互換的（比如350米2000KW，采用A237、 A475等等都可以），所以對轉(zhuǎn)輪型號的選擇需要進(jìn)行綜合比較。

A237：用的最廣泛的水斗式型號，適合600米以下水頭段使用。由于該轉(zhuǎn)輪型號使用很多年了，在實際的使用中效率和性能確實存在不足之處。

A475：從挪威參照過來的型號，2003年以后才開始大量使用。該型號被我國廣泛的使用在600米以下，極個別超過600米。在實際使用中發(fā)現(xiàn)性能與效率較A237為優(yōu)。

故本電站初定A475作為轉(zhuǎn)輪型號。

（二）確定特征尺寸

射流直徑的大小，決定噴嘴過流量的大小，根據(jù)上面的公式的計算值，僅僅是滿足在額定出力下的射流直徑，故需要留有一定的余量，所以一般是計算值向上取整為整5或0，不僅留有余量，而且便于廠家的系列化、規(guī)范化、通用化設(shè)計。

那么這里就要從結(jié)構(gòu)方面來說說常用的噴嘴數(shù)的排除原則：

第一：一般單噴嘴水輪機單機不超過5MW，且單噴嘴射流直徑一般不大于13cm，當(dāng)射流直徑過大時，為保證合理的m值（下一點詳述m值），對應(yīng)的轉(zhuǎn)輪直徑比如增加，帶來的是機組成本的增加。

第二：出于經(jīng)濟(jì)性技術(shù)性的考慮一般在四噴嘴以下，單個噴嘴射流直徑一般不大于13，超過此值考慮更多噴嘴數(shù)來提高經(jīng)濟(jì)性。

第三：國內(nèi)極少采用3噴嘴機型，主要采用的是單噴嘴，雙噴嘴，四噴嘴結(jié)構(gòu)，這點主要從結(jié)構(gòu)上來考慮。

第四：一般5、6噴嘴單機使用容量超過30MW。

第五：當(dāng)四噴嘴與5、6噴嘴同時滿足時，則要詳細(xì)對比分析綜合投資。

那么通過以上幾個原則，很容易就能排除這個電站的1.2.3噴嘴的方案了，余下4噴嘴作為可以考慮的對象了。

2、轉(zhuǎn)輪直徑與射流直徑的比值m

三、總結(jié)

綜上所述，水斗式水輪機的選型，其實是在滿足射流直徑、單位轉(zhuǎn)速以及m值的前提下，綜合比較技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性的平衡，尋找最優(yōu)的機型。本文借登棚一級水電站的實例來詳細(xì)論述了如何從水斗式水輪機的結(jié)構(gòu)特點上以及如何使用m值來進(jìn)行選型。

參考文獻(xiàn)：

[1]Ю·У·Эдель（埃杰爾），《水斗式水輪機》（1980版），機械工程出版社，1990（中譯本）

[2]孫紅偉，沖擊式水輪機的選擇小水電2006年第五期

[3]程良駿《水輪機》12-5節(jié)232～233頁

作者簡介：

王國鵬（1980.12），工程師，2004年畢業(yè)于西華大學(xué)熱能與動力工程專業(yè)，目前從事水電站水力機械設(shè)計工作，從事過水斗式水輪機設(shè)計工作。

黃鑫（1986.11），助理工程師，2011年畢業(yè)于寧夏理工熱能與動力工程專業(yè)，目前從事水電站水力機械設(shè)計工作，從事過水斗式水輪機設(shè)計工作。