水電站水輪機選型設(shè)計中主要參數(shù)的確定

趙壯卿

海南?？厮ㄔO(shè)有限公司

水電站水輪機選型設(shè)計中主要參數(shù)的確定

趙壯卿

海南?？厮ㄔO(shè)有限公司

作為現(xiàn)代生活最為關(guān)鍵的組成部分和基礎(chǔ)，電有著無可替代的重要作用。作為電能重要來源的之一的水電站，在電能日益需求過大的現(xiàn)代社會，對于現(xiàn)代社會的穩(wěn)定和發(fā)展，起著非常重要的作用。所以說，水電站的設(shè)計以及建設(shè)是非常重要的，其設(shè)計的合理性能夠在很大程度上提高水電站發(fā)電的效率性。水輪機作為影響水電站投資效率和經(jīng)濟效益最為重要的一環(huán)，研究其選型具有非常重要的意義。文章主要以如何能夠更好提高水電站的運行和發(fā)電效率為中心，詳細的探討了水輪機運行的各個方面。

水電站水輪機；選型設(shè)計；主要參數(shù)；影響因素

1 前言

俗話說，現(xiàn)代社會如果離開了電，整個社會直接會倒退一百年，雖然這話有那么一點夸張，但是不可否認電能在現(xiàn)代社會的重要作用。水力發(fā)電是電能供給的一個重要來源，所以水電站的設(shè)計是一項非常嚴肅和重要的事情。在水電站中，水輪機是必不可少和非常關(guān)鍵的一個部件，水輪機選型的選擇以及其主要參數(shù)的確定，在一定程度上影響著整個發(fā)電站的發(fā)電效率以及水電站的投資效益和經(jīng)濟、社會效益。在本文，筆者以水電站水輪機為中心，對于在水電站的安裝設(shè)計中，如何能夠更加高效的發(fā)揮水輪機的作用，進而實現(xiàn)更高效率的水利發(fā)電，提出了自己的一些分析和看法。文章首先研究了水輪機如何更好設(shè)計所應(yīng)該遵守的原則，接著闡述了如何進行水輪機選擇的一些系數(shù)指標參考以及方法的比較選擇，最后稍微談到了水輪機運轉(zhuǎn)的影響因素。整篇文章的行文非常有邏輯性，都是僅僅圍繞水輪機如何更好的進行設(shè)計和確定主要參數(shù)來進行描寫的。希望本文的描寫能夠為更多的水電站設(shè)計方面提供一定的借鑒。

2 水輪機選型設(shè)計原則

水輪機的設(shè)計和選型是保證整個水電站進行合理運行的一個關(guān)鍵所在。當一個水電站的選址和裝機容量確定之后，這個水電站發(fā)電的效率如何，這就在很大程度上是有水輪機來進行確定。所以水輪機的一個設(shè)計原則，即要考慮水電站投資的效益問題。在其他條件已經(jīng)確定的條件之后，要考慮使得其投資效率最大。同時還需要考慮建設(shè)成本、施工時間等因素，應(yīng)該盡可能的使得水輪機的安裝以及整個電站的運行達到建設(shè)成本最低，這個不僅僅包含金錢成本，還包含時間成本。最后一個原則就是要考慮整個設(shè)備安裝的穩(wěn)定性。

3 水輪機選型

在選擇確定之后，首先可以明確的是水流的狀況。水流狀況在一定程度上決定著這個水電站發(fā)電量的多少。但是影響整個發(fā)電站發(fā)電效率的因素不是只有其一個，水輪機選擇的合理性在一定程度上也可以影響著發(fā)電量的多少。對于水輪機的設(shè)計以及安裝，首先需要決定是水輪機安裝的數(shù)量以及水輪機安裝的型號。我們不能在水力很低的河流來安裝大型號的水輪機，在很多時候不會使得水輪機在完整的運行，這對于投資來說，是一種典型的浪費；同樣，我們也不能在大水流的地方安裝小型號的水輪機，那樣而言不能完全極大化的利用水能來進行發(fā)電，同時也會使得水輪機在很多時候會超負荷的在運行，這樣會很容易損壞機子，造成投資過大。所以說，我們要依據(jù)所選地址的水力狀況來進行合適水輪機型號的設(shè)計和安裝，這樣才可以保證水輪機最大效率、同時又最好狀態(tài)的運行。在水輪機臺數(shù)的選擇上，也要非常的注意。因為水輪機數(shù)量的安裝，同樣需要其他配套設(shè)備的安裝。在一些中小型的水電站，可以盡可能的減少水輪機安裝的數(shù)量；而在一些水流較大，而且水電站建設(shè)比較大的大型發(fā)電站，可以增加水輪機的建設(shè)數(shù)量。

4 水輪機選型設(shè)計方案比較

上面我們談?wù)摿怂啓C選型的選擇，下面我們來進行實踐操作，進行水輪機機型設(shè)計方案的選擇。那么該如何才能夠更加合理的選擇呢？筆者覺得需要進行一套模擬試驗，在實驗中進行一些對照比較，最終確定水輪機選型的最優(yōu)選擇。在實驗時，我們控制其他條件不變，這些其他條件包括水能，以及水電站其他設(shè)備和建設(shè)環(huán)境等因素。而唯一的控制變量就是選擇不同型號的水輪機。我們備選了多少個選型的水輪機，進同時進行多少組的對照試驗，分別測量這些機型的水輪機在同一條件下的運行狀況。之后將所記錄的數(shù)據(jù)進行計算和比較，我們可以可以進行衡量的一些參數(shù)包括水輪機性能比較、技術(shù)經(jīng)濟指標比較、技術(shù)條件比較，將這些參數(shù)通過數(shù)值進行精確比較之后，就可以得到運行狀態(tài)最為優(yōu)良的水輪機，而這種型號的水輪機就是我們在這種水能狀態(tài)下所需要的最有選擇。

5 影響因素

水輪機在水電站中安裝之后，影響水輪機運行效率高低的因素也非常的多，這些影響因素也應(yīng)該考慮在水輪機設(shè)計之中。下面我們簡單的談?wù)撘幌掠绊懰啓C運行的因素。

5.1 水輪機組的過速

水輪機的作用就是提供速度和能量來帶動整個發(fā)電設(shè)備的運行，在其運行的時候，其所承載的負荷是非常大的。但是當水電站進行跳閘的時候，發(fā)電機會停止運轉(zhuǎn)，其他相應(yīng)的機組設(shè)備也會停止運轉(zhuǎn)，而這個時候如何水輪機還在運轉(zhuǎn)的話，那么其的轉(zhuǎn)速肯定會在瞬間加快，造成過速現(xiàn)象的發(fā)生。

5.2 水輪機的振動

水輪機本身自己的振動也是影響水輪機運行狀態(tài)好壞的因素之一。影響水力發(fā)電機組的振動主要是機械振動、電磁振動和水力振動。機械振動的干擾力來自機械部分的不平衡力、摩擦力和其它力；電磁振動的干擾來自發(fā)電機電氣部分的電磁力；而水力振動的干擾來自引水系統(tǒng)和水輪機水力部分的振動。

6 結(jié)語

綜上所述，作為水電站重要組成部分的水輪機在進行設(shè)計選型的時候，對其所影響的因素非常的多，其選擇也具有一定的原則。我們在進行水電站水輪機的安裝之前，一定要嚴格設(shè)計好水輪機的尺寸和選型，這樣才能夠使得水輪機在整個水電站的運行中發(fā)揮重要的作用，進而提高整個水電站的運行效率，進而提高整個水電站的投資效率和社會效率。

[1]趙國榮.機組選型對于小型水電站改造的重要性研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督.2015(04).

[2]安剛.公格爾水電站水斗式水輪機選型及參數(shù)設(shè)計[J].小水電,2017(08).