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1、水轮机计算水头的选择刘燕生(水利电力部天津勘测设计院),我国,.,多年来水轮机专业文件中水轮机不符无论美国或苏联设计水头均指水轮机.计算有些水电站;水头的概念和选择不很明确最优工况点的工作水头设计水头应接近电站的设计,忽视水轮机计算水头的选择与论证,的平均运行水头,保证电站能发出较高的年发导致电站建成后经济效益不能充分发挥.本文电量.,拟对水轮机(包括水泵一水轮机)计算水头的按照我国多年来的习惯建议采用计算水,.选择间题提出建议以供讨论头这个名称.用符号H,表示,它定义为水轮,机导水叶在最大设计开度下保证发电机发出、、{一符号名称和定义额定
2、出力的净水头.水轮机额定出力通常根据{,,{有些技术文件把水轮机计算水头和设计水水轮机特性曲线在计算水头下与5%出力!,.头这两个不同概念的术语混淆起来《水力限制线上对应值计算而得出.水轮机额定出力气}..一发电机电设计技术规程(报批稿)》第212乘以发电机的效率即为发电机的额定出力.:“条指出水轮机的设计水头应根据电厂加权、平均水头和水库运行方式进行合理选择.当设二计算水头选择的重要意义,,计水头接近电厂最低或最高净水头时应论证计算水头选择的正确与否将影响电站的.其经济性和合理性”在该规程中并没有给出..例经济效益一种情况是计算水头选定过
3、低.,设计水头的定义《水电站机电设计手如美国沙斯塔(asta)水电站最高水头sh〔‘’。,“,,,册》用符号H表示设计水头定义为水z45m最低水头7sm计算水头选为lolm.轮机发出额定出力时最小净水头(m)”水由于运行水头较高,发电机经常超载运行,发‘11、1!{r。,“,轮机的额定出力用符号N表示定义为设计电机绕组过早地损坏又如我国三门峡水电水头,设计流量和额定转速下水轮机的轴功率站,最高水头52m,最低水头15m,计算水头.k”,,,,(w)有的文献用符号H表示计算水选定30m发电机额定出力5万kw在非汛期,“,头定义为计算水轮机所配
4、发电机的额定出发电机经常超载运行多年平均非汛期弃水达.,力用的水头”显然《水电站机电设计手册》48亿m3,年损失电量约4亿kw·h,目前正在考硅lJ才IJlJj
5、.,,对额定出力所赋与的定义也是不够明确的虑提高计算水头加大电站装机容量以充分利.,“”这一名称源于苏联的计算水头技术文用非汛期的弃水如果当初提高计算水头加,.“”,,,献全称为按出力的计算水头美国垦务大发电机容量几年来增加电量所得的收益局用“额定水头”的名称,并以符号H,表示,早已补偿了增大容量的附加投资,并有盈余.“,另一种情况是,⋯额定水头定义为水轮机全开度出力使发电计算水头
6、选得过高机组不”’..,〔J能满载运机发出额定出力时的净水头行例如马迹塘水电站最大水头我们所讨论的计算水头,就是水轮机导水8.5m,最小水头3.6m,计算水头为6.55m,,,,叶全开时使水轮发电机组发出额定容量时的机组额定出力为18500kw当上游处于正常.《水电站设》和《技术规程》,电站满载流量时,,水头净水头计手册蓄水位下游水位抬高,6.lm,.中称这一水头为设计水头这与国际上的习惯仅有机组不能发出额定出力出现这一问题可能有多种因素,但,电站不1所示).水头不足站水头与流量保持一定的关系(如图能充分发挥效益,.当机型与机组台数初定之后
7、,可以按装机容量却是事实对于径流式水电站,水头随流量增加而减少.当流量不大时,所对应的水头与过机流量计算转轮直径,也可,‘水流出;力随流量增加而增大当流量增大到某以拟定几个不同计算水头方案通过技术经济,,,、值时水流出力达到最大值再增加流量水比较,优选出装机容量水轮机额定出力和计算流出力反而下降,非洲某水电站,可行性研究水头.但是,必须校核电站满载流量时所对应,,,报告建议安装4台机组总装机容量10万kw的净水头是否超过或等于水轮机计算水头如低于电站最大水流出力,但水轮机计算水头却果低于计算水头,则电站不能满发出力.通过,.,.。1大于相应
8、流量的水头H电站也不能满发经济论证允许设置~2台检修备用机组初步设计时发现这一问题后,将计算水头降到.稍。低于H可见水轮机计算水头的选择不仅,与电站装机容量有关而且与电站流量和下游,选择时应慎重考虑.水位变化的特性有关、三常规水轮机计算水头的选择,初步设计时通常由动能经济专业按经验,./斌。M‘公式估算计算水头并以此选定水轮机由于考,拈算的计算水头往往不能正确反映电站的实际要求,也不能使电站获得最佳的经济效益.因,:,此有人建议混流式水轮机的计算水头按l、,图水电站水头出力与流量关系最低水头时的最小出力估算水轮机直径然后选定几个计算水头以及
9、与其相应的机组额定出无日调节水库电站水轮机实际运行特性见力,进行方案比较与选优.实际上,最低水头时图2.低水头电站通常是单元引水系统,水轮,,最小出力难以确定电力系统要求的最小保