深溪沟水电站水轮机参数选择及结构特点

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1、深溪沟水电站水轮机参数选择及结构特点兰岗蒋登云孙文彬郭筱蓉（中国水电顾问集团成都勘测设计研究院成都市610072）【摘要】本文介绍了深溪沟水电站低水头、大容量轴流转桨式水轮机的参数选择及主要部件结构特点。电站4台机组已全部投产发电，水轮机的能量指标、稳定性指标及空化性能均达到了预期目标。【关键词】深溪沟；水轮机；参数选择；结构设计1.概述深溪沟水电站位于四川省汉源县，为大渡河干流规划的第十八级电站，其上一梯级为已建成投产的瀑布沟水电站，下一级为正在建设中的枕头坝水电站。深溪沟坝后地面厂房内装设4台单机容量为165MW的立式轴流转桨式水轮发电

2、机组，水轮机由浙江富春江水电设备股份有限公司供货，其中水轮机的水力设计及整体转轮供货由俄罗斯动力机械股份有限公司负责；发电机由东芝水电设备（杭州）有限公司供货。工程于2006年4月正式开工，2010年6月下闸蓄水，7月1日首台机组正式并网发电，2#~4#机组分别于2010年12月、2011年5月及6月投产发电。2.电站基本参数装机容量660MW多年平均发电量32.35亿kW·h单机容量165MW机组台数4台最大水头40.0m加权平均水头34.3m额定水头30.0m最小水头20.1m3.水轮机选择3.1机型选择深溪沟水电站水头范围20.1~4

3、0.0m，处于轴流式和混流式水轮机均可适用的交界水头段，经技术经济比较，水轮机采用轴流转桨式，目前在国内已投产的同类型机组中，其单机额定出力仅次于福建水口（204MW，世界最大）及葛洲坝大机（175MW）。近年已投产的部分单机容量100MW以上的轴流式水轮机参数见表1。表1国内近年已投产的部分单机容量100MW以上的轴流转桨式水轮机参数水轮机参数乐滩二期草街万安（5#机）沙湾银盘平班班多深溪沟单机功率Pr(MW)150125113120150135120165水轮机出力Ptr(MW)153.1128.2115.3123.1152.6138.

4、5122.45168.4最大水头Hmax(m)31.525.432.328.2435.123941.540第6页额定水头Hr(m)19.5202224.526.53435.530最小水头Hmin(m)8.657.91221.2413.027.1433.020.1转轮型号ZZA813aZZ(VS)410ZZD345eZZD345ePO40DZS486FI026bZZK40转轮直径D1(m)10.49.58.58.58.67.226.68.3叶片数55556566额定转速nr(r/min)62.568.1876.976.983.3107.141

5、15.490.9额定流量Qr(m3/s)863.9698.4579.5549.5631.46440.29374.5611.24额定效率ηr(%)92.691.5692.793.0694.7494.0893.8最高效率ηmax(%)92.9994.694.7295.2794.7395.3吸出高度Hs(m)-9.5-8.92-8.54-8.54-8.07-7.67-14.13-12.2额定点单位转速n1r‘(r/min)147.2144.8139.4132.06139.16132.7127.83137.7额定点单位流量Q1r‘(m3/s)1.8

6、091.7301.711.541.6591.4491.4431.62额定点比转速nsr(m.KW)596.8577.2554495.0541.2485.7466.0531.3额定点比速系数Kr2635.42581.226002450.12786.02831.82776.62910水轮机难度系数D12·HMax3407229223342040259720331807.72755.6首台机组投产时间200420102005200920112004201020101.1水轮机主要参数选择(1)额定转速轴流转桨式机组同步转速所处的区域一般为中低转速

7、区，在该区域相邻同步转速差距不大，可选同步转速方案多，因此同步转速准确选择是轴流转桨式水轮机设计的难点和重点。招标前与潜在的机组投标人进行的技术交流中，各厂推荐的同步转速不尽相同，从83.3~100r/min均有；根据深溪沟电站的实际情况，综合考虑了近年来外水轮机制造商的设计水平、试验方法、材料性能及加工装备能力，以及本电站厂房覆盖层较深厚允许开挖的特点，并考虑发电机经济合理槽电流对同步转速的要求，机组招标阶段确定机组同步转速选择为90.9r/min，对应比转速ns为531.3m·kW、比速系数K为2910，略高于国内已投产机组参数（见表1

8、）。(2)空化性能参数一般来说，水轮机空化系数s随比转速ns的增大而增大，选择较大的装置空化系数有利于提高水轮机的抗空蚀能力，但也将直接增加地面厂房的土建工程量和投资。轴流转桨式