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凯莱水电站水轮机选型分析

文档名称:凯莱水电站水轮机选型分析
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文档名称:凯莱水电站水轮机选型分析
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上传者:cqqy
添加时间:2017/06/17
内容摘要:
小水电2013年第4期(总第172期)
规划设计
凯莱水电站水轮机选型分析
吴韬杨剑锋(水利部农村电气化研究所浙江杭州310012)
概述
速高的水轮机,同类型水轮机比转速高的转速高,
转轮直径也小。在水轮机选择计算时,采用单位转
凯菜水电站位于土耳其阿玛西亚省的耶斯里马速较高、单位流量值较大、模型效率高的水轮机转
克河,处于黑海的中部地区,气候寒冷而干燥。电轮,这样可减小水轮机的尺寸和重量。
站最大水头38.45m,加权平均水头38.2m,额定水
4)尽量采用技术成熟的新转轮。
头36m,最小水头32.5m。电站枢组由挡水堰坝、弓
5)投资经济性也是水轮机选型时必须考虑的
水系统、调压井、前池、升压变压站及发电厂房等因素,应有利于降低设备和电站投资及运行费用,
组成。电站总装机容量3×1.7MW,主要以发电为有利于缩短工期,实现提前发电。
主,是1座无调节径流式电站。
6)水轮发电机组选型也可以说是系统工程
2水轮机机型选择
技术性能(能量特性、空化特性、稳定性)和经济
性始终是辨证的对立统一,一般都要提出几个方案
凯水电站所在的地方河流泥砂含量校大,水进行技术经济比较,再洗出推荐方案。
头中等偏低,电站运行水头范围为32.5~38.45m,
可选用立轴混流式或者轴流式水轮机。水轮机机组
表1水轮机机型比较
大修期一般要求不低于4a,使用年限不低于40a。因
方案
方案二

此,水轮机要能长期安全可靠的运行,转轮的选型
2Z550
HI551
就很重要,否则水轮机极易出现空蚀和泥砂磨损等
单位转速n'(r/min)
83.2
模型最优单位流量Q1'(m3/)1.21
问题。另外,考虑到生态和环境因素,电站应保证转轮工况效率(%)
93.55
一定量的下泄生态流量
参数
空化系数σ
0.32
0,119
2.1机型选择原则
导叶分布圆直径比值Do/D
1.16
1)在满足水电站出力和水电站参数(水头和
水轮机型号
7550J-225HL551-J-215
额定水头H1(m)
流量)相适应的条件下,选用能量性能、空化性能
额定出力N(MW)
和振动特性好,尺寸较小及重量较轻的水轮机
转轮直径D1(
2.25
2)水轮机在电站运行范围内不仅应具有最优
额定转速nr(r/min
效率高,而且要求平均效率也高,即应尽可能选择
额定流量Q(m/s)
36.34
最小运行流量Qnon(m3/s)
24.6
18.1
7=f(N)曲线变化平缓的水轮机。应使电站机组真机额定点效率(%)
93.5
运行总效率高,多发电能;空化性能和振动特性也参数最高效率(%)
要好,所选水轮机的空化系数和脉动幅值要小,保
单位转速(r/min)
89.6
证水轮机使用寿命长,机组运行稳定可靠等。
单位流量(m3/s)
比转速(m~k
310.56
3)要使水轮机尺寸小,就应尽可能选用比转
额定点模型空化系数
0.123
水轮机吸出高度(m
收稿日期:2013-04-10
机组价格(万元)
作者简介:吴韬(1987-),男,助理工程师,主要从事
主厂房面积(m
556
598
水电站主机及辅机设计工作。
(下转第72页
Email: lwu@ hrcshp org
61
技术改造
SMALL HYDRO
POWER 2013 No4. Total No/72
3.3土建工程
色采用国网绿,与景区整体的布局相一致。
土建工程的主要内容有:电站主厂房立面改
号机组采用发电机一变压器组单元接线,主
造,使之与景区环境相协调;新建仓库和机修间;变500kVA(1号变压器),高压计量、开关柜、分
电站旁边露台平合浇筑;发电机组基础开挖;箱变支箱等都安装在1号箱式变电站内,箱体尺寸为
平台浇筑等。
3000mmx2850mmx2620mm。2、3号机组采用发
电机一变压器组扩大单元接线,主变630kVA(2
4箱式变电站的应用
号变压器)、开关柜等安装在2号箱式变电站内,
箱式变电站是将传统变压器集中设计在箱式売箱体尺寸为30m×2300mx2620mmo。
体中,具有体积小、重量轻、低噪声、低损耗、高
重建后的电站厂房面貌焕然一新,厂房内整洁
可靠性等特点,无须配电房,可直接安放在室外。明亮,水轮发电机组更新后,运行安全有了较好的
箱体外壳采用镀铝锌钢板及集裝箱制造技术,外形保障,每台机组平均出力均有明显提高。经过试运
设计美观,从而极易与周围环境协调一致。
行,目前机电设备性能良好,运行稳定。2012年
由于五泄电站控制室与后面山体之间的距离比月投运以来,已累计发电150余万kW?ho
较小,只有3.5m,如采用传统户外变电站,变压器5结论
位置与山体太近,不符合设计要求,不能保证安全
运行,也与景区总体规划不协调。从安全、美观的
箱式变电站很好地解决了户外配电设备与周围
角度考虑,决定采用箱式变电站。10kW出线改用环境协调、防止噪音及视觉污染等环保问题,非常
适合电站周围空间小、对环境要求高的山区小水电
高压电缆,从景区停车场前的地下引至景区入口外
建设。
的架空电网。
箱式变电站设于控制室屋顶平台。箱体材料为
不锈钢板,箱顶的样式为硫璃瓦尖顶,可拆卸;颜
责任编辑赵建达
(上接第61页)
不会产生太大的影响。另外,轴流式机组的水轮机
2.2机型比较
效率较高且转桨式机组的效率变化比较平缓,机组
根据凯莱水电站的水能参数及业主对保证最小运行状况较稳定;对于像凯菜水电站这种径流式水
生态流量的要求,选择混流式和轴流式两类水轮机电站还能充分利用水能,抢峰发电。缺点是安装
中性能较优越的转轮型号进行了比较(见表1)。
检修比混流式机组复杂,安装高程较低,基础开挖
从表1可知,若选择混流式水轮机,则机组吸量较大,但厂房的建筑面积小,土建投资差别不大。
出高度H值大,水轮机安装高程高,机坑开挖
通过比较可以看出ZZ50转轮更适合凯菜水电站
浅,安装检修方便;具有水轮机效率较高、价格低的设计要求,尤其在效率和机组尺寸方面都更优越
等优点。缺点就是发电机尺寸大、价格高;机组过在减少电站投资的同时又具有显著的经济效益。
流量小,转速较低,比转速较小;厂房宽度大,单
台机组长度长,厂房面积大。
3结语
若选用轴流转桨式水轮机,虽然转轮直径比混
处于低水头和中水头交界段的水电站在机组选
流式水轮机转轮直径稍大一些,水轮机的单位造价型时,应该认真对合适的机组型式进行比较计算,
较高,但机组转速有了较大的提高,发电机的尺寸结合生态影响等因素确定机组合理的运行范围,并
也相应减小,价格也比H551的低;轴流式水轮对电站各种运行工况时的效率进行比较分析。土建
机的比转速相对较高,效率也有了提高。同时水轮方面不要只注重开挖量,应根据当地的实际地形条<
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