xxxxxxxx水利枢纽工程
初 步 设 计 报 告
专业资质：水利行业甲级-562-
(下 册)
xxxxxxxxx设计院
证书编号：XXXXXX
xx年xx月
6．水力机械、电工、金属结构及采暖通风
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6.1水力机械
6.1.1 水轮机及附属设备 6.1.1.1电站基本参数
1)水位
上游水库校核洪水位 1505.62m 上游水库设计洪水位 1504.81m 上游水库正常蓄水位 1503m 上游水库死水位 1455m 厂房处下游设计尾水位 1407.98m 2)水轮机工作水头：
最大水头 93.41m 最小水头 44.59m 加权平均水头 81.18m 额定水头 77.12m 3)流量：
电站设计引用流量 20m3/s 4)泥沙：
平均含砂量 1.51 kg/m3 5)主要动能参数：
装机容量 13.5MW(334500kW) 保证出力 2.16MW 年平均发电量 4560万kw.h 年利用小时数 3378h 6)海拔高程
电站厂房海拔高程 1409.0m 地震烈度 Ⅷ度 6.1.1.2 水轮机型式
水轮机的加权平均水头为81.18m，设计水头在0.9～1.0加权平均水头范围内选取。根据水文提供的资料，在44～58m水头之间持续时间为不到400h，在70～93m
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水头之间持续时间为7000h。机组额定流量运行的时间主要集中在6月～9月。为了使电站产生更好的发电收益，就应该让水轮机在高水头运行在高效率区，因此选择水轮机额定水头时，尽量靠近高水头并兼顾低水头水轮机的运行情况。水轮机额定水头选择定为77.12m。
在此水头段拟采用混流式水轮机。机组台数初选3台4500kW ，根据单机容量及额定水头，机组主轴布置型式可选用立轴或卧轴，现对机组主轴布置型式做技术经济比较，见表6.1.1-1。结论：技术上立轴或卧轴均可行，技术指标相当；卧轴布置相对于立轴由于投资省，施工期短，安装检修方便，投资与收益比，综合经济效益好。本报告推荐水轮机型式为卧轴混流式。
表6.1.1-1 机组主轴布置型式比较表
机组台数 内 容 电站 参数 最大水头(m) 最小水头(m) 水轮机型号 额定水头( m ) 转轮直径( m ) 水轮机 参数 额定流量(m/s ) 额定转速(r/min ) 额定点效率(%) 额定出力(kW) 水轮机单重(吨) 发电机型号 额定容量(kW) 发电机 参数 额定电压(kV) 额定效率(%) 额定转速(r/min ) 功率因数cosυ 发电机单重(吨) 辅助设 备型号 厂房 尺寸 机电设 备投资 调速器 起重机 励磁 厂房总长(m) 厂房总宽(m) 厂房总高(m) 水轮机设备及安装(万元) 发电机设备及安装(万元) 吊车设备及安装(万元 ) 3334500kW 96.41 44.59 77.12 1.06 6.5 600.00 92.50 4587 31.79 SF4500-10/2600 4500 6.3 0.96 600.0 0.80 59.55 BWT-3000 微机励磁 45.00 15.50 34.40 550 780 110 334500kW 96.41 44.59 77.12 1.06 6.5 600.00 92.50 4587 24.45 SFW4500-10/2600 4500 6.3 0.96 600.0 0.80 45.81 BWT-3000 微机励磁 51.30 23.10 16.20 428.1 599.31 84.31 -565-
HLJF2061-LJ-106 HLJF2061-WJ-106 32/5吨桥式起重机 32/5吨桥式起重机 机组台数 内 容 水力机械辅助设备及安装工程(万元) 机电设备及安装投资(万元) 厂房土建投资(万元) 机电设备和厂房土建总投资(万元) 总投资差价(万元) 年发电收益(万元 ) 年发电收益收益差值(万元 ) 334500kW 180 2733.75 334500kW 118.48 2380.85 770.1 3150.98 1171.24 0 1250 3983.75 832.80 1171.24 0 6.1.1.3 水轮机目标参数确定
1)比转速是衡量水轮机综合特性的重要指标，比速系数则反映机组的技术发展水平。xx河的泥沙含量较高，水轮机参数水平选择不宜过高，以降低水轮机的过机流速，减少泥沙磨损。
本阶段初定水轮机的比速系数范围1400 ～1800，相应比转速为ns=154.9～199.1m﹒kW。单位转速初拟范围为n1ˊ=67.04～71.91r/min，相应单位流量Q1ˊ=0.52～0.86m3/s。
2)水轮机效率
水轮机效率是衡量水轮机能量特性的重要指标，直接影响电站的发电效益，随着水轮机设计技术水平的提高和采取先进的制造工艺，水轮机效率在不断提高。确定水轮机模型最高效率应不低于92.0%，水轮机真机效率按规范规定的效率修正公式进行换算。
3)空蚀系数
水轮机空蚀性能的好坏直接影响机组运行的安全可靠性和电站的经济性，装置空蚀系数应合理选择，取值过低将加重水轮机的空蚀破坏；取值过高并不能使空蚀破坏得以明显改善，反而造成吸出高度负值过大，增加厂房开挖工程量及机组自然补气困难。按照国内外各种统计经验公式进行计算，初定本电站的装置空蚀系数σy范围为0.0818～0.11，相应水轮机吸出高度为-0.55～+1.75m。
4)水轮机抗泥沙磨损措施
(1)经初步分析后，采取下列措施，以减轻泥沙磨损对水轮机的破坏： (2)采用合理的低参数转轮，降低转轮出口的相对流速；
(3)降低导叶区和蜗壳等过流区域的流速，如扩大导叶分布圆直径，降低蜗壳进口流速系数等；
(4)采用较大的电站装置空蚀系数，避免泥沙磨损与水轮机空蚀的联合作用；
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