水斗式(冲击式)水轮机选型_2011更新版

1 冲击式水轮机选型（水斗式水轮机选型） 本文部分摘录章节已经在专业刊物《水力机械》上发表。 由于流体机械行业比较窄，特别是冲击式这块很少，所以很生僻。 本次更新融合了前面 2 次的。 第一部分 从 2008 年到 2011年最近 2年多的情况： 一. 最大的变化莫过于现在国内可以数控加工水斗式的转轮了。现在国内有 2、3个单位开始开始加工数控 锻件的水斗式转轮了。这样的话，就会出现这种情况： A：转轮的使用应力会随着增加的，换句话说就是也许会比以前提高 1~2个档次的转速。这 1个档次 的提升不得了啊！以前只能选择 500转的，现在可以考虑 600转了，以前 428.6的，现在可以考虑 500 了，强 悍啊！所以选型的时候尽量考虑使用数控转轮的情况。当然前提是机器至少是 2万千瓦以上的，2万以下就没 有什么了呵呵。 B：效率，如果转轮设计没有问题，那么效率会相应的提高一点。基本能上到 91 的水平了，如果木 模良好。 二 .转轮型号出现了一些新的。322 325 450 550 650 C601 YH09 等等呵呵。 这些都是采用新的设计方法得到的木模，比以前的A237 什么的好太多了。 那么现在国内具有的水斗式木模包括以下： A475 大多用于 450 米以下，不建议超过 600 米。 A870 使用较少，建议用在 650 米到 800 米 105 建议用在 700 米以上，重点用于千米水头段 322 主要用于超低水头 325 主要用于低水头 450 550 650 这 3 个很新。建议根据水头分别用在 400~700米。 C601 YH09 现在这 2 个使用范围较宽泛，主要是使用厂家本身水斗式木模不多， 所以用的范围较宽，但是建议用在 350~600米以内。 最后A237 基本就是淘汰产品了。至于 K461 20 22 这些就不考虑了。水斗式的木模使用水头是有 些重合的比如 400 米可以同时很多，由于水斗式木模不是都有的，具体根据各个厂家水斗来最终确定。 三 就是六喷嘴开始增多了，现在很多很小的电站也开始采用 6喷嘴了。多喷嘴的比较稍微复杂一点，需要 综合考虑。 第二部分 这次更新再说一下比较深点的三个经验 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf ： 1 从结构方面来说说常用的喷嘴数选择的原则： 第一：一般单喷嘴水轮机单机不超过 5MW，且单喷嘴射流直径一般不大于 13cm，当射流直径过大 时，为保证合理的m值（下一点详述 m值），对应的转轮直径比如增加，带来的是机组成本的增加。 第二：出于经济性技术性的考虑一般在四喷嘴以下，单个喷嘴射流直径一般不大于 13，超过此值考 虑更多喷嘴数来提高经济性。 第三：国内极少采用 3 喷嘴机型，主要采用的是单喷嘴，双喷嘴，四喷嘴结构，这点主要从结构上 来考虑。 第四：一般 5、6 喷嘴单机使用容量超过 30MW。 第五 ：当四喷嘴与 56 喷嘴同时满足时，则要详细对比 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 综合投资。 2 转轮直径D1 需要做到的几点 a 单喷嘴水轮机的D1 一般不超过 140cm。注意措辞，不是强行选择，最好不要。 b 双喷嘴的D1 一般不小于 90cm ，低于最好采用简易结构。 2 c 立式结构的D1 不小于 120cm，小于此值一般很难布置这个结构 且如果低于了 120，往往是可以采用卧式结构的。如果立式实在要求多喷嘴那么最好是采 用简易结构的。 3 布置方式的选择 卧式机组与立式机组的选择取决因素较多，主要在于：水机是否方便布置；电机的卧式难度是否很高。 从结构上选择布置方式，主要有以下几点原则： a：一般我国目前的卧式水斗式机组大多小于 8000kw; b：转轮直径大于 150 一般采用立式布置 ； c ：单个转轮 3 喷嘴以上肯定是采用立式布置 d：立式单喷嘴极为罕见，一般不采用立式单喷嘴 这里就先举一个贴合上面内容的例子。 水头 670 米 单机 60000 千瓦 多的我就不说了，具体的从下面的第二第三部分找方法 以前我们可以选择 500转的 208/6 x 14.2 或者 428.6转。 现在如果采用数控转轮，现在可以选出 600 转的 173/6 x 14.2 那么 500转和 600转 该 2 机型单位转速 40.1~40.18，处于非常优秀的高效区域，该区域，弹性充 分，适应水头范围较宽。 173/6*14.2 为.35MPa，大于国标规定的不锈钢转轮 30MPa 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，故该型号只能采用整体锻造的毛坯 后经过数控加工的转轮 208/6*14.2 为.28MPa，小于国标规定的不锈钢转轮 30MPa 标准，故该型号可以采用整体铸造的不锈 钢转轮，但是由于强度还是比较高，建议依然采用整体锻造的毛坯后经过数控加工的转轮。 所以在同样采用数控转轮下，600转就是主要考虑了。这里不仅提高了转速，机组尺寸都会相应变小。 另附上 100806交流专用版 的选型软件，完全免费 VB 程序。 下载地址： http://bbs.co188.com/content/0_2258570_1.html 以上是 2011年 2月更新。 第三部分： 具体计算实例：下面是 2006 年到 2010 年的几次修改的保留案例 实例一：（云南某电站）（重庆九龙坡某私企设计生产 ） 设计水头 381 米，单机出力 6000 千瓦 1、 射流直径＝171mm， 当单喷嘴时 do=175(建议向上（只能向上）取整为整 5 或 0)（一般射流直径超过 14cm就是双了） 当双喷嘴时 do=125 （采用那个 的那个公式。水轮机效率按照 A237 的效率来 算，初取 88，其实国内除了极少数的少于 3个厂家能把 A237 的真机效率做到 88～89，一般作为选型，效率 粗取 88~90.因为除非是你做了这个机器对应的模型试验，那么你是不知道到底你这个机器效率是多少的，只 能估计个大概。这里和反击式有点区别。 因为水斗式的模型换算是一对一的，不是反击式那种一对多的。 2、 转轮直径与射流直径的比值m： 3 查H-m（或者H－ns－m）的曲线（《水轮机手册》和程良骏的《水轮机》等都有的）可以 知道m在 380米时约为 10（不是一个定值，这个值其实根据转轮强度来变化的。） 3、 D1/do=m （取 do=125） 所以D1 可以初步定为 1.25米 在D1＝1.25米时的转速为 624转，（应在标准转速的 5％以内） 则当转速在 600 转时D1＝1.3米（建议取整 5或 0，便于三化） 反算m＝10.4处于一个很经济的m 值。 反算 n11＝40（建议取 42 以下） 所以该机组为 CJA237-L-130/2×12.5 （客户要求取立式机器，其实卧式都好作最最少节省 100万的总投资。 另外虽然 97 年的国标谱上有很多天传所的其他的型号，但是没有 237 的性能稳定，没有得到广泛的采用。当 时 237 经过上千台真机的检验，信的过。A475 也开始广泛的采用。但是厂家选择了 A237） 但是该机器的生产厂家实际取了 CJA237-L-130/2×13的机型，增大了射流直径，采用 16 斗的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。（采用 《水轮机手册》的方法计算水斗数） 水斗数的选取：采用 Z＝6.67*（m^0.5）是没有科学依据的（另外还有 Z＝（5.2～5.8）*（m^0.5）；Z＝（5～ 6.5）*（m^0.5）等等）。如果采用这个公式，那么该机器岂不是该有 21个以上的水斗了吗？在结构上根本布 置不了 21 斗，就算布置下了那么该机的效率一定非常低。低了就不说了，最要命的是要断斗。其实这个“式 子”（不能算公式）的提出还远远不如完全按照 20 斗的模型水斗数来定，所有的都取 20斗，相对来说更为科 学。另外也可以说明，由于水斗数的变化，那你还能按照 20斗的模型来定“单位流量”吗，很显然，是不行 的！这样说吧，众所周知，如果是混流式的水轮机转轮型线，如果你把转轮的叶片数减少 1～2片，其他不变， 那么转轮的过流量会增加，对效率和强度会有影响，即转轮本身固有的单位流量会变化了！按照习惯的这种 思路，水斗式的转轮的水斗数的变化也会引起“单位流量”的变化！（水斗式的水斗数很少会和模型的一样为 20斗，绝大多数在 15～25斗之间），其中最为关键的一点为混流式是按照反击理论，整个转轮都是泡在水里 的，而水斗式只有一部分非完全的泡在水里（约 1/3～1/7 个转轮）。如果该机选择 CJA237-W-155/2*12.5，500 转，在性能上是等价的（但是机组的造价贵了，m值偏高，强度比 130更好），所发出的电也是一样的多的， 转轮直径是不影响水斗式的过流能力的。虽然 155时的效率比 130 时会高一点点，但是是由于其他原因引起 的。 这里补充下： 关于水斗式单位流量的误区 这个问题一直是困扰很多学习水斗式的朋友的一个疑点。我们平时接触较多的是反击式的理论，而水 斗式目前还没比较成熟的理论书籍。所以这样就出现了很多的计算水斗式的单位流量的式子。也有很多人毛 遂自荐的提出了很多计算的方法，但是所有的这些各种式子忽略了1个重要的问题：水斗式转轮的水斗数是变 化的，和反击式的固定数量是不同的，如果要定义，只能定义单个水斗的，而对整个转轮的肯定是不能用简 单的相似来计算的。就是这个问题，让水斗式水轮机转轮的型谱失去了价值，型谱反应的只是某一个特点的 转轮的情况，而不是通用的，比如我们常用的A237A475等等（其实比较简单的可以看出的，型谱在单位转速 45的时候而接近最大过流量的时候居然还是很高效，这个是和某个固定了的机组在 N=g*H*Q*效率的能量公 式相违背的）。水斗式的型谱不具备通用性，这一点恰恰和我们传统的反击式观念是不一样的。 所以很多朋友在这个问题上卡组了。木模开发的时候就考虑了单个水斗式过流量的问题。然后整个转轮 的你必须又要重新对他做单一的实验，然后这个时候才可以换算到真机上。 就是这么一个问题，使得很多前辈高人，死缠在这点上。因为他们想不通，呵呵。告诉大家一个最简单的鉴 别一个所谓的专家，懂不懂水斗式的最明显的一个就是标志，只要他一开口就是单位流量，那么他是不懂水 斗式的，这个时候你随便怎么忽悠他就行了。对于各种简单的计算式子，你只需要找些m(z转轮直径/射流直 径)很小的或者是 m很大的，很快就可以推翻各种式子。比较常见的有几个，其中个人感觉比较有麻痹性的是 这个Q11=Q/(124*(d0^2)*（H^0.5）） 初学的朋友可以仔细的体会，该说的都说在点子上的。虽然简短，细细体会会有收获的。 这个例子是 06 年初稿的实例。 4 实例二 ： H=370m N=10000kw 1. 射流直径 根据前面公式 带入H=370 N=10000 t η =0.9 f η =0.965经计算（由于水斗式水轮机的特殊性，水斗式水轮机的水机 效率从模型曲线上看，在整个范围内的变动时非常小的，水机效率粗取为 0.9，电机效率根据电机厂提供同类 机组数据粗取为 0.965） 当 Z=1 时 do=22.5cm；当 Z=2时 do=16cm；当 Z=3 时 do=13cm；当 Z=4 时 do=11.5cm 射流直径的大小，决定喷嘴过流量的大小，根据上面的公式的计算值，仅仅是满足在额定出力下的射流 直径，故需要留有一定的余量，所以一般是计算值向上取整为整 5或 0，不仅留有余量，而且便于厂家的系列 化、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化、通用化设计。 根据前面的判断规则，可以看出只能考虑四喷嘴了。也就是 do=11.5cm 2. 从前面图表可以得到 该电站m值大约为 10 3. 转轮直径 D1的确定 由于我国用电频率为 50HZ，故由公式 D1=n11*（H^0.5）/n n= 电机转速 r/min （代入常用转速试算所得D1 是否满足m） n11=单位转速 由于水斗式水轮机最优单位转速为 39~41，且所有转轮型号都具有该共性，水斗式水轮机选型的精要点 就是在射流直径足够的情况下，单位转速保持最优。故本电站粗取为 40。 当：电机转速 n=750 时D1=105cm （计算值为 102.5，一般临近取为整为整 5或 0 ，便于厂家的机 组系列化规范化通用化） 此时m=9 电机转速 n=600 时D1=130cm 此时m=11.3 电机转速再低 n=500时，对应的 m过大。 则可以得到机型为 105/4*11.5或者 130/4*11.5 再根据前面的规则，可以得到转轮D1=130cm比较合适 4反算此时的单位转速和 m值 反算机型为 130/4*11.5时各个参数： n11=40.55 处于最优区间 m=11.3 合理区间 5. 转轮型号的选择 根据水头段，当时选择了A475.所以最后机型就是。至于卧式立式，规则有排除条件。 CJA475-L-130/4*11.5 以上 2 个实例相信对你的选型应该有帮助和启发了。 下面给出一些实际电站采用的典型的参数，大家可以自己验证。看看你是不是掌握了。 1.（重庆某水电技术公司） 额定水头 930 米，单机出力 6300 千瓦 CJ105-W-120/2×6.5 m＝18.5 n11＝39.3 2. （昆明某电机厂） 额定水头 531 米，单机出力 2500 千瓦 CJA237-W-125/1×9 750转/分m＝13.9 n11＝40.7 3 （重庆某水轮机厂） 5 额定水头 800 米，单机出力 3000 千瓦 CJA237-W-115/1×7.5 1000 r/min m＝15.3 n11＝40.7 4 （乐山某电机厂） 额定水头 550 米，单机出力 12500 千瓦 CJA237-L-155/4×11 m＝14 n11＝39.66 5 （杭州某发电厂） 额定水头 295 米，单机出力 2500 千瓦 CJA237-W-115/2×11.5 m＝10 n11＝40.2 6 （昆明某电机厂） 额定水头 762 米，单机出力 15000 千瓦 CJA870-L-185/2×11.5 m＝16 n11＝40.2 7 四川甘孜康定梗子水电站 设计水头 496 米，单机出力 6300 千瓦 CJA237-W-122/2×10.5n11＝41 m=11.62 基本合适，可以做成 120/2*10.5的，不一定非要选择 121 、122、 123 这种直径。 8 四川拥玛水电站 设计水头 425 米，单机出力 5000 千瓦 CJA475-W-135/2×10.5 n11＝39.3 m=12.86 m略微有点大了，但是这个水头段选择 750 转的，强度稍微有点高。 9 云南昆明小清河七级 设计水头 405 米，单机出力 12000 千瓦 CJA475-W-138/4×11.5n11＝41.14 m=12 n11略高。 10 贵州水城乌图河一级 设计水头 368 单机出力 12000千瓦 CJA475-L-130/2×13 n11＝40.66 m=10 11 重庆文民电站 设计水头 184 米，单机出力 1250 千瓦 CJA475-W-110/2×10 n11＝40.55 m=11 12甘孜州康定县三道桥水电站 设计水头 485 米，单机出力 15000 千瓦 CJA475-L-150/4×11.5 n11＝40.87 m=13 13 云南镇康县打窝电站 设计水头 645 米，单机出力 6300 千瓦 CJA475-W-136/2X9 n11＝40.16 m=15.11 机器选择的很大，这个机型在这个水头下超发能力惊人，水机只要 75%不到的效率就可以达到 6300. 而且这 个水头是目前A475 用的比较高的了，不知道电站实际情况如何。 14 湖北五峰土峪河电站 设计水头 902 米，单机出力 1600 千瓦 CJ105-W-120/1*5 n11＝39.96 m=24 机器太小了，m太大了，转轮很难做，加上使用直流喷嘴，这个直喷一定是小巧玲珑。建议 2台做成一台 比较好，902 3200 120/1*7 比较合适。 15 康定拉角沟二水电站 设计水头 322 米，单机出力 9000 千瓦 2×CJA475-W-120/2×12 国内早年曾进口过几台卧式双转轮的机器。50年后，国内终于有厂家开始独立设计卧式双转轮机型了。 适用于若立式机组有点小，选择HL 转速又太高。改机型对我国来说选择的区间在260~350 米的 6000~10000 千瓦之间吧。 16 四川巴郎口电站 设计水头 510 米，单机出力 48000 千瓦 CJA237-L-215/6×16.5 n11＝40.8 m=13 要是进口转轮还是取 180/6*16比较好。此型国产的倒是勉强。 17 四川烟岗电站 设计水头 600 米，单机出力 60000 千瓦 CJX-L-165/6×15.6 n11＝40.42 m=10.58 进口转轮做这个机型优秀，国产的建议做成 500rpm 18 四川凉山昭觉苏巴姑电站 设计水头 1175米，单机出力 26000千瓦 CJ244-L-188/2×11 n11＝41.13 m=17.09 进口转轮吧，国产的不该是这个机型。目前国内最高水头的电站。 19 四川大发电站 设计水头 482 米，单机出力 120000 千瓦 CJ520-L-295/6*25.6 这个参数，HL 是不二之选，为什么做水斗式呢？反正都进口，还不如进口混流的。 希望仔细比对上面的理论部分，来和上面 19 个例子相配对，一定要知道所以然！