水斗式水轮机选型实例(20080710修改)
shuqin118
shuqin118 Lv.6
2005年09月20日 01:20:24
来自于选型导购
只看楼主

2006年曾经写过一篇,方法不再累述,这次的就修改一下,简要说说这2年半来选型的趋势,与时俱进吧。首先更改一下以前的实例5,最后的型号居然是186/4*12.5.,不好意思,东电哈电的业绩确实太难得到了。下面是摘抄的各个水斗式生产厂家近2年比较典型的对外宣传业绩:总的说来具有一下趋势:1、A475被广泛的应用,基本在600米以下开始取代A237了。横比各个厂家的业绩看出A475成了首选,看来A475比A237的优势被广泛认同。

2006年曾经写过一篇,方法不再累述,这次的就修改一下,简要说说这2年半来选型的趋势,与时俱进吧。
首先更改一下以前的实例5,最后的型号居然是186/4*12.5.,不好意思,东电哈电的业绩确实太难得到了。
下面是摘抄的各个水斗式生产厂家近2年比较典型的对外宣传业绩:
总的说来具有一下趋势:
1、A475被广泛的应用,基本在600米以下开始取代A237了。横比各个厂家的业绩看出A475成了首选,看来A475比A237的优势被广泛认同。
2、在600~800米水头出现了A870,有几个电站的实例了。
3、在1000米水头段出现了105,有5个以上电站的实例运行了。
4、出现了一些新的型线代号,很多是国外进口转轮的代号。如A1085 244 520 K001 DF01 T5317 等(新型号有些是厂家自己取的名字,真实性不敢肯定)
5、选型出现了追求价格不计性能的趋势。这个不支持。比如325米 4250千瓦选择105/2*12.5 ;210米2500千瓦选择100/2*12 ;370米4000千瓦110/2*10等等。这样选型都不出问题,什么才会出问题呢?大厂都这样了,小厂是一直都有这种趋势。这2年来钢材上涨的价格吓人,而厂家也在增多,行业价不升反降,分蛋糕的越来越多,所以技术含量不高的厂家报的价格基本都是白菜价了!!!大厂也开始饥不择食了,小机器一样也做。
6、单位转速普遍在39.5~41之间。至于原因上文说到的新的理论已经出版了,名字是《水斗式水轮机基础理论与设计》,书里面有说明。至于485米60MW选217.2/6*18.1有点太偏颇了。
7、2000年过后很多厂家都有了4喷嘴的图纸,4喷嘴开始大量生产,国内目前有不少于65个四喷嘴电站。
8、近年国内出现了半国产的6喷嘴,值得庆贺。
最后说下:如果是表面上的选型,按照书上说的n11=39~41 m=8~20(水头低m就小)就好了。要想选的有深度,最好从结构啊性能啊各项的综合平衡点来选取。n11差0.5可能带来很大的变化。水斗式的难度大致可以这么说:水头越高难度越大,机型越少见难度越高。选型越偏,难度越大。

下面是地震版的选型软件的地址。
http://www.shuigong.com/blog/?70582/viewspace-6242

以下排名不分先后,随意列的顺序。
1
四川甘孜康定梗子水电站 鑫安
设计水头496米,单机出力6300千瓦
CJA237-W-122/2×10.5
n11=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。
2
四川拥玛水电站 富源
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。
3
云南昆明小清河七级 云河
设计水头405米,单机出力12000千瓦
CJA475-W-138/4×11.5
n11=41.14 m=12
n11略高。
4
四川松潘大姓水电站 零陵
设计水头419米,单机出力9000千瓦
CJA475-L-135/2×14
n11=39.57 m=9.64 不锈钢的转轮。
个人认为还是选择135/4*10 或者卧式双转轮2-110/2*10比较合适。

5
贵州水城乌图河一级 南平
设计水头368 单机出力12000千瓦
CJA475-L-130/2×13
n11=40.66 m=10
个人觉得机器结构上比较勉强,立式的多喷嘴建议m不小于10,且转轮直径不小于130cm。
6
重庆文民电站 力达
设计水头184米,单机出力1250千瓦
CJA475-W-110/2×10
n11=40.55 m=11
以小型水斗式、斜击式见长。出现2喷业绩,不能不说是几十年来的突破和发展。还有很多小型的厂家的业绩没有罗列,看来传统很多小厂都在引进技术,寻求突破。
7
甘孜州康定县三道桥水电站 东风
设计水头485米,单机出力15000千瓦
水机型号:CJA475-L-150/4×11.5
n11=40.87 m=13
东风签下了国内设计的单机最大的四喷,印度的玛拉那二级电站5万千瓦的。
8
云南镇康县打窝电站 柳州
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。
9
湖北五峰土峪河 立崧
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。
10
康定拉角沟二水 立崧
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。
11
四川巴郎口 昆明
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。

12
倮马电站 昆明
设计水头596米,单机出力30000千瓦
CJA870-L-198/4×14
n11=40.55 m=14.14
昆明厂很有几个A870的电站,为A870的实际运用提高依据。可惜无缘得见A870,不知道其性能到底如何。

13
四川烟岗电站 重水
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

14
四川凉山昭觉苏巴姑 重水
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。取代天湖电站地位。具体可参看我的“关于天湖电站二期的思考”。

15
四川大发 哈电
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。

以上20080710修改





下面是2006年的时候写的选型的东西,由于这次编辑版面有限,所以删除了部分例子。

我的博客里面有很多关于水斗式水轮机的东西。
http://www.shuigong.com/blog/?uid/70582
水斗式水轮机选型实例
介于最近大家对水斗式的讨论比较多,鄙人采用的选型方法与大家的不一样,但是我一直希望能得到CZH-01(估计他是重水的水斗式专家)的回答,但是一直没有等到,现在就我的方法与大家交流。望各位互相讨论。
我的方法主要基于程良骏的《水轮机》一书的方法。具体过程见附件!
实例一:(云南某电站)
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
(采用那个什么do=545*( )的那个公式,见附件。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,(没有数控来加工整铸转轮))
2、 转轮直径与射流直径的比值m:
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)
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。237经过数千台真机的检验,信的过。A475也开始广泛的采用。)
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。(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。

实例五:(哈尔滨某电机厂)
额定水头540米,单机出力20000千瓦
1、 射流直径=240mm,
当单喷嘴时do=240(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=170
当三喷嘴时do=140
当四喷嘴时do=120
2、 转轮直径与射流直径的比值m:
m在540米时约为13(不是一个定值)
3、 D1/do=m (取 do=120,140)
所以D1 可以初步定为1.56米 ; 1.82米
在D1=1.56米时,n11=40时的转速约为600转,
则当转速在600转时D1=1.55米(建议取整5或0,便于三化)
m=12.9,(能计算转轮强度更好)
n11=40
在D1=1.82米时,n11=40时的转速约为510转,
则当转速在500转时D1=1.85米(建议取整5或0,便于三化)
m=13.2
n11=39.8
所以该机器当为CJA237-L-155/4×12
CJA237-L-185/3×14
该厂出于技术等方面的考虑该机器选择了三喷嘴机型,最后将转轮直径定为186cm。
如果仅从理论上来说该机器应该选择CJA237-L-155/4×12 600r/min ,这样整个电站的综合造价会低很多!

实例九:(昆明某电机厂)
额定水头762米,单机出力15000千瓦
(具体步骤同第一个例子)
CJA870-L-185/2×11.5
m=16
n11=40.2
总结:作为初设来说选出初步机型就可以了。这样说吧,设计院的选型,基本是按照理论来的(除非你有实际的设计经验),而厂家的选型是综合各方面的因素来考虑的(当然垃圾厂家出外)。没有必要对水斗数进行计算。至于转轮的转动惯量啊,最好请教厂家,因为水斗式转轮的重量是很大的,还不到忽略的地步,比如一个2500kw的125/2*13.5的转轮差不多是3吨重!而发电机转子约13吨。希望我的选型方法能为你带来方便。请各位在持有怀疑和交流的心情下共同探讨。该方法经得起“大厂”(重水、哈电、东风、以及重水周围几个私人企业)业绩的验证的。而小的厂家更多的是考虑通用性,能借就借,能将就,就将就。或者是根本就是拿个全国统一设计时的样板来查书!书如果做的好倒不说了,关键是那上面的机器一大半都有问题!很多同样的机器在这个电站发的够,而在另外电站就不够了。发够电,靠的不是效率而基本是“无限制”的增大的过流量!水斗式由于他的特殊,水斗数就算是同样机型也不一样,除非是水头、出力、机型都一样。
最近(2005年)出了一份水斗式水轮机的新理论,各位有兴趣可以找来看看,权作为课外读物吧。
(在下的附录做了一份400m以下的1000kw以下的微小型水斗式的型号索引,仅供大家参考、交流)QQ:5380227, shuqin113@126.com

[ 本帖最后由 shuqin118 于 2008-7-13 10:56 编辑 ]
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超龄不惑驹
2005年09月21日 11:38:08
2楼
好帖!顶!
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echun1226
2005年10月30日 16:57:50
3楼
该帖子真的不错,谢谢
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s2320200
2005年11月03日 22:03:09
4楼
好贴,顶,强,人才,可是楼主不从事本行.
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shuqin118
2005年11月06日 18:59:36
5楼
只要你一说了单位流量就表示你没有入流!
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mir3help
2005年11月07日 11:02:18
6楼
照楼上的说法,是不是河海大学的编写教科书的“刘大恺”在《水轮机》P261的原话“水斗式水轮机模型主要综合特性曲线,即表示水轮机效率η和喷嘴行程S与单位转速n11和单位流量Q11的关系。”也有问题?刘大恺处处提单位流量,刘大恺也是不入流了?

请正面回答我的问题!!!!
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wgpeng-888
2005年11月08日 12:05:12
7楼
学问上的东西,为什么不可一讨论呢,我们不应该相信权威,任何科学的理论是经得起推敲的,不是谁说了算,难道6楼连这个道理也不懂吗?说不定哪天又有新的冲击理论出版了呢?只是你我不知道罢了?
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shuqin118
2005年11月08日 13:37:22
8楼
[ 引用 ] 2005-11-07 11:02:18.0 第 6 楼

照楼上的说法,是不是河海大学的编写教科书的“刘大恺”在《水轮机》P261的原话“水斗式水轮机模型主要综合特性曲线,即表示水轮机效率η和喷嘴行程S与单位转速n11和单位流量Q11的关系。”也有问题?刘大恺处处提单位流量,刘大恺也是不入流了?

请正面回答我的问题!!!!



[ 样本 ] 水轮机、汽轮发电机系列-东方电机 [ 样本 ] 抽水蓄能机发电设备-天津发电




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[ 引用 ] 2005-11-08 12:05:12.0 第 7 楼

学问上的东西,为什么不可一讨论呢,我们不应该相信权威,任何科学的理论是经得起推敲的,不是谁说了算,难道6楼连这个道理也不懂吗?说不定哪天又有新的冲击理论出版了呢?只是你我不知道罢了?



7楼已经回答了我的话了哦,我想知道你拿水斗式的单位流量来干什么啊?河海大学的编写教科书的“刘大恺”的《水轮机》,我没有看过。我最初学的是“程良骏”的选型方法,他为什么一字不提单位流量的计算呢?不过我想问问刘大恺的书,参考的书目又是什么呢?我没有看过哦,如果有公式,可以拿来研究啊。看看怎么推翻啊,成立不成立,要经得起实践的检验。现在很多学校搞的科研项目,更本没有实用性。所以科委在项目审查的时候更加注重实践性,国家花了科研经费,得到一个不切实际的拿来干什么啊,现在的科研审核也是,唉不说了。
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shuqin118
2005年11月08日 13:43:10
9楼

程良骏
(1921-  ) 华中理工大学教授、博士生导师。安徽绩溪人。历任四川大学机械系主任,西北工学院机械系主任,中国电机工程学会、中国水力发电工程学会、中国动力工程学会理事、名誉理事、常务理事,湖北省水力发电工程学会副理事长,教育部科技发展规划组成员,机械工业部流体动力机械专业教材编委会委员,全国高教自学考试委员会机械专业委员,国家科委水利学科组成员,三峡工程专家组成员。主要贡献:1953年任武汉水利学院教授时首先开出"抽水机与抽水站"课程。1951年"全国高教课改会议"上首先倡议设立"水力机械"专业。作为我国水力机械专业第一位教授,被教育部聘为选拔留学预备研究生学科考试命题评卷委员兼小组组长。从事水力机械研究40多年,在学术上卓有成就。1982年在IAHR讨论会上发表"论混流式水轮机的水力振动问题",首次提出"莱茵根式"(RHEINGANS)数组成因素的理论公式,引起各国学者的关注。1984年,在美国举行的国际水力研究会上,首次发表水轮机中水流的"双偏心涡带"和水力振幅公式,指出水力振幅模型和真机不可换算的K系数。1985年,他又在美国召开的国际水力发电学术讨论会和胡佛坝50年大庆会上发表了"中国的新斜击式水轮机"论文,提出了新的设计公式,提高了水力效率,受到各国学者的高度评价。1990年获美国传记研究院给世界100人颁发的"卓越成就永久性纪念荣誉奖章"。1986年在国内建立了水力发电工程博士点。曾获葛洲坝工程科技进步特等奖--"卡普兰式水轮机选型研究"及优秀论文3个一等奖。主要著述:主编全国高校通用教材《水轮机》,并著有《长江磊石集》和《三峡涛声》等著作。

相信他在水斗式的研究方面的造诣比顾大开强吧!
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wxz123123
2006年02月28日 14:24:04
11楼
顶 顶 顶
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shuqin118
2006年05月17日 14:11:14
12楼
A475-1dwg格式模型曲线
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