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规划设计SMALLHYDROPOWER2014No3,TotalNol77

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生态水电站水轮机的选型

陈前荣(杭州长河发电设备有限公司浙江杭州310051)

【摘要】通过在流量恒定条件下卧式混流水轮机不同选型方案的比较，对某生态水电站由于水头变幅较大而对选型产生的影响进行了分析，在满足国家规范的前提下确定了适合此水电站最佳的选型方案。图4幅，表3个。

【关键词】生态水电站选型方案比较

1概述

某电站为1座生态水电站(小机),是依赖其母电站(大机)的生态放水进行发电的水电站，与母电站同步施工建设，已正常运行近2a。该项目有别于一般水电站，主要表现在2个方面：一是其流量恒定(为5.2m3/s),不受季节等其他因素的影响；二是水头变幅较大，其最大水头为134.01m,最小水头为63.68m。因而此水电站水轮机的选型存在一定的特殊性。

2发电机稳定运行分析

由水电站根据电量所确定的装机容量，再结合水电站的水头及流量数据，初步确定发电机的型号为SFW6000—8/2150。根据电磁方案计算的结果，发电机在额定功率时的效率计算值约为97.7%,取97%计算。由水轮机规范可知，混流式水轮机长期稳定运行的最小功率不低于额定功率的45%,相应发电机最小输出功率在此电站中为2700kW。出于分析方便的需要，假设发电机在额定功率及最小功率的效率皆为97%,则水轮机对应的额定功率及最小功率为6186、2784kWo然后，验证发电机在2700～6000kW功率范围内效率是否在高效区，从而确定发电机在此区间是否稳定运行。

由图1发电机效率曲线可以看出(见图1),发电机40%额定负荷(2400kW)以上都是高效运行区(效率都高于96%),相比2700～6000kW范围更广，因此发电机在整个区间(最小功率到额定功率)稳定运行是没有问题的。

收稿日期：2013-12-19

作者简介：陈前荣(1975-),男，工程师，主要从事水轮发电机设计工作。Email:chengjianrong@163.com

3水轮机选型方案比较

首先，由于水电站流量恒定，而且电站没有较大库容，调节能力较差，发电所需的流量由母电站提供，有别一般水电站所强调的那样对汛期转轮过流量有较大要求，因此没有对转轮在额定点高效区到出力限制线的距离有一定要求。其次，水头变幅很大，这样对加权平均水头的测定就显得较为重要，其直接影响到设计水头的选取。最后，所选择的转轮需要在最大和最小水头范围内都能稳定运行。

3.1方案一

此方案的特点是根据运行水头范围，水轮机配2个不同型号的转轮，一个型号适用在高水头情况，另一个型号适用在低水头情况，每一个运行周期更换转轮，以满足在不同水头段效率又高、稳定性又好的工况。根据电站所提供的水文资料以及水库水位变化的特点，可以发现电站在1月中旬到7月中旬，水头变化范围为63.68～102m;7月中旬到次年1月中旬，水头变化范围为102～134.01m。因此可按照这2种不同的水头段，分别选择2个不同的转轮，在低水头段的转轮最大使用水头高于102m,同时在102m和63.68m效率较高；在高水头段的转轮最大使用水头高于134.01m,在102m和134.01m效率较高。经计算选型，在高水头段采用HLA575C—WJ—98,低水头段采用HLA788—WJ—83,保证水轮机能够在不同水头段都有较高的效率及良好的稳定性。水轮机的结构设计制造应按高水头段转轮进行，低水头段转轮和流道的设计应适应高水头水轮机的结构和参数，低水头段运行时仅更换转轮和补气接管(见表1)。

该方案设想电站在每年7月中旬以HLA575C—WJ—98转轮运行发电，次年1月中旬更换成HLA788—WJ—83转轮继续发电。由于是卧式机

小水电2014年第3期(总第177期)规划设计

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图1发电机效率及空载曲线

表1方案一机型及运行方式

运行时间段

运行情况

水头变化范围

水轮机

型号

发电机

型号

7月中旬到

次年1月

中旬

高水头

运行

102~

HLA575C—

SFW6000—

134.01m

WJ—98

8/2150

1月中旬到低水头

63.68~

HLA788—

SFW6000—-

7月中旬运行

102m

WJ—83

8/2150

组，更换转轮较为方便(只需拆下补气接管),运用转轮拆卸工具，只需