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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shuqin118
2006年06月10日 16:45:28
23楼
楼上的,不惑驹和我在他的的讨论贴中,已经说的很多了。你找来看看。
我说最后一次了,能看懂就看,不行就按照程良骏方法的来选吧。
随便找个吧:770m 2000kw假设采用A237
Q=0.332 机器型号110/1*6.5 水斗充足

按照你的式子,Q11=0.02168

当Q11=0.03时,
Q=0.45938

而实际上该机器在d0=6.5时的最大过流量是0.407445,考虑某些损失Q=0.39522

换句话说,不可能过流0.45938

数据枯燥,很多厂都是采用你说的,甚至还要直接用混流式的单位流量的公式。多的我不多说了。

忘了说了,模型的参数是:40/1*3.5 20 在建立一定水头的情况下,试验的。 其水斗型线的尺寸大小应该是水头在55m左右的情况的参数。

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czjoke
2006年06月12日 09:12:44
24楼
楼主还是不很清楚咯,能再详细吗?
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gzsl645
2006年06月12日 10:26:49
25楼
好帖呀,谢谢楼主的讨论和奉献精神,作为我为设计工作者应多加讨论和学习
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shuqin118
2006年06月14日 10:43:10
26楼
我已经很详细了,都快是“松下的玻璃”了。很多东西不是一两天就可以明白的。欲速则不达!

有兴趣可以去找找这些资料来看。
1、 水斗式水轮机(1980版), 机械工程出版社, (河海大学,翻印过一本简化的)
2、 天湖电站千米水头段水斗式水轮机的研制,
3、 大堡水电站立轴4喷嘴水斗式水轮机
4、 水斗式水轮机现状
5、 冲击式水轮机基本理论研究,大电机技术2005.5
6、高桥电站冲击式水轮机的结构与安装,东方电机2006.1
7、高桥电站水力机械设备设计选择
8、户宋河电站主辅机的技术特点,
9、黄兰溪电站水斗式水轮机的结构特点及监造程序
10、冲击式水轮机及其选择方法
11、湖北五峰锁金山水电站立轴四喷嘴水斗式水轮发电机组
12、阿鸠田水电站36MW冲击式水轮机
13、冶勒水电站120MW水斗式水轮发电机组,
14、水斗式水轮机流动数值计算与试验研究第一部分配水管与喷射机构。
15、《水轮机》陈良骏
16、重庆水轮机厂有限责任公司、重庆立崧水电技术有限公司、重庆云河水电设备有限公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、昆明电机有限责任公司、四川东风电机厂有限公司、杭州发电设备厂、南宁发电设备总厂等制造商宣传业绩表水斗式水轮机部分。
还有一些,我记不住名字了。有兴趣慢慢找来研究。
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shuqin118
2006年07月07日 14:57:20
27楼
好久没有来了,这么冷清啊!
最近把以前的一个老程序解决了,传来与大家共享!

全自动水斗式选型报价系统!只要输入H、N就好了。边看美女边选型哈哈。使用前请先阅读使用说明。
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hhzjxss
2006年07月08日 12:33:42
28楼
这样的好贴一定顶呀!

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hjq3171
2006年07月16日 19:03:35
29楼
好,我试试。
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shuqin118
2006年08月06日 10:40:57
30楼
很久没有管理这张贴了,都掉下去了。希望版主想点办法,活跃本版的气氛。人流量好少啊,呵呵!
刚才看见个比较齐全的CJA237和CJA475的型谱,增加了些参数,传来给大家交流。


有空的时候大家可以思考下,为什么没有A475-4的型谱,但是有4喷嘴的A475的机组?为什么没有A237-3的型谱,但是有3喷嘴的A237的机组?

附件是:一位网友做的比较好的CJA237和CJA475的型谱
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shuqin118
2006年08月06日 10:53:13
31楼
再来一份业绩,可以看看。每个都选一次,会有很多发现。我以前坚信的是实践出真知,如果学不能用在

实际上,那就是书呆子了。
四川东风电机厂有限公司网上公布业绩:
南山一级岔水电站 广西龙胜县装机(Kw):2×30000
水头(m):923.8/950/989.7水机型号:CJXXX-L-165/4×10
发机型号:SF30-8/3100

可河水电站 凉山州会东县装机(Kw):3×18000
水头(m):389.3/398/441.8水机型号:CJXXX-L-160/4×14.5
发机型号:SF18-12/3250

妥洛水电站 云南省维西县装机(Kw):2×15000
水头(m):520/520/534.57水机型号:CJXXX-L-150/4×11
发机型号:SF15-10/3250

银河水电站 广西龙胜县装机(Kw):2×12500
水头(m):471/472/504水机型号:CJXXX-L-155/4×11
发机型号:SF12.5-10/3250

牛角湾三级 凉山州布拖县装机(Kw):2×12500
水头(m):540水机型号:CJXXX-L-155/2×14
发机型号:SF12.5-10/3250

牛角湾一级 凉山州布拖县装机(Kw):2×11000
水头(m):540水机型号:CJXXX-L-150/2×13.3
发机型号:SF11-10/2600

金河二级电站 云南省金平县装机(Kw):2×9900
水头(m):300.7/301.7/316.2水机型号:CJXXX-L-140/4×13
发机型号:SF9900-12/2860

牛角湾二级 凉山州布拖县装机(Kw):2×9000
水头(m):446.6水机型号:CJXXX-L-150/2×13.3
发机型号:SF9000-10/2600

勐梅河一级 云南省龙陵县装机(Kw):2×9000
水头(m):486/491.5/492.3水机型号:CJXXX-L-150/2×13
发机型号:SF9000-10/2600

勐梅河二级 云南省龙陵县装机(Kw):2×8000
水头(m):315/317/318水机型号:CJXXX-L-170/2×16
发机型号:SF8000-14/2860

毕棚沟电站 四川省理县装机(Kw):2×7500
水头(m):308.9/313/340.2水机型号:CJXXX-L-170/2×16
发机型号:SF7500-14/2860

灯台树电站 汶川县三江乡装机(Kw):2×7000
水头(m):368/369/377.7水机型号:CJXXX-L-150/2×13.3
发机型号:SF7000-12/2600

金凤发电有限公司 云南省寻甸县装机(Kw):2×6300
水头(m):515/515/525水机型号:CJXXX-W-116/2×11
发机型号:SFW6300-8/2150

天生水电站 乐山市马边县装机(Kw):2×5000
水头(m):569.4/574.4/604.4水机型号:CJXXX-W-125/2×9
发机型号:SFW5000-8/2150

紫马电站 四川石棉县装机(Kw):3×5000
水头(m):377/384.9/395.9水机型号:CJXXX-W-130/2×11
发机型号:SFW5000-10/2150

三叠岭电站 广西靖西县装机(Kw):3×4500
水头(m):270/271/277水机型号:CJXXX-L-140/2×14
发机型号:SF4500-12/2600

汉瓦水电站 巴基斯坦装机(Kw):1×4000
水头(m):226水机型号:CJXXX-W-146/2×14.5
发机型号:SFW4000-14/2600

尼泊尔ILAM电站 尼泊尔国Nepal装机(Kw):2×3145
水头(m):304水机型号:CJXXX-W-116/2×11
发机型号:SFW3145-10/1730

东郊电站 贵州遵义装机(Kw):2×2500
水头(m):218/221/222水机型号:CJXXX-W-100/2×11.5
发机型号:SFW2500-10/1730

柏杨电站 重庆市装机(Kw):3×2500
水头(m):435水机型号:CJXXX-W-110/1×11
发机型号:SFW2500-8/1730D

金竹岗电站 四川乐山市装机(Kw):2×2500
水头(m):440水机型号:CJXXX-W-110/2×11.2
发机型号:SFW2500-8/1730

三岔河电站 四川彭州市装机(Kw):2×2500
水头(m):297.5/298/300水机型号:CJXXX-W-110/2×11
发机型号:SFW2500-10/1730

白果电站 重庆市装机(Kw):2×1600
水头(m):192水机型号:CJXXX-W-110/2×11
发机型号:SFW1600-12/1730

沙坝电站 阿坝州金川县装机(Kw):2×1250
水头(m):182.2水机型号:CJXXX-W-110/2×11
发机型号:SFW1250-12/1730

天一水电站 四川省马边县装机(Kw):1×1000
水头(m):307水机型号:CJXXX-W-90/1×9
发机型号:SFW1000-8/1180
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puyonghui
2006年08月07日 14:09:28
32楼
我看了一下上述工程例子,237也用于800m的水头,目前我们在做一个水头850m的小水电站,从资料看237已经达不到要求了,我们选用了475,不知237能否使用,237和475哪个更好?237最大水头可达到多少?475最大水头能达到多少?
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