广西柳江红花水电站灯泡贯流式水轮机主要参数选择

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1、广西柳江红花水电站灯泡贯流式水轮机主要参数选择翁映标杨类琪（中水珠江规划勘测设计公司广州510610）[摘要]红花水电站于1998年3月完成初步设计工作，推荐采用6台灯泡贯流机组，单机容量38.34MW，额定水头12.80m，转轮直径D1=6.10m（转轮桨叶4个），额定转速100r/min，水轮机比转速816m•kW。2003年7月重新编制初步设计报告，本文结合初设工作，参照现阶段国内外灯泡贯流机组的转轮资料，对水轮机的主要参数进行选择。[关键词]灯泡贯流水轮机主要参数选择1工程概况红花水电站是柳江规划的最后一梯级，是以发电、航运为

2、主兼顾灌溉、旅游、养殖的综合利用工程。电站正常蓄水位77.50m，装机容量220MW，最大毛水头17.0m，加权平均水头14.48m，最小净水头10.42m，通航基流192m3/s，电站保证出力27.44MW。水库具有日调节能力，电站枯水期可投入系统调峰运行，调峰能力为220MW。红花水电站于2003年1月重编可行性研究报告完成初步设计，机组整机设备拟采用国内招标，可采用进口转轮，机组参数按当时国内外具有的设计和制造灯泡机组能力的水平进行选择的。电站基本参数上游水位校核洪水位（P=0.1%）91.52m设计洪水位（P=1%）86.43

3、m正常蓄水位77.5m下游水位校核洪水位（P=0.1%）90.95m设计洪水位（P=1%）86.05m正常尾水位63.94m（额定水头对应的下游水位）最低尾水位60.73m（相应于最小通航流量192m3/s，已考虑下游下切影响）电站水头最大毛水头17.0m加权平均水头14.48m设计水头13.30m最小净水头10.42m厂房布置型式河床式装机容量220MW多年平均发电量88029万kW·h年利用小时数4001h2水轮机主要参数选择初步设计阶段，经技术经济比较结果，本电站确定采用6台机组方案，单机容量36.67MW，额定水头为13.30

4、m.2.1可采用的转轮型号本电站的运行水头为17.0m~10.42m，宜采用灯泡式贯流机组。适用于本电站水头段的灯泡机转轮有国内早期的GZTF07、GZSK111B、GZF02型转轮；现阶段国内合资公司采用的国外转轮GZ4BN31等、国内厂家与国外厂家技术合作采用的国外转轮GZ996、GZB14、GZD320等，这些转轮的模型参数列于表1。GZTF07、GZSK111B、GZF02这三个型号的国产转轮同源于马迹塘电站引进的K89/4Ⅱa转轮，其参数相当于国外二十世纪七、八十年代的水平。以GZTF07转轮与GZ996、GZB14、GZ4

5、BN31、GZD320等转轮相比，参数水平较低，主要表现在模型效率低，最优工况模型效率约低1~1.5%，一般设计计算工况约低0.85~3.0%，而空化系数也高。GZ996、GZB14、GZ4BN31、GZD320等转轮已应用于国内大中型灯泡贯流式电站，可以作为初设阶段本电站水轮机参数选择的依据。2.2比转速及比速系数水轮机比转速ns和比速系数K是衡量水轮机能量特性、经济性和先进性的综合性指标，反映了设计，制造技术水平。大容量机组为缩小机组及厂房尺寸，节省投资，提高电站的经济效益，在可能的条件下，倾向于选择较高的比转速ns和比速系数K。

6、因此，随着水轮机设计制造水平的提高，水轮机比转速和比速系数有所提高。但是比转速ns的提高受到水轮机强度、空化性能、泥沙磨损、运行稳定性等因素的制约，不能单方面追求过高的指标。所以需要针对电站的具体情况，对水轮机比转速ns值及比转速系数K进行综合分析比较，确定合适的指标。表1适用于红花电站的部分灯泡机转轮模型参数转轮型号项目TF07GZB14GZ4BN31GZ996GZD320推荐使用水头(m)1818202018转轮叶片数4/164/164/164/164/16轮毂比0.400.380.380.380.38模型转轮直径(mm)3003

7、65350350340最优工况n10’(r/min)157148160158154Q10’(m3/s)1.801.781.701.761.70ηTmo（%）92.694.094.0994.093.85σom0.770.7表2列出国内部分大型灯泡贯流机组的比转速ns值和K值，其中比转速ns值在801m·kW~995m·kW（其相应机组额定水头为14.0m~9.70m），比速系数K值在2751~3099之间。机组额定水头越高，比转速越低，但随着时间的推移有不断增大的趋势。表3列出国内部分制造厂家为红花水电站提供的机组主要参数，其中比转速n

8、s值在776.9m·kW~883.2m·kW之间。按四叶片的经验公式ns＝2500H-0.4,可得ns值为887.9m·kW。考虑到目前国内引进转轮的比转速约为858mkW~996mkW，且本电站的额定水头比较高，经分析