水電站水輪機選型設計中主要參數的確定

趙壯卿

海南海控水利建設有限公司

水電站水輪機選型設計中主要參數的確定

趙壯卿

海南海控水利建設有限公司

作為現代生活最為關鍵的組成部分和基礎，電有著無可替代的重要作用。作為電能重要來源的之一的水電站，在電能日益需求過大的現代社會，對于現代社會的穩定和發展，起著非常重要的作用。所以說，水電站的設計以及建設是非常重要的，其設計的合理性能夠在很大程度上提高水電站發電的效率性。水輪機作為影響水電站投資效率和經濟效益最為重要的一環，研究其選型具有非常重要的意義。文章主要以如何能夠更好提高水電站的運行和發電效率為中心，詳細的探討了水輪機運行的各個方面。

水電站水輪機；選型設計；主要參數；影響因素

1 前言

俗話說，現代社會如果離開了電，整個社會直接會倒退一百年，雖然這話有那么一點夸張，但是不可否認電能在現代社會的重要作用。水力發電是電能供給的一個重要來源，所以水電站的設計是一項非常嚴肅和重要的事情。在水電站中，水輪機是必不可少和非常關鍵的一個部件，水輪機選型的選擇以及其主要參數的確定，在一定程度上影響著整個發電站的發電效率以及水電站的投資效益和經濟、社會效益。在本文，筆者以水電站水輪機為中心，對于在水電站的安裝設計中，如何能夠更加高效的發揮水輪機的作用，進而實現更高效率的水利發電，提出了自己的一些分析和看法。文章首先研究了水輪機如何更好設計所應該遵守的原則，接著闡述了如何進行水輪機選擇的一些系數指標參考以及方法的比較選擇，最后稍微談到了水輪機運轉的影響因素。整篇文章的行文非常有邏輯性，都是僅僅圍繞水輪機如何更好的進行設計和確定主要參數來進行描寫的。希望本文的描寫能夠為更多的水電站設計方面提供一定的借鑒。

2 水輪機選型設計原則

水輪機的設計和選型是保證整個水電站進行合理運行的一個關鍵所在。當一個水電站的選址和裝機容量確定之后，這個水電站發電的效率如何，這就在很大程度上是有水輪機來進行確定。所以水輪機的一個設計原則，即要考慮水電站投資的效益問題。在其他條件已經確定的條件之后，要考慮使得其投資效率最大。同時還需要考慮建設成本、施工時間等因素，應該盡可能的使得水輪機的安裝以及整個電站的運行達到建設成本最低，這個不僅僅包含金錢成本，還包含時間成本。最后一個原則就是要考慮整個設備安裝的穩定性。

3 水輪機選型

在選擇確定之后，首先可以明確的是水流的狀況。水流狀況在一定程度上決定著這個水電站發電量的多少。但是影響整個發電站發電效率的因素不是只有其一個，水輪機選擇的合理性在一定程度上也可以影響著發電量的多少。對于水輪機的設計以及安裝，首先需要決定是水輪機安裝的數量以及水輪機安裝的型號。我們不能在水力很低的河流來安裝大型號的水輪機，在很多時候不會使得水輪機在完整的運行，這對于投資來說，是一種典型的浪費；同樣，我們也不能在大水流的地方安裝小型號的水輪機，那樣而言不能完全極大化的利用水能來進行發電，同時也會使得水輪機在很多時候會超負荷的在運行，這樣會很容易損壞機子，造成投資過大。所以說，我們要依據所選地址的水力狀況來進行合適水輪機型號的設計和安裝，這樣才可以保證水輪機最大效率、同時又最好狀態的運行。在水輪機臺數的選擇上，也要非常的注意。因為水輪機數量的安裝，同樣需要其他配套設備的安裝。在一些中小型的水電站，可以盡可能的減少水輪機安裝的數量；而在一些水流較大，而且水電站建設比較大的大型發電站，可以增加水輪機的建設數量。

4 水輪機選型設計方案比較

上面我們談論了水輪機選型的選擇，下面我們來進行實踐操作，進行水輪機機型設計方案的選擇。那么該如何才能夠更加合理的選擇呢？筆者覺得需要進行一套模擬試驗，在實驗中進行一些對照比較，最終確定水輪機選型的最優選擇。在實驗時，我們控制其他條件不變，這些其他條件包括水能，以及水電站其他設備和建設環境等因素。而唯一的控制變量就是選擇不同型號的水輪機。我們備選了多少個選型的水輪機，進同時進行多少組的對照試驗，分別測量這些機型的水輪機在同一條件下的運行狀況。之后將所記錄的數據進行計算和比較，我們可以可以進行衡量的一些參數包括水輪機性能比較、技術經濟指標比較、技術條件比較，將這些參數通過數值進行精確比較之后，就可以得到運行狀態最為優良的水輪機，而這種型號的水輪機就是我們在這種水能狀態下所需要的最有選擇。

5 影響因素

水輪機在水電站中安裝之后，影響水輪機運行效率高低的因素也非常的多，這些影響因素也應該考慮在水輪機設計之中。下面我們簡單的談論一下影響水輪機運行的因素。

5.1 水輪機組的過速

水輪機的作用就是提供速度和能量來帶動整個發電設備的運行，在其運行的時候，其所承載的負荷是非常大的。但是當水電站進行跳閘的時候，發電機會停止運轉，其他相應的機組設備也會停止運轉，而這個時候如何水輪機還在運轉的話，那么其的轉速肯定會在瞬間加快，造成過速現象的發生。

5.2 水輪機的振動

水輪機本身自己的振動也是影響水輪機運行狀態好壞的因素之一。影響水力發電機組的振動主要是機械振動、電磁振動和水力振動。機械振動的干擾力來自機械部分的不平衡力、摩擦力和其它力；電磁振動的干擾來自發電機電氣部分的電磁力；而水力振動的干擾來自引水系統和水輪機水力部分的振動。

6 結語

綜上所述，作為水電站重要組成部分的水輪機在進行設計選型的時候，對其所影響的因素非常的多，其選擇也具有一定的原則。我們在進行水電站水輪機的安裝之前，一定要嚴格設計好水輪機的尺寸和選型，這樣才能夠使得水輪機在整個水電站的運行中發揮重要的作用，進而提高整個水電站的運行效率，進而提高整個水電站的投資效率和社會效率。

[1]趙國榮.機組選型對于小型水電站改造的重要性研究[J].水利技術監督.2015(04).

[2]安剛.公格爾水電站水斗式水輪機選型及參數設計[J].小水電,2017(08).