低水头小型水电站机组选型设计(2012.3.26论文)(1)

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1、低水头小型水电站机组选型设计袁锁年（甘肃省玉门市宏远实业有限责任公司甘肃兰州730000）[摘要]简要介绍了低水头段灯泡贯流机组和轴流转桨机组在郑旗水电站选型比较的设计思路，为同类小型低水头电站的机组选型设计提供参考。[关键词]郑旗水电站低水头小流量运行灯泡贯流机组轴流转桨机组1电站概况郑旗水电站位于甘南藏族自治州临潭县总寨乡境内的洮河干流上，为洮河水电开发规划中的梯级电站之一。电站枢纽距临潭县城60km，距上游卓尼县城35km，均有县级公路相通，对外交通条件便利。电站最大水头16.67m，加权平均水头14.21m，最小水头1

2、0.07m，额定水头13m；电站总装机容量18MW，多年平均发电量8644万kW·h，装机年利用小时数4802h，保证出力4.55MW。电站位于多泥沙河流，多年平均悬移质含沙量为0.65kg/m3，下游岷县水文站实测最大断面平均含沙量为222kg/m3，其多年平均悬移质输沙量为198万t。输沙量的年际变化很大，年内分配也很不均匀，主要集中在汛期5～9月间，其输沙量约186万t，占年总输沙量的93.9%。枯水期电站平均小流量运行区间为20.1m3/s～21.6m3/s。2机组选型设计2.1水轮机额定水头的确定电站电能加权平均水头

3、为14.21m，根据电站动能参数指标和“日平均流量对应水头关系系列表”，同时考虑汛期满发运行的需要，经分析计算，确定水轮机额定水头为13m。2.2水轮机型式、单机容量和机组台数的确定电站机组的运行水头范围为10.07m～16.67m，可选择灯泡贯流式或轴流式水轮机。根据装机规模，结合电站具体情况，机组台数可选2台、3台或4台。⑴2台机方案：若选择轴流机组，则其转轮直径达3.5m，在枯水季节当电站来水流量在20m3/s时机组运行的稳定性差（机组最小发电流量为25.5m3/s），而灯泡贯流机组由于参数水平高转轮直径减小为3.25m

4、，同时其较宽阔的高效区可保证电站机组在枯水季节的运行（机组最小发电流量为16m3/s）。⑵3台机方案：若选择灯泡贯流机组，则其转轮直径为2.65m，3台灯泡贯流机组总重为486吨，较2台灯泡贯流机组重6吨，其转轮直径较小势必引起灯泡空间进人比较困难且制造上有一定难度；同时台数多1台，必将引起机电设备、土建及安装工程投资的增加，即总投资3台灯泡贯流机组比2台灯泡贯流机组方案高。若选择3台轴流转桨式机组，则其转轮直径为2.85m，在枯水季节当电站来水流量在20m3/s时可保证电站机组在枯水季节的稳定运行（机组最小发电流量为17.2

5、m3/s）。选择3台轴流转桨式机组虽然运行灵活方便，但考虑到本电站单机容量小、水头变幅不大而流量变幅较大的特点，选择“两定一转”的装机方案可同时兼顾降低电站投资、简化运行维护和满足小流量运行等方面的要求。⑶4台机方案：若选择4台单机容量为4.5MW的轴流定桨机组则不能满足电站小流量运行要求。（转轮直径D1=2.50m、Qr=40.9m3/s；在枯水季节当电站来水流量在20m3/s时机组运行的稳定性差，机组最小稳定发电流量为26.6m3/s。）若选择“3大1小”轴流定桨机组方案，虽能保证枯水季节电站来水流量在20m3/s时机组运

6、行的稳定性，但4台机方案台数较多，必将引起机电设备、土建及安装工程投资的增加，即总投资比其它三个方案高。同时，选择不同容量机组（“3大1小”方案）将造成设备布置及运行管理、维护困难。综上所述，就电站的装机拟定了以下3个方案进行比选：方案①：2台单机容量为9MW的灯泡贯流式机组方案。方案②：1台单机容量为6MW的轴流转桨式机组和2台单机容量为6MW的轴流定桨式机组方案。方案③：3台单机容量为6MW的轴流转桨式机组方案。43个装机方案的技术参数比较详见表1。表1装机方案技术参数比较表名称方案①方案②方案③装机台数（台）2（“2灯泡

7、”）3（“1轴转+2轴定”）3（“3轴转”）单机容量（MW）966水轮机型号GZTF07-WP-325ZZ（D）660-LH-285ZZ660-LH-285额定转速（r/min）187.5187.5187.5额定流量（m3/s）79.754.654.6额定出力（KW）940263366336转轮直径（m）3.252.852.85额定工况效率（％）92.591.091.0最高效率（％）93.293.193.1额定比转速（m·kW）737605605允许吸出高度（m）－8.60－3.25－3.25单台重量（t）~115~71/~6

8、1×2~71发电机型号单台重量（t）SFWG9000-32/4250~125tSF6000-32/4250~99tSF6000-32/4250~99t调速器型号WST-80-6.3WST-80-4.0（1台）WT-80-4.0（2台）WST-80-4.0油压装置型号HYZ-2