引水式电站设计33.doc

二马营引水式电站设计
摘要
二马营引水式水电站位于山西省宁武县境内，位于汾河支流上，水力资源丰富。流域下游为该县的主要产粮区和工业发展区。由于受电力不足的影响，严重制约了该地区的经济发展，为了解决该地区的用电紧张问题和合理开发汾河水力资源，拟定修建水利水电枢纽工程，以发电为主，结合防洪，城市供水，农田灌溉等进行综合利用。
根据已有的原始资料和该处地形图进行设计，主要内容有：引水隧洞及调压室的水力计算、水电站站址的选择、总体布置及机电设备的选择和厂房设计。本电站的引用流量为103.2m³/s，设计水头为87.67米，单机容量为25000kW。
经方案比较最终选择绕沟谷而行的有压隧洞，其断面形状为圆形，经济洞径为6.6米，总长度为3770米；调压室的型式为简单圆筒式，总高度为42米；水轮机型号为HL200，总装机容量为72900kW；选用金属蜗壳，长9.0米，高5.2米的弯肘形尾水管；选用名义起重量为2×50吨的双小车桥式起重机；油压装置的型号为HYZ-0.6；主厂房长39.484米，宽11.98米，高34.197米。
关键词： 引水式电站；有压隧洞；调压室；水轮机。

Diversion type hydropower station design of Er maying
Abstract
Er maying hydropower station located at Shanxi Province NingWuXian China, located in Fenhe branches, water resources. Basin for the county's main granaries downstream and industrial development zone. Due to the influence of the power shortage by, which seriously restrict the development of the local economy, in order to solve the problems of shortage of electricity in the area and reasonable development Fenhe hydraulic resources, draws up the building water conservancy and hydropower project engineering, mainly in power generation, combined with the flood control, urban water supply, irrigation and comprehensive utilization.
According to the existing of the original material and the topographic map design, the main content included: the water tunnel and the surge chamber of the hydraulic calculation, the choice of hail hydropower station, overall layout and electrical and mechanical equipment selection and plant design. The power station for reference flow 103.2 m ³ / s, design head of 87.67 m, single capacity of25000 kW.
The final choice plans is around the valleys and done water diversion tunnel type, and the cross-section shape is circular and economic hole diameter of 6.6 m, with a total length of 3770 meters; Surge chamber type for simple cylinder type, total height of 42meters; Turbine model for HL200, all total installed capacity of 72900 kW; Choose the scroll, 9.0 meters long, 5.2 meters high bend ancon form tail pipe; Choose name up for 2 x 50 tons of weight of double car bridge cranes; Hydraulic device model for HYZ-0.6; Main building 39.484meters long, 11.98 meters wide, 34.197 meters.
Key words: diversion type hydropower station; pressure tunnel; surge tank;turbine.

~ 3 ~

目录
摘要 i
Abstract ii
前言
1 工程概述 1
1.1工程简述 1
1.2工程任务及效益 1
1.3水利枢纽工程特性 1
14其它 3
2 工程设计基本资料 4
2.1流域概况及水文资料 4
2.2工程地形地质条件 4
2.3工程设计要求 4
3 引水枢纽布置 5
3.1水工枢纽布置 5
3.2引水方式及建筑物组 5
3.2.1引水方式 5
3.2.1建筑物组成 6
3.2.3隧洞线路选择 6
4 水电站进水、引水、平水建筑物设计 7
4.1引水道进水口设计 7
4.1.1有压进水口高程 7
4.1.2进口段尺寸设计 8
4.1.3拦污栅设计 9
4.1.4闸门段设计 10
4.1.5渐变段设计 10
4.1.6通气孔及充气阀设计 10
4.2引水隧洞设计 11
4.2.1引水隧洞断面型式选择 11
4.2.2隧洞尺寸及衬砌厚度确定 11
4.3平水建筑物设计 12
4.3.1判断是否需要设置调压室 12
4.3.2调压室型式的选择 12
4.3.3隧洞-调压室系统水力计算 12
4.3.4调压室主要尺寸计算 14
4.4压力钢管设计 15
4.4.1供水方式的选择 15
4.4.2压力钢管尺寸设计 15
5 引水系统水头损失计算 16
5.1进口段水头损失计算 16
5.1.1进水口水头损失h1 16
5.1.2拦污栅水头损失h2 16
5.1.3进口段沿程磨阻水头损失h3 17
5.1.4进口段沿程磨阻水头损失h4 17
5.1.5渐变段局部水头损失h5 18
5.2有压隧洞水头损失计算 18
5.2.1沿程水头损失hf1 18
5.2.2局部水头损失hj1 19
5.3压力钢管水头损失计算 19
5.3.1沿程水头损失hf2 19
5.4调压室水头损失计算 20
5.4.1局部水头损失hj2 20
6 水电站机电设备选择 21
6.1水轮机选型设计 21
6.1.1基本参数（特征水头） 21
6.1.2水轮机型号及台数、装置方式选择 22
6.1.3水轮机有关参数选择 22
6.1.4蜗壳断面设计 28
6.1.5尾水管尺寸设计 29
6.2发电机选型设计 31
6.2.1发电机选型主要依据 31
6.2.2发电机选型 32
6.2.3发电机重量估算 34
6.3起重设备选择 35
6.3.1起重机型式及台数选择 35
6.3.2起重量 35
6.3.3起重机选择 35
6.4调速器及油压装置的选择 36
6.4.1调速器的选择 36
6.4.2油压装置选择 38
6.5进水阀选择 38
7 厂房枢纽布置 40
7.1水电站电气设备总体布置 40
7.2厂房主要尺寸设计 40
7.2.1机组距离及主厂房长度计算 40
7.2.2水轮机安装高程和厂房高度、厂房各层高程计算 41
7.2.3厂房宽度计算 44
总结 45
参考文献 46
致谢 47
外文文献翻译 48
附录 设计图纸目录表 57

前言
水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体，是水能转化为电能的生产场所，也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施，将水流平顺的引入水轮机，使水能转换成为可供用户使用的电能，并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，创造良好的安装、检修及运行条件，为运行人员提供良好的工作环境。水电站厂房设计的发展随着生产力的发展而不断发展,且随着人们生活水平的提高有新的发展趋向,近年向以人为本的方向发展，厂房设计的方法随着计算机的发展有很大的发展和改善。
毕业设计是我们在校期间的最后一门必修课，也是一次全面性总结性的实践环节，对我们走向工作岗位起着承上启下的作用。它是在老师指导下，综合运用四年来所学知识和科学研究的基本内容和基本工作程序，树立较强的工作概念、工程概念、经济概念，培养分析问题和解决问题的能力，完成作为一个工程师的基本训练，是为将来顺利走向工作岗位提供业务知识和能力的保证。
这次设计是我们走向工作岗位前的一次“实战演习”，它可以巩固、联系、充实、加深、扩大我们所学的基础知识和专业知识，提高运用所学知识，解决实际问题的能力，培养我们敢于创新的精神，并能正确地将独创精神和科学的态度相结合，使我们初步掌握专业设计的流程和方法，熟练运用计算机等工具，以提高其工作效率。重要的是让我们养成了严肃认真，刻苦钻研、实事求是的工作作风和良好的工作、学习习惯。通过同学们在一起的交流与协作,培养大家的协同合作的工作作风。
毕业设计对于我们来说，是一个独立设计、创作的过程，其中的每一步和每一个环节都是对我们的考验和锻炼，它将成为我们今后的学习和工作做铺垫，提高我们多方面的能力。水电站设计是水利水电工程建设设计工作的重要组成部分，其中站址的选择是个很复杂的问题，这主要是因为方案选择要考虑多方面的因素。此外，厂房中各设备的布置也要考虑众多因素。我们就是要针对设计中所遇到的具体问题，运用所学知识，参考相应的书籍、规范以及一些实际工程资料，找到其解决方法。
在对设计图的处理上，运用了AutoCAD的基本知识，使得绘图更加方便，快捷，从而避免了手工绘图得种种不便，提高了工作效率。同时，也运用了Word知识，使得我们对计算机知识更加巩固。
在邢述彦老师的悉心指导下，在同学苏龙、张蓉等同学的帮助下，经过两个月的努力，毕业设计才得以顺利完成，在此谨表衷心的感谢！
限于本人水平，也限于时间，涉及中难免存在疏漏和不妥之处，敬请老师和同学们批评指正。

编者：李天宏
2012年6月

1 工程概述
1.1工程简述
二马营引水式电站是以洞经6.6m长隧洞引水兼顾输水和发电为一体的综合利用水利工程，该电站是一项为带动地区经济发展的重要工程，工程符合汾河流域整体规划开发要求，建设条件十分优越。
1.2工程任务及效益
本水利枢纽是以输水为主，其次为发电的综合利用水利枢纽，经规划拟建的一引水式电站，大坝建在店儿上，厂房建在二马营，设计等级三级，本电站建成后并入电网运行。主要运行方式：担任峰荷，日发电运行6小时。
1.3水利枢纽工程特性
设计洪水位1620米，坝顶高程1623米。
水库库容曲线:
高程（m） 1594 1600 1605 1610 1615 1620 1625 1630 1635
库容（104m3） 0 9.5 51.0 140.5 280.5 465.5 701.0 999.0 1382.5

图1-1 水库水位-高程关系曲线
厂区水位--流量关系
水位（m） 1525 1525.5 1526 1527 1528
流量（m³/s） 0 55.24 248 1254 3391

图1-2 厂区水位-流量关系曲线

1.4其它
出线方式及回路数：110 kV，一回
对外交通：公路
计算风速：24 m/s
吹程：1km

2 工程设计基本资料
2.1流域概况及水文资料
水电站引用流量103.2m³/s.（8、9月洪水期引用流量为0）
2.2工程地形地质条件
河床覆盖层深约14—16米，表层为亚砂土，厚约3米，下为砂卵石层，基岩主要为三叠系刘家沟组砂页岩互层，下部为二叠系石千峰组砂页岩互层，石千峰组在右岸出露较高，岩层走向NE30°，倾向南东，倾角22°，倾向左岸。在右岸基岩上，有6—10米的第四系Q3黄土风积层。河床覆盖层级配差松散、透水性较大。
隧洞所经过的地层为三叠系中统铜川组、二马营组、和尚沟组与刘家沟组的砂岩、页岩和泥岩。岩层向南东方向倾斜，倾角约25°。
电站附近为铜川组长石石英砂岩，厂房上游有较厚山体，便于布置调压井，地质条件较好。
2.3工程设计要求
本水利枢纽是以输水为主，其次为发电的综合利用水利工程，经规划拟建一引水式水电站，大坝建在店儿上，厂房建在二马营，设计等级为三级，本电站建成后并入电网运行。主要运行方式：担任峰荷。

3 引水枢纽布置
3.1水工枢纽布置
引水系统布置主要考虑进水口和引水隧洞的布置方式。
对于进水口的布置根据《水电站》因充分考虑进水口是否满足下列要求：
（1） 要有足够的进水能力，在任何工作水位下，进水口都必须引进所需的流量。
（2） 水质要符合要求，进水口应能拦截有害的泥沙，冰块及各种污物。
（3） 水头损失要求，进水口应该位置合适，流道平顺，断面尺寸足够。
（4） 可控制流量，进水口必须设置必要的闸门。
（5） 满足水工建筑物的一般要求，进水口要有足够的强度，刚度和稳定性，结构简单，便于施工，便于运行、维护和检修。
对于引水隧洞布置同样根据《水电站》因充分考虑以下要求：
（1） 采用较短的路线，避开沿线不利的地形、地质条件。
（2） 长隧洞施工时，应能利用地形每隔一定距离开一条施工支洞，配合相应的道路和附属设备，加快施工进度。
（3） 选择的洞线尽可能直，少转弯。
以此为依据，结合实际条件选择最为合适的布置方式，具体布置方式详见水工枢纽布置图。
3.2引水方式及建筑物组
3.2.1引水方式
采用有压进水方式，在左岸死水位以下开挖塔式进水口。
3.2.1建筑物组成
有压进水口由进口段﹑闸门段﹑渐变段﹑操作平台﹑交通桥组成。操作平台设在最高水位以上，是放置闸门启闭机和开启闸门的工作场所。
3.2.3隧洞线路选择
详见水工枢纽布置图。

4 水电站进水、引水、平水建筑物设计
4.1引水道进水口设计
4.1.1有压进水口高程
水电站进水口在枢纽中的位置，应尽量使水流平顺﹑对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积，不聚集污物，泄流时仍能正常进水。有压进水口应低于运行中可能出现的最低水位，并有一定的淹没深度，以避免进水口出现漏斗状吸气漩涡并防止有压引水道内出现负压。
（一）不出现吸气漩涡的临界淹没深度公式：
Scr=CVd
式中:d为闸门孔口高度，6.6m
V为闸门断面的水流流速，2.37m/s
C为经验系数，C=0.55-0.73取0.6
Scr=0.6×2.37×6.6=3.65
（二）死水位计算
由资料知此水库为完全重叠水库，设计洪水位等于正常蓄水位。
日调节有效库容：V有效=Q引×T=103.2×6×3600=222.9×104 m3
死库容：V死=V总-V有效=465.5×104-222.9×104=242.6×104
由水库库容曲线采用拉格朗日插值法求二次差值多项式为：
L2x=161045500x-280.5x-435.5-161525900x-140.5x-465.5+162060125x-140.5(x-280.5)
代人死库容： V死=x=242.6 ,∇死=L2x=1613.7 m
进水口位置高程为：∇=1613.7-3.65=1610.05 m
4.1.2进口段尺寸设计
进水口的轮廓尺寸主要取决于3个控制断面的尺寸，即拦污栅断面、闸门孔口断面和隧洞断面。进水口的轮廓应能光滑地连接3个断面，使得水流平顺，流速变化均匀，水流与四周侧壁之间无负压及漩涡。
隧洞的进口段常为平底，两侧稍有收缩，上唇收缩较大。两侧收缩曲线通常取圆弧，上唇收缩曲线目前广泛使用1/4椭圆，长轴a可取1~1.5D（D为引水道渐变段末端直径），短轴b可取1/2~1/3D。

喇叭口的顶板采用椭圆曲线，其方程为：
x2a2+y2b2=1
式中：a=1-1.5D 取7.5m
b=13-12D 取3m

图4-1 进口断面结构尺寸简（毫米）
4.1.3拦污栅设计
拦污栅的作用是防止漂浮物随水流带入进水口堵塞进水口，让进水口有更好的进流能力。
拦污栅立面布置采用倾斜式，倾角为60°，采用人工清污方式定期清理污物。
拦污栅由若干块栅片组成，每块栅片的宽度一般不超过2.5m，高度不超过4m，栅片像闸门一样插在支撑结构的栅槽中，必要时可一片片提起检修。栅条的厚度及宽度通常取8~12mm，100~200mm。
过栅流速:
V=QA净
拦污栅阻水断面面积:
A阻=0.01×4×9×4×2+0.01×3.1×9×4+0.01×2×8×4×2+0.01×2×4×4+0.4×11.1×4+0.25×9.5×2=12.881 m2
净面积：
A净=9.5×11.1-12.881=92.57 m2
V=103.292.57=1.11 ms
根据《水电站》满足过栅流速限制范围1.0~1.2 m/s 要求

图4-2 栅片结构尺寸（毫米）
4.1.4闸门段设计
闸门段是引水道和进水口的连接段，其体形主要根据所采用的闸门门槽形式以及结构受力条件而决定。闸门孔口常采用矩形，其宽度一般等于或小于压力管道直径D，高度一般等于或大于压力管道直径D。
此闸门段取宽度B为6.6m，高度H为6.6m。
4.1.5渐变段设计
渐变段是由闸门段到压力引水道的过渡段，渐变段根据经验一般为压力隧洞直径D的1.5-2.0倍。此处去渐变段长度为10m。
4.1.6通气孔及充气阀设计
通气孔设在事故闸门之后，当引水道充水时排气，当事故闸门关闭放空时，用以补气以防出现有害真空。
通气孔的面积：
A=Q引V允
隧洞中允许的进气流速可取70-80 m/s ，
A=103.280=1.29 m2
充水阀的作用是开启闸门前向引水道充水，平衡闸门前后水压，以便使闸门在静水中开启。
4.2引水隧洞设计
4.2.1引水隧洞断面型式选择
洞身断面型式取决于水流流态、地质条件、施工条件及运行条件等。有压隧洞一般采用圆形断面，圆形断面的水流条件和受力条件都较为有利。隧洞的横断面尺寸一般由技术计算确定，在隧洞过水流量一定的情况下，断面尺寸决定于洞内流速，流速大所需断面就下，但水力损失就大。
4.2.2隧洞尺寸及衬砌厚度确定
圆形隧洞洞径：
D=24QπV
式中： Q为引用流量，103.2 m3s
V为经济流速，取3 m/s
D=24×103.23π=6.6 m
为了保证水工隧洞安全有效的运行，通常需要对隧洞进行衬砌，衬砌的作用是限制围岩变形，保证围岩稳定，承受围岩压力，内水压力，防止渗漏，保护岩石免受水流，空气，温度，干湿度变化等的冲蚀破坏作用，减小表面糙率。
衬砌的类型有，平面衬砌，单层衬砌，组合衬砌，单层衬砌由混凝土或钢筋混凝土做成。此处隧洞选用钢筋混凝土衬砌，根据工程经验，钢筋混凝土的衬砌厚度一般为洞径或洞宽的18~112倍，且不小于25 cm。
选择衬砌厚度为55 cm
4.3平水建筑物设计
4.3.1判断是否需要设置调压室
在有压引水系统中设置调压室后，一方面使有压引水道基本避免了水锤压力的影响，减小了压力管道中水锤压力，改善了机组运行条件，从而减少了它们的造价。
判断需要设置调压室的近似准则：
LVH>15-20
式中：L为压力水道长度，3770 m
V为压力水道中平均流速 ，3 m/s
H为设计水头
LVH=3770×31625-1525.8=120>15-20
需要设置调压室
4.3.2调压室型式的选择
根据实际条件此调压室布置在厂房上游的压力钢管与压力隧洞交接出，选择简单式调压室，简单式调压室的特点是结构简单，反射水锤波效果好。
4.3.3隧洞-调压室系统水力计算
（一）丢弃全负荷情况
1. 最高水位计算
x0=-ln(1+xmax)+xmax
式中：x0=hω0λ xmax=Zmaxλ λ=Lfv022gFhω0
λ=Lfv022gFhω0=3770×14×π×6.62×322×9.81×14×π×20.52×3.5=51.215
x0=hω0λ=3.551.215=0.068
查《水电站》图10-5试算得 xmax=0.32
Zmax=λ×xmax=51.215×0.32=16.39 m
2. 波动第二振幅计算

xmax+ln(1-xmax)=ln1-x2+x2
查《水电站》图10-5试算得 x2=0.25
Z2=λ×x2=51.215×0.25=12.8 m
（二）急增负荷时最低水位计算
Zminhω0=1+2ε-0.275m+0.025x0-0.91-m(1-mε0.62)
式中：
ε=Lfv02gFhω02
ε=Lfv02gFhω0=3770×14×π×6.62×329.81×14×π×20.52×3.5=29.27
m=23=0.67
查《水电站》10-7图计算得Zmin=2.36hω0=2.36×3.5=8.26 m
4.3.4调压室主要尺寸计算
临界断面:
Fk=Lf2gα(H-2hωm0)
α=hω0v2=3.532=0.39
Fk=Lf2gα(H-2hωm0)=3370×14×π×6.622×9.81×0.39×88.3-2×0.64=193.6 m2
Dk=4Fkπ=4×193.6π=15.7 m
最终选取调压室内径D=20.5 m，调压室高度H=39 >(16.39+8.26)+7 m
图4-3 调压室结构简图（毫米）
4.4压力钢管设计
4.4.1供水方式的选择
采用集中供水方式供水，全部机组集中由一根管道供水，此方式节省管身材料，而且在各支管前设置事故阀门，以保证在任意一台机组检修或者发生事故时不致影响其他机组。
4.4.2压力钢管尺寸设计
压力钢管直径：
D=4Qπv
式中：v取钢管经济流速，5 m/s
Q取引用流量， 103.2m3s
D=4Qπv=4×103.2π×5=5.13 m
取D=5 m

5 引水系统水头损失计算
5.1进口段水头损失计算
5.1.1进水口水头损失h1
h1=ξ1v122g
式中：v1为进口平均流速
v1=QA=103.29.5×9.6=1.13 m/s
ξ1为进口水头损失系数，0.02
h1=ξ1v122g=0.02×1.1322×9.81=0.001 m
5.1.2拦污栅水头损失h2
包括栅条及框架所引起的水头损失
h2=kβ1(δb)1.33+β2(δ1b1)1.33sinαv22g
式中：k为污物附着影响系数，人工清污时k=1.5-2.0
β1为栅条形状系数，1.67
β2为栅柱形状系数，1.67
δ为栅条厚度，10 mm
b为栅条净距，200 mm
b1为栅柱净距，190 cm
δ1为栅柱厚度，40 cm
α为拦污栅与水平面交角，60°
v为通过拦污栅的水流平均流速，1.11 m/s
h2=1.5×1.67×(10200)1.33+1.67×(40190)1.33×sin60°×1.1122×9.81=0.02 m
5.1.3进口段沿程磨阻水头损失h3
h3=v12lc2R
式中：c为谢才系数，c=1nR16
R为水力半径，R=D4=6.64=1.65 m
l为进口段长度，7.5 m
n为糙率，0.02
h3=v12lc2R=v12ln2R43=1.112×7.5×0.0221.6543=0.002 m
5.1.4进口段沿程磨阻水头损失h4
h4=ξ4v122g
式中：ξ4为阻力系数，0.3
v1为进口平均流速，1.13 m/s
h4=ξ4v122g=0.3×1.1322×9.81=0.02 m
5.1.5渐变段局部水头损失h5
h5=ξ5v22-v122g
式中：ξ5为水头损失系数，ξ5=0.0258sinθ2=0.003125
v1为渐变前的平均流速v1=QA1=103.26.6×6.6=2.37 m/s
v2为渐变后的平均流速，v2=QA2=103.214×π×6.62=3 m/s
θ为渐变角，180°

h5=ξ5v22-v122g=0.003125×32-2.3722×9.81=0.0005 m
5.2有压隧洞水头损失计算
5.2.1沿程水头损失hf1
hf1=λldv22g
式中：λ为沿程损失系数，c=1nR16=10.014×1.6516=77.65 λ=8gc2=8×9.9177.652=0.013
V为隧洞中水流流速，3 m/s
d为隧洞内径，6.6 m
l为隧洞长度，3770 m
hf1=λldv22g=0.013×37706.6×322×9.81=3.41 m
5.2.2局部水头损失hj1
hj1=ξv22g
式中：v为隧洞中水流流速，3 m/s
ξ为隧洞局部水头损失系数，ξ=0.131+0.1632(dρ)72(θ90°)12
d为隧洞内径，6.6 m
θ为隧洞圆弧段对应的圆心角，65°
ρ为隧洞圆弧段中心线所在圆的半径，450 m
ξ=0.131+0.1632(6.6450)72(65°90°)12=0.111
hj1=ξv22g=0.111×322×9.81=0.051 m
5.3压力钢管水头损失计算
5.3.1沿程水头损失hf2
hf2=λldv22g
式中：λ为沿程损失系数，c=1nR16=10.011×1.2516=94.35 λ=8gc2=8×9.9194.352=0.009
V为隧洞中水流流速，5 m/s
d为隧洞内径，5 m
l为隧洞长度，2800 m
hf2=λldv22g=0.009×28005×522×9.81=0.64 m
5.4调压室水头损失计算
5.4.1局部水头损失hj2
hj1=ξ1v122g+ξ2v222g
式中：ξ2，ξ2为局部水头损失系数，0.5
v1，v2为水流进出调压室的流速，5 m/s，3 m/s
hj1=ξ1v122g+ξ2v222g=0.5×522×9.81+0.5×322×9.81=1.73 m

6 水电站机电设备选择
6.1水轮机选型设计
6.1.1基本参数（特征水头）
由厂区水位流量曲线采用拉格朗日插值法求二次差值多项式为：
L2X=152513699.52X-55.24X-248-1525.510648.0624XX-248+152647804.48X(X-55.24)
当x=Q引=103.2 m3s ,Q引2=51.6 m3s ,Q引3=34.4 m3s 时
∇1=L2103.2=1525.8 m ，∇2=L251.6=1525.4 m ，∇3=L234.4=1524.3 m
上游特征水位：∇正=∇洪=1620 m ，∇死=1613.7 m
特征水头：H净=∇正-∇1-h损=1620-1525.8-5.9=88.3 m
Hmax=∇正-∇3-h损,=1620-1525.3-2=92.7 m
Hmin=∇死-∇1-h损=1613.7-1525.8-5.9=82 m
Hr=H净+Hmax+Hmin3=88.3+92.7+823=87.67 m
电站出力：N出=AQ引H净=8×103.2×88.3=72900.48 Kw
6.1.2水轮机型号及台数、装置方式选择
根据电站的水头变化范围82-92.7 m，在《水电站》水轮机系列型谱表中查出合适的机型有HL220和HL200两种，现将这两种做为初选后面再进行比较择优选择。
由于电站水头较大，且引用流量也较大，综合机组台数与设备制造、电站投资、电站运行效率等综合分析，为保证电站运行的可靠性和灵敏性，机组台数定为3台。
为了保证较高的传动效率和发电机不易受潮，且为使水电站厂房面积较小，设备布置较方便，选用立轴式装置方式。
6.1.3水轮机有关参数选择
（一）HL220水轮机方案的主要参数选择
1. 转轮直径D1的计算
D1=Nr9.81Q1'HrHrη
查混流式水轮机模型转轮主要参数表和HL220型水轮机的模型综合特性曲线图知HL220型水轮机在限制工况下的单位流量Q1M'=1150 L/S =1.152m3s ，效率ηM=89.0% ，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q1'=Q1M'=1.152m3s ，效率η=90% 。
D1=24300.169.81×1.152×87.67×87.67×0.9=1.66 m
查反击式水轮机转轮标称直径系列表，选用与之接近而偏大的标称直径取D1=1.8 m
2. 转速n的计算
n=n10'HrD1
查大中型混流式转轮参数表可得HL220型水轮机在最优工况下的单位转速n10M'=70 rmin ，初步假定n10'=n10M' ，
n=n10'HrD1=70×87.671.8=374.5 r/min
查磁极对数与同步转速关系表，选用与之接近而偏大的同步转速取n=375 r/min
3. 效率及单位参数修正
查混流式水轮机模型转轮主要参数表可得HL220型水轮机在最优工况下的模型最高效率为ηMmax=91% ，模型转轮直径D1M=0.46 m ，根据ηmax=1-1-ηMmax(D1MD1)15 ，求出模型效率ηmax=93.1% ，则效率修正值为∆η=93.1%-91%=2.1% ，考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在以求得的∆η值中再减去一个修正值ξ 。现取ξ=1.1% ，则可得效率修正值为∆η=1.0% 。
由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为：
ηmax=ηMmax+∆η=91%+1.0%=920%
η=ηM+∆η=89%+1.0%=90.0%（与假定值相同）
单位转速的修正值：
Δn1'n10M'=ηmaxηMmax-1=0.920.91-1=0.55%
∆n1'n10M'<3.0% ，单位转速、单位流量可不加修正
综上可得，原假定的η=90% ，Q1'=Q1M' ，n10'=n10M'是正确的，所以计算选用的结果D1=1.8 m ，n=375 r/min也是正确的。
4. 工作范围的检验
水轮机在Hr、Nr下工作时，其Q1'=Q1max'
Q1max'=Nr9.81D12HrHrη=24300169.81×1.82×87.67×87.67×0.9=0.982m3s
Q1max'=0.982<1.152m3s
则水轮机的最大引用流量为：
Qmax=Q1max'D12Hr=0.982×1.82×87.67=29.79 m3s
与特征水头Hmax、Hmin和Hr相对应的单位转速为：
n1min'=nD1Hmax=375×1.892.7=70.1 r/min
n1max'=nD1Hmin=375×1.882.0=74.54 r/min
n1r'=nD1Hr=375×1.886.67=72.09 r/min
在HL220型水轮机模型综合特性曲线图上可以看出水轮机工作范围包含了特性曲线的高效区，所以对于HL220型水轮机方案，所选定的D1=1.8 m和n=375 r/min是合理的。
5. 吸出高度Hs的计算
Hs=10-∇900-σ+∆σHr
式中：∇为水电站海拔高度，1520 m
σ为气蚀系数，0.115
∆σ为汽蚀系数修正值，0.02
Hr为设计水头，88.67 m
Hs=10-∇900-σ+∆σHr=10-1520900-0.115+0.02×87.67=-3.5 m
Hs=-3.5>-4m
HL220型水轮机方案的吸出高度满足电站要求
（二）HL200水轮机方案的主要参数选择
1. 转轮直径D1的计算
D1=Nr9.81Q1'HrHrη
查混流式水轮机模型转轮主要参数表和HL200型水轮机的模型综合特性曲线图知HL200型水轮机在限制工况下的单位流量Q1M'=960 L/S =0.96m3s ，效率ηM=90.7% ，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q1'=Q1M'=0.96m3s ，效率η=90.7% 。
D1=24300.169.81×0.96×87.67×87.67×0.907=1.82 m
查反击式水轮机转轮标称直径系列表，选用与之接近而偏大的标称直径取D1=2 m
2. 转速n的计算
n=n10'HrD1
查大中型混流式转轮参数表可得HL200型水轮机在最优工况下的单位转速n10M'=68 rmin ，初步假定n10'=n10M' ，
n=n10'HrD1=68×87.672=318.35 r/min
查磁极对数与同步转速关系表，选用与之接近而偏大的同步转速取n=333.3 r/min
3. 效率及单位参数修正
查混流式水轮机模型转轮主要参数表可得HL200型水轮机在最优工况下的模型最高效率为ηMmax=90.7% ，模型转轮直径D1M=0.46 m ，根据ηmax=1-1-ηMmax(D1MD1)15 ，求出模型效率ηmax=93.1% ，则效率修正值为∆η=93.1%-90.7%=2.4% ，考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量