3　机组机型的选择

公格尔水电站水头范围为607～665m，在该水头段可供选择的水轮机型式有混流式与水斗式两种。

现阶段，国内在水头500m以上大中型水轮机设计和制造中缺乏经验和技术支持，因此该电站水轮机将借鉴和引进国外知名厂家的设计制造技术。

（1）两种机型的应用概况及分析。世界上最早出现水头在500m以上的高水头混流式水轮机是在20世纪60年代初，装在挪威HemsilⅠ电站，至今已运行50多年。之后在挪威、美国、英国、奥地利、瑞士等许多国家相继安装了高水头混流式水轮发电机组，到20世纪80年代这类水电站已非常普遍。

在国外，具有设计、制造水头500m以上较大容量水轮发电机组的厂家有克瓦纳（挪威）、安德列兹-维奥（奥地利）、阿尔斯通（法国）和日本等国的一些著名水电公司。目前，安装混流式机组的有奥地利的Hausling电站，最大水头Hmax=734.2m，出力Nr=180MW，额定转速n=600r/min（1984年）；安装水斗式机组的有瑞典的Bieudron水电站，最大水头Hmax=1869m，出力Nr=423MW（1998年），堪称世界之最。

国内应用的高水头（400m以上）、大容量水斗式水轮机和混流式水轮机分别见表1和表2。

表1　国内大型水斗式水轮机统计表

表2　国内大中型高水头（400m以上）混流式水轮机统计表

（2）机型选择。水斗式机型与混流式机型相比，具有以下特点：

1）最高效率比混流式水轮机低2%～3%，但其效率曲线较平缓，当负荷仅为额定负荷的20%时仍可以运行，而混流式水轮机要求运行在额定出力的50%以上。

2）水斗式转轮露出水面，不存在因汽蚀要求而增加开挖问题。水斗式转轮在1个大气压下工作，其汽蚀磨损较混流式转轮轻，转轮材质要求较低，同时转轮检修工作量小。水斗式转轮的汽蚀磨损与运行负荷变化关系不大，而混流式水轮机在某些工况运行时，汽蚀磨损破坏加剧较明显。

3）对于水斗式水轮机，机组甩负荷时，可利用折向器迅速“遮开”水流，从而控制压力和转速上升，解决了大波动稳定性问题，提高了机组的可靠性。

4）由于在小负荷区运行时，水斗式水轮机的效率反而比混流式水轮机高。这一点对于在孤立、容量小的喀克电网中担任调峰、调频、事故备用和部分基荷运行任务的公格尔水电站机组非常重要。

5）混流式水轮机结构复杂，易损部件较水斗式水轮机多，检修、更换和维护工作量大，运行维护费用较高。

6）混流式水轮机过流部件多，迷宫及导叶端面间隙小，受泥沙磨损影响后更换不方便，检修工作量大。

7）水斗式水轮机在含沙水流下运行，喷针头、喷嘴口环及水斗分水刃的磨损也非常剧烈，但这些部件相对独立，更换方便（在有备件的情况下，1～2d即可完成）。

8）混流式机组发生振动、噪声及不稳定的概率较高。

鉴于以上原因，推荐选用立轴水斗式水轮机。