5　水斗式水轮机参数的选择

水轮机参数的选择不仅与水头有关，还与单机容量、额定转速、过机泥沙含量、出力变化要求等因素有关。

（1）单喷嘴比转速选择。哈尔滨电机厂统计公式：ns1=284.2H-0.4388=17.1（m·kW）。挪威“免汽蚀曲线”：ns1=20（m·kW）。

若比转速取在21.5m·kW左右，则机组转速为600r/min，转轮节圆直径D1=2050mm，水轮机在额定工况下的射流直径d0=166mm，故D1/d0=12.35。实践中D1/d0的取值范围为10～18，转轮斗叶的应力水平与水头成正比，而与D1/d0的平方成反比，为使斗叶应力保持在允许的水平，高水头水轮机应选择相对较大的D1/d0值。采用21.5m·kW左右的比转速已经使D1/d0值处于下限范围。技术交流时国外厂商认为对于水头范围为607～665m的公格尔水电站水轮机来说，比转速21.5m·kW（转速600r/min）过高，主要因为斗叶工作应力太高，已经达到要保证斗叶寿命而必须采取特殊措施的程度。根据他们的经验，为保证水电站长期稳定运行，不推荐21.5m·kW的比转速。故推荐水轮机单喷嘴比转速为17.76m·kW，机组转速为500r/min。

（2）喷嘴数选择。根据计算结果，该电站水轮机可以选择5个或6个喷嘴，按水轮机68.72MW出力进行分析比较，计算结果见表4。

表4　公格尔水斗式水轮机5喷嘴和6喷嘴方案机组参数比较表

由表4可见，5喷嘴水轮机的转轮节圆直径大、转速低，同时由于转速降低将导致发电机尺寸增加，这一方面增大了机组投资，另一方面将增加厂房尺寸和开挖量。根据制造厂的资料和经验，与水斗式水轮机过流水力损失相比，转轮运行风损Pv[Pv=C（经验系数）×n（机组转速）×D5（节圆直径）]对效率的影响要大得多，6喷嘴运行风损要小于5喷嘴，并且6喷嘴水斗式水轮机在调节负荷时可对称切除喷嘴，从而不给轴承造成附加载荷。

基于以上原因，水斗式水轮机按6个喷嘴进行参数计算。

（3）水斗式水轮机型式和主要参数。

水轮机型号：CJ××××-L-205/6×16.6。

转轮节圆直径：2050mm。

射流直径：166mm。

喷嘴数：6。

水斗数：22。

额定流量：12.66m3/s。

额定转速：500r/min。

飞逸转速：935r/min。

额定功率：68.72MW。

额定工况点效率：91.42%。

最高效率：91.99%。

排出高度：3.0m。