【涨知识】水轮机机组台数及机型的选择

  水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积，根据已确定的装机容量，就可拟定出几个机组台数的方案。当机组台数不同时，单机容量不同，水轮机的直径和转速也不同，从而引起工程投资、运行效率、运行条件和产品供应情况的变化。机组台数的选择通常从下列几个维度考虑。

  水轮机类型不同，机组台数对水电站平均效率的影响也不同。轴流转桨式和低比转速的混流式水轮机，由于其工作特性曲线较平缓，高效率区较宽，故机组台数的增减对水电站平均效率的影响不大。轴流定桨式和高比转速混流式水轮机，当出力变化时，效率变化比较剧烈，因此，增加机组台数可较显著地提高水电站的平均效率。

  水电站在担任系统基荷工作时，虽选择较少的机组台数，亦可使水轮机在较长时间内以最优工况运行，使水电站的平均效率较高。水电站担任系统峰荷时，由于负荷经常变化，且变化幅度较大，为使每台机组都能以高效率工作，就需要较多的机组台数。

  机组台数多，运行方式机动灵活，能适应负荷变化。一台机组发生意外事故时影响较小，检修也较易于安排。但机组台数过多时，设备就多，操作次数增加，发生意外事故的可能性增加，管理复杂，将会提高运行管理费用。

  通常机组台数少，厂房长度小（宽度略有增加），机电设施少，运行管理简单，因而可降低造价，但从另一方面来说，机组台数少，单机容量就大，厂房内的起重能力、安装场地、基础开挖量都将增加，因而又可能增加水电站造价；采用机组台数较多时，机组单机容量小，相应的各种机电设施套数增加，机组单位千瓦消耗的材料多，厂房长度大，总造价高，但采用小型机组，厂房的起重能力、安装场地、基坑开挖量都减小，因此又可减少一些投资。总的说来，机组台数增多将增大投资，所以一般希望选用较大容量的机组。

  上述各因素中都包含着互相对立又互相联系的两个方面，在选择时应针对重要的因素确定合理的机组台数。实际工程中，为了运行灵活和便于检修，除装机容量小于100kW时，选用一台机组外，一般应不少于两台，为制造、安装和运行维修方便，如无特别的条件，一个电站应尽量选用同一机型。但对某些低水头电站或灌溉渠系上的电站，为了利用季节性电能，也可采用大小机组搭配方案。为便于主接线设计，机组台数一般都会采用偶数。我国已建成的中型水电站大多采用4～6台，大型水电站采用6～8台，小型水电站以2～4台为宜。

  根据已确定的单机出力及水电站水头范围，从水轮机型谱中选择出适宜的机型。型谱中推荐了各种机型适用的水头范围，其上限水头是由水轮机结构强度和汽蚀特性等条件限制的，下限水头主要是由经济因素定出的。适合电站水头范围的机型即为可选机型。

  水轮机应用限制范围综合图是在以水头为横坐标，出力为纵坐标的坐标系中，绘出每种水轮机应用限制范围的图形。在水轮机应用限制范围综合图上，每种水轮机应用限制范围为一斜方框，方框的两竖线为水头范围，两斜线为该型水轮机最大、最小转轮直径的出力范围。选择时，根据设计水头和单机出力查图确定，坐标点所在方框的机型即为可选机型。

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