该枢纽工程位西北某省A河上游干流上，其布置和工程参数如附件所示，该水电站拟定主要设计参数序号项目单位数值1 最大水头m 1252 最小水头m 863 多年平均水头m 92.54 设计水头m 885 总装机容量MW 360（一）水轮机型号选型1 根据该水电站的水头变化范围86~125m，在水轮机系列谱表3-3，表3-4中查出适合的机型有HL180和HL200两种。

2 主要参数选择2.1 选取4台机组2.2 转轮直径D1计算单机容量：36万kw/4=9万kw（一)HL180水轮机2.2.1查文献HL180转轮综合特性曲线可知机组效率M=90%;g =96%Nr=Ny/zg=360000/4*0.96=93750kw查表3-6可得HL180型水轮机在限制工况下的单位流量'1MQ =860L/s=0.86m ³/S ，效率m=89.5%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1Q ='1MQ=0.86m ³/S ，效率=92%。

上述的Q1’，和Nr=单机容量：36万kw/4=9万kw ；g=96%Nr=Py/zg=360000/4*0.96=93750kw ，Hr=88m 带入式ηr r 11'81.9rH H Q N D =可得=3.83m ，选用与之接近而偏大的标称直径=3.9m 。

2.2.2转速n 计算查表3-4可得HL180型水轮机在最优工况下单位转速10Mn'=67r/min,初步假定M1010'n 'n =，将已知的和avH=92.5m ，1D =3.9m 代入式11'n n D H=可得n=165.2r/min ，选用与之接近而偏大的同步转速n=166.7r/min 。

（上式中'n 选用原型最优单位转速10'n ，H 选用加权平均水头Hav ）2.2.3 效率级单位参数修正ηηη1D 1D 10'n ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-=∆)5/1()^(1)1(11Mmax Mmax max D D K K M ηηηη）（M101'n 'n ∆ 采用上述第一种方法的式（K 值为0.5~1）进行效率修正。

查表3-6可得HL180型水轮机在最优工况下的模型最高效率为maxM η=92%，模型转轮直径为MD 1=0.46m ，根据上式，可求出原型效率maxη=95%,则效率修正值为η∆=95%-92%=3%，考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的η∆值中再减去一个修正值ξ。

现取ξ=1.0%，则可得效率修正值为η∆=2%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为ηηη∆+=max max M =92%+2%=94%%5.91%2%5.89=+=∆+=ηηηM （与上述假定值相同）单位转速的修正值按下式计算)1/('n 'n max max 10-=∆M M ηη则=-=-=∆192.0/945.0)1/('n 'n max max 101M Mηη 1.35% 由于 <3%，按规定单位转速可不加以修正，同时，单位流量'1Q 也可不加修正。

由上可见，原假定的η=92%，M 1010'n 'n =，'1Q ='1M Q 是正确的，那么上述计算及选用的结果1D =3.9m ，n=166.7r/min 也是正确的。

2.2.4 工作范围的检验在选定1D =3.9m ，n=166.7r/min 后，水轮机的max1'Q 及各特征水头相对应的1'n 即可计算出来。

水轮机在rr N H ，下工作时，其max 11''Q Q 即为，故ηr r 1max 12^81.9r'H H D N Q ==92.0*88*88*3.9^2*9.8193750=0.83<0.86m³/s则水轮机的最大引用流量为Q max ==115.14㎡/s 与特征水头Hmax ，Hmin 和Hr 相对应的单位转速为min /r 15.581253.9*7.166n 'n max 1min 1===H D min /r 11.70863.9*7.166n 'n min 1max 1===H Dmin /r 30.69883.9*7.166n 'n r 1r 1===H D 在HL180型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出=850L/S ，=70.11r/min ，=58.15r/min 的直线。

由图可知，由这三根直线所围成的水轮机工作范围（途中阴影部分）基本上包含了该特性曲线的高效率区。

所以对于HL180型水轮机方案，所选定的1D =3.9m 和n=166.7r/min是合理的。

2.2.5吸出高度Hs 计算由水轮机的设计工况参数，n'1r =69.30r/min ，Qmax1'Q max1'n min1'n r1max1H ^2D 'Q∆m 472.088)02.0088.0(900109710)(90010s〈--=+--=∆+-∆-=m H Hσσ‘1max =850L/S ，在图3-25上可查得相应的气蚀系数约为σ=0.088，并在图上2-26上查得气蚀系数的修正值约为σ∆=0.02，由此可求出水轮机吸出高度为公式为电站的海拔高程为1097m 。

σ为水轮机的气蚀系数为0.088。

Δσ为水轮机的气蚀系数修正值为0.02。

可见，HL180型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。

（二）HL200转轮2.3.1 查文献HL200转轮综合特性曲线可知机组效率M=90%；g=96%Pr=Py/zg=360000/4*0.96=93750kw查表3-6 可得HL200型水轮机在限制工况下的单位流量'1MQ =960L/s=0.96m ³/S ，效率m=89.5%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1Q ='1MQ=0.96m ³/S ，效率=92%。

上述的Q1’，和Nr=单机容量：36万kw/4=9万kw ；g N =96%Nr=Py/zg=360000/4*0.96=93750kw ，Hr=88m 带入式ηηη⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-=∆)5/1()^(1)1(11Mmax Mmax max D D K K M ηηηη）（ηr r 11'81.9rH H Q N D =可得=3.51m ，选用与之接近而偏大的标称直径=3.6m 。

2.3.2 转速n 计算查表3-4可得HL200型水轮机在最优工况下单位转速10Mn'=68r/min,初步假定M1010'n 'n =，将已知的和avH =92.5m ，1D =3.6m 代入式11'n n D H=可得n=181.7r/min ，选用与之接近而偏大的同步转速n=187.5r/min 。

采用上述第一种方法的式（K 值为1）进行效率修正。

查表3-6可得HL200型水轮机在最优工况下的模型最高效率为maxM η=92%，模型转轮直径为MD1=0.46m ，根据上式，可求出原型效率maxη=95%,则效率修正值为η∆=95%-92%=3%，考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的η∆值中再减去一个修正值ξ。

现取ξ=1.0%，则可得效率修正值为η∆=2%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为ηηη∆+=max max M =92%+2%=94%1D 1D 10'n 2.3.3效率级单位参数修正%5.91%2%5.89=+=∆+=ηηηM （与上述假定值相同）单位转速的修正值按下式计算)1/('n 'n max max 10-=∆M M ηη则1.35%192.0/945.0)1/('n 'n max max 101=-=-=∆M M ηη由于<3%，按规定单位转速可不加以修正，同时，单位流量'1Q 也可不加修正。

由此可得：原假定1'Q =MQ 1'， = 是正确的，那么上述计算及选用的结果D1=3.6m ，转速n=182.0r/min 也是正确的。

2.3.4 工作范围的检验在选定1D =3.6m ，n=182.0r/min 后，水轮机的max1'Q 及各特征水头相对应的1'n 即可计算出来。

水轮机在rr N H ，下工作时，其max 11''Q Q 即为，故0.96m3/s<0.89=92.0*88*88*3.6^2*9.8191836.732^81.9r 'r r 1max 1==ηH H D N Q则水轮机的最大引用流量为Q max ==108.20㎡/s 与特征水头Hmax ，Hmin 和Hr 相对应的单位转速为min /r 37.601253.6*5.187n 'n max 1min 1===H DM101'n 'n ∆10'n M 10'n r1max1H ^2D 'Qm H H 4m 72.088)02.0088.0(900109710)(90010s 〈--=+--=∆+-∆-=σσmin /r 79.72863.6*5.187n 'n min 1max 1===H Dmin /r 96.71883.6*5.187n 'n r 1r 1===H D 在HL200型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出=890L/S ，=72.79r/min ，=60.37r/min 的直线。

由图可知，由这三根直线所围成的水轮机工作范围（途中阴影部分）基本上包含了该特性曲线的高效率区。

所以对于HL200型水轮机方案，所选定的1D =3.6m 和n=182.0r/min 是合理的。

2.3.5 吸出高度Hs 计算由水轮机的设计工况参数，r 1'n =71.96r/min ，max 1'Q =890L/S ，在图3-25上可查得相应的气蚀系数约为σ=0.088，并在图上2-26上查得气蚀系数的修正值约为σ∆=0.02，由此可求出水轮机吸出高度为可见，HL200型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。

3 两种方案的比较分析max1'Q max 1'n min 1'nm06.109722.072.068.10972b 0s w =+-=++∇=∇H4 水轮机安装高的确定水轮机安装高程用符号∇表示。

立轴反击式水轮机安装高程是指导叶中心高程：式中w ∇是尾水位s H 是吸出高度、0b 是导叶高度第二部分 发电机的选型 一、 发电机的外型尺寸。