水轮机型号选择根据水电站的水头变化范围36.0m~38.0m,在水轮机洗力型谱表3-3，表3-4中查出适合的机型有HL240和ZZ440两种，现将这两种水轮机作为初选方案，分别求出有关参数，并进行比较分析。

一）HL240型水轮机方案的主要参数选择 1).转轮直径D1计算查表3-6和图3-12可得HL240型水轮机在限制工况下的单位流量Q '1= 1.24 s m3效率m η=92%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q '1=Q M'1=1.24s m 3 上述的 Q '1，η和额定出力r N =kw kw N gr gr 40816%984==万η r H =36m1D =η2\3181.9Hr Q Nr'=92.03624.181.9408162\3⨯⨯=4.109 m 选用与之接近而偏大的标称直径 D1=4.5m 2) 转速n 计算查表3-4可得HL240型水轮机在最优工况下单位转速M n 10'=72min r ,初步假定10n '=M n 10'将已知的10n '和加权平均水头av H =36m, 1D =4.2m代入 n=965.4367211=⨯='D H n min r 故选用与之接近而偏大的用步转速n=100min r3) 效率及单位参数修正查表3-6可得HL240型水轮机在最优工况下的模型最高效率为M m a x η=92% 模型转轮直径为M D 1=0.46m 根据式（3-14），求得原型效率 %9.945.446.0)92.01(1)1(15511max max =--=--=D D M M ηη则效率修正值为 %9.2%92%9.94max max =-=-=∆M ηηη 考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η∆值中减去一个修正值ζ=1.3则可求得效率修正值η∆=1.6%得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 %6.1%92max max +=∆+=ηηηM =93.6%%92%6.1%4.90=+=∆+=ηηηm故与上述假定值相同单位转速的修正值按下式计算%3%87.01max max 101〈=-=''∆M Mn n ηη 按规定单位转速可不加修正 同时单位流量Q '1也可不加修正 有上述可见%92=η'='M Q Q 11'='M n n 1010是正确的， 那么上述计算及选用结果1D =4.5m n=100min r 也是正确的。

4)工作范围的检验在选定1D =4.5m n =100r ／min 后，水轮机的'max 1Q 及格特征水头相对应的'1n 可计算出结果。

水轮机在Hr ，Nr 下工作时'1Q 即为'max 1Q 故24.1034.1%9236365.481.940816D 9.18Nr 22max 11〈=⨯⨯⨯⨯=⨯='ηHr Hr Q 则水轮机的最大引用流量为：63.125365.4034.1D 22max 1max 1=⨯⨯==Hr Q Q s m 3与特征水头max H ，min H ，r H 相对应的单位转速为00.73385.4100max 1min 1=⨯=⨯='H D n n min r17.77345.4100min 1max 1=⨯=⨯='H D n n minr75365.410011=⨯=⨯='r r H D n n min r在HL240型水轮机模型综合特征曲线图上分别绘出'max 1Q =1034S L min max 117.77r n ='和min min 100.73r n ='的直线，如图3-34所示由图可见，由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了特性曲线的高效率区，所以对于HL240型水轮机方案，所选定的参数1D =4.5m n =100r ／min 是合理的。

5).吸出高度s H 的计算由水轮机的设计工况参数，'r n 1=75min r ，'max 1Q =1034S L ，在图3-24上可查出相应的气蚀系数σ=0.15，并在图2-26上查得气蚀系数的修正值约为σ∆=0.032，由此可求出水轮机的吸出高度为H H S )(90010σσ∆+-∇-==m m 0.4281.336)032.015.0(90015010-〉=⨯=--可见，HL240型水轮机方案的吸出高度满足电站要求 6).安装高程∇10.15425.4365.0281.315020=⨯++=++∇=b H z S w s m 二）ZZ440水轮机方案的主要参数选择1).转轮直径1D 计算由表可知，ZZ440型转轮限制工况的单位流量Q '1= 1.65s m3，最优工况的n '10=115min r 。

根据本电站的具体条件H s ≥—4，则允许的最大气蚀系数值为HH S -∇-=90010σ—σ∆= 72.0352.0032.036490015010〈=-+-在满足-4m 吸出高度的前提下，从图3-16中科查出选用工况点（35.0,115min 10=='σr n ）处的单位流量'1Q =1030SL 同时可查的该工况点的模型效率%2.88=M η并据此假定水轮机的效率为92%将η,,,1'Q H N r r 各参数代入式（3-31）可得1D =η2\3181.9Hr Q Nr '=92.03603.181.9408162\3⨯⨯⨯=4.5m 选用标称直径1D =4.5m 2) 转速n 计算 n=33.1535.436115110=⨯='D H n av min r 选用与之相近而偏大的同步转速n=166.7min r 3).效率及单位参数修正对于轴流转浆式水轮机，必须对其模型综合特性曲线图上的每个转角ϕ的效率进行修正。

当叶片转角为ϕ时的原型水轮机最大效率可用下式计算)H 7.03.0)(1(110M 511max max H D D M M +--=ϕϕηη根据表3-7知M D 1=0.46m, M H =3.5m,并已知1D =4.5m,H=36m, 代入上式可算得max ϕη=0.651（1-M max ϕη）叶片在不同转角ϕ时的M max ϕη可由模型综合特征曲线查出，从而可求出相应ϕ值的原型水轮机的最高效率max ϕη。

当选用效率的制造工艺影响修正值ζ=1%时，即可计算出不同转角ϕ时效率修正值ϕη∆其计算结果表3-8ZZ440型水轮机效率修正值计算表由表3-7查得AA440型水轮机最优工况的模型效率为ηϕmax=89%，由于最优工况接近于ϕ=00 等转角线，故可采用ϕη∆=2.9%作为其修正值，从而可得原型最高效率为M max η= 89%+2.9%=91.9%已知在吸出高度-4m 限制的工况点（1030= ,1151min 10'='Q n r ）处的模型效率为%2.88=M η，而该工况点处于ϕ=+010和ϕ=+015等转角线之间，用内插法可求得改点的效率修正值为ϕη∆=3.14%，由此可得该工况点的原型水轮机效率为η=88.2%+3.14%=91.34%（与上述假定的92%相近）由于''∆Mn n 101=1M max max -ϕϕηη=1899.91-=1.62〈3.0%，故单位转速可不作修正，同时单位流量也可以不作修正。

由此可见，以上选用的1D =4.5m, n=166.7min r 是正确 4).工作范围的检验在选定1D =4.5m, n=166.7min r 后，可求出水轮机的'max 1Q 及各特征水头相对应的'1n 值。

s m Hr Hr Q 322max 1034.1%9236365.481.940816D 9.18Nr 1=⨯⨯⨯⨯=⨯='η 则水轮机的最大引用流量为63.125365.4034.1D 22max 1max 1=⨯⨯==Hr Q Q s m 3与特征水头max H ，min H ，r H 相对应的单位转速为69.121385.47.166max 1min 1=⨯=⨯='H D n n min r65.128345.47.166min 1max 1=⨯=⨯='H D n n min r03.125365.47.16611=⨯=⨯='rr H D n n min r在440zz 型水轮机模型综合特征曲线图上分别绘出'max 1Q =1034SLmin max 165.128r n ='和min min 169.121r n ='的直线，如图3-34所示由图可见，由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了特性曲线的高效率区，所以对于440zz 型水轮机方案，所选定的参数1D =4.5m n = n=166.7min r 是理的5）.吸出高度s H 的计算由水轮机的设计工况参数，'r n 1= 03.125min r，'max 1Q =1034S L ，在图253-上可查出相应的气蚀系数σ= 34.0并在图2-26上查得气蚀系数的修正值约为σ∆=0.032，由此可求出水轮机的吸出高度为H H S )(90010σσ∆+-∇-==m m 0.456.336)032.034.0(90015010-〉-=⨯+-- 可见，440zz 型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。

6）.安装高程∇根据《水电站》式（2-36）立轴轴流式水轮机1s w s Z H xD =∇++=150-3.56+0.3690×4.5=148.1m三）两种方案的比较分析技术性能比较①两水轮机模型的使用水头范围均满足水电站的水头变化范围。

HL240水轮机最高效率为%9.94=η；ZZ440水轮机最高效率为%7.92=η。

显然HL240水轮机效率较高。

②HL240水轮机的气蚀系数为σ=15.0, 吸出高度为s H =-281.3； ZZ440水轮机的气蚀系数为=σ34.0, 吸出高度为=S H -3.56； 比较可知HL240气蚀系数小，吸出高度大。

③安装高程∇HL240安装高程∇=154.10m；ZZ440安装高程∇=148.10m；经综合比较选择HL240型水轮机。