水电站设计论文范文

水电站设计论文篇1

关键词：小水电站；设计；经验

1水轮机的选择

水轮机是水电站一个十分重要的设备，水流的动能和势能转换成机械能就是通过水轮机来实现的。水轮机选择合理与否，直接影响到机组的效率和运行的安全性、经济性。

1.1机组台数的选择

农村小水电站机组台数与电站的投资、运行维护费用、发电效益以及运行人员的组织管理等有着密切的关系。通过多年设计和运行经验表明：农村小水电站机组台数一般为1～4台，且型号应尽量相同，以利于零部件通用和维修管理方便，其中每座电站2台机组居多。

1.2水轮机型号的选择

水轮机型号的选择合理与否，直接影响到水轮机的运行效率、汽蚀和振动等。选择型号时，既要考虑水轮机生产厂家的技术水平和运输的方便程度，又要确保水轮机常处于较优的运行工况，即尽量处于水轮机运转特性曲线图的高效区。尤其是机组运行时，水头的变化不要超过水轮机性能表的水头范围，否则会加剧水轮机汽蚀和振动，降低水轮机效率。

1.3机组安装高程的确定

水轮机的安装高程不能超过水轮机允许的最大吸出高度，否则会引起水轮机转轮的汽蚀、振动等不良现象，因而缩短机组的运行寿命。

（1）卧式机组：安=Z下+hs-/900-D/2

（2）立式机组：安=Z下+hs-/900

式中Z下——尾水渠最低水位（m）；

hs——水轮机理论吸出高度（m），查水轮机应用

范围图及hs=f(H)曲线；

D——水轮机转轮直径（m）；

——水电站厂房所在地的海拔高程（m）。

为了消除或减轻水轮机汽蚀，可将计算出的安降低0.2～0.3m确定安装高程。

2电气主接线的拟定

小水电站的电气主接线是运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据之一。农村小水电站装机容量往往有限，一般装机台数不超过4台，相应电站的电压等级和回路数以及主变的台数都应较少。考虑到小水电站（尤其是单机100kW以下的微型电站）的机电设备供应比较困难，运行和管理人员的文化、业务素质普遍较差，从进站到熟练掌握操作、检修、处理故障及优化运行等也有一个过程。因此，农村小水电站的电气主接线在满足基本要求的前提下，应力求采用简单、清晰而又符合实际需要的接线形式。

对于1台机组，宜采用发电机—变压器组单元接线；对于2～3台机组，宜采用单母线不分段接线，共用1台主变；对于4台机组，宜采用2台主变用隔离开关进行单母线分段，以提高运行的灵活性。

3电气测量及同期装置

并入电网运行的小水电站电气测量应包括：三相交流电流、三相交流电压（使用换相断路器和1只电压表测量三相电压）、有功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能、励磁电流和励磁电压等的监视和测量。发电机的测量、监视表计、断路器、互感器及保护装置等装在控制屏上（发电机控制屏）；电网的表计、断路器、同期装置等装在同期屏上（总屏）。

4保护装置

农村小水电站主保护装置的配置应在满足继电保护基本要求的前提下，力求简单可行、维护检修方便、造价低及运行人员容易掌握等。

4.1过电流保护

单机750kW以下的机组，可以采用自动空气断路器的过电流脱扣器作为过流及短路保护，其动作整定值可以通过调整衔铁弹簧拉力来整定，整定值一般为发电机额定电流的1.35～1.7倍。为了提高保护的可靠性，还可采用过流继电器配合空气断路器欠压脱扣器作过流及短路保护，继电器线圈电源取自发电机中性点的1组（3只）电流互感器，继电器动作值亦按发电机额定电流的1.35～1.7倍整定。

原理：当发电机出现短路故障时，通过过流继电器线圈的电流超过其动作值，过流继电器常闭接点断开，空气断路器失压线圈失电而释放，跳开空气断路器主触头，切除故障元件——发电机。

4.2欠压保护

当电网停电时，由于线路上的用电负荷大于发电机容量，此时电压大幅度降低，空气断路器欠压线圈欠压而释放，跳开空气断路器，以防电网来电造成非同期并列。

4.3水阻保护

当发电机因某种原因(如短路、长期过载、电网停电等)突然甩负荷后，机组转速会迅速升高，这种现象叫飞逸。如果不及时关闭调速器和励磁，可能造成事故。一般未采用电动调速的农村小水电站可利用三相水阻器作为该保护的负荷。

水阻器容量按被保护机组额定功率的70%～80%左右考虑。如果水阻容量过大，机组甩负荷瞬间，将对机组产生较大的冲击电流和制动力，影响机组的稳定，严重时可能造成机组基础松动。反之，如果水阻容量过小，达不到抑制机组飞逸转速的目的。水阻器采用角钢或钢板制成三相星型、三角型均可。

对于单机125kW及以下的电站，水阻池内空，以长为机组台数×（0.7～1）m，宽为（0.7～1）m，深为0.6～0.8m为宜，同时考虑机组容量大小，应在短时间内（如3～5min）不致于将池中的水煮沸。

在调试水阻负荷大小时，应在水中逐渐施加水阻剂，调试水阻负荷，直到达到要求为止。

4.4变压器过载、短路保护

变压器高压侧采用跌落式熔断器（或SN10-10型少油断路器）作过载、短路保护。运行经验表明，额定电压为6～10kV的跌落式熔断器只能用在560kVA及以下的变压器,额定电压为10kV的跌落式熔断器只能用在750kVA及以下的变压器。当变压器容量超过750kVA时，应采用油断路器。跌落式熔断器熔丝按下列公式选择：

当Se＜100kVA时，熔丝额定电流=（2～2.5）×高压侧额定电流；当Se≥100kVA时，熔丝额定电流=（1.5～2）×高压侧额定电流。

4.5变压器的防雷保护

水电站设计论文篇2

阿勒泰二级水电站位于新疆阿勒泰地区克兰河上，为引水式电站，1982年建成发电。原方案设计上游水位936m，下游水位883.6m，水泥管直径1.2m，长度222m。压力管一管二机，岔管直径800mm。前池有市自来水公司的取水口，尾水出口是T型。电站总装机容量为4×800kW，水轮机型号为HL220—WJ—50，设计水头50m，最小水头49m，最大水头52m，额定出力870kW，设计流量2m3/s，额定转速1000r/min，飞逸转速2040r/min，机组利用小时数6846h，保证出力600kW。发电机型号为SFW118/44—6，额定功率800kW，额定电压6.3kV，额定电流91.7A，额定转速1000r/min，满载励磁电压38V，满载励磁电流330A，绝缘等级为B级，频率50Hz，相数为3相，功率因数0.8(滞后)，定子接法为Y型。机组整体结构为三支点结构，水轮机通过联轴器与发电机连接。

2二级水电站存在的问题

(1)电站自建成投运以来，引水渠道长4.56km，基本沿山坡布置，临外坡为悬空状态，采用填方渠道，其中2.5km渠道渗漏严重，每年都要大、小维修多次，维护费用较大，发电效率低。(2)电站压力钢管为覆土埋设，内径1.2m，长186m，受当时技术、工艺水平的制约，防腐处理措施不够，锈蚀严重，经现场实测局部厚度仅为8mm，比原设计12mm锈蚀3～5mm。由于年久失修，在20世纪90年代，3、4号机组压力管道曾出现过爆管现象，给电站的安全运行带来了一定的隐患。(3)尾水渠采用T型，长度为300m。由于多年疏于维护，尾水渠产生了淤积，致使电站运行尾水位抬高，降低了有效使用水头，影响了机组出力。(4)原水轮机型号为HL220—WJ—50，套用定型产品，不能满足电站水工设计要求，存在机型老化、运行工况严重偏离、制造工艺落后等(机组实际出力700kW)一系列问题，造成水轮机气蚀严重、效率低下、振动噪音大、出力不足。(5)由于地域关系，河道泥沙含量较大，水轮机蜗壳、导叶、顶盖、底环等过流部件磨损严重，经测量蜗壳局部厚度仅8～9mm，比原设计少4～5mm。密封结构未考虑多泥沙河流运行的实际情况，漏水量大，无法正常使用。(6)机组制动方式为老式单侧人工手动操作，无法满足安全运行的需求。(7)原电机设计、工艺水平落后，机组绝缘等级为B级，电机绝缘等部件已接近使用年限，存在较大的安全隐患。

3二级水电站技术方案设计的选择

根据水工建筑目前现状和河道来水量水文资料以及上、下游流量变化情况，经复核计算，确定对水轮机、发电机等部件进行系统改造，使原机组单机容量从700kW提高到900kW，发电量提高29%左右。

3.1机组参数的选

根据电站实测参数，阿勒泰二级电站毛水头为52.4m。考虑到本次改造水工部分的改进，水头与流量均有一定的富余，新机组设计水头按51m、引用流量按2.5m3/s进行设计计算。改造时充分考虑了电站吸出高度、引用流量、结构尺寸、布置形式、水力参数等各项技术指标的匹配性(见表1)。

3.2水轮机改造

根据电站现有水力参数，适合本次电站改造用的转轮有D74、A551、D41、A616等。通过对比，A616机组具有效率高、气蚀性能好、超发能力强、运行范围大等特点，故推荐采用A616转轮。(1)电站水工建筑前期改造升级完后，水头及流量均比以前有所增加，本次新转轮制造在满足现有结构尺寸空间的前提下，通过选用性能优良的模型转轮达到了增容增效的目的;新转轮在选型上留有较大的余量，没有过于追求水轮机效率，采用效率修正－2%，可保证增容出力要求。(2)针对电站泥沙含量较大的问题，转轮叶片及下环采用性能优良的0Cr13Ni5Mo不锈钢材料制作，并在转轮上冠处开设减压孔以减小推力轴承所承担的水推力。(3)机组尾水部分采用无尾水接管结构，通过变径尾水弯管直接与尾水锥管进行连接，减少了电站的改造费用。(4)蜗壳、导水机构、密封等部件重新进行制作。顶盖、底环及导叶配合部位加设不锈钢抗磨板，提高其抗磨蚀能力。导叶轴承套采用新型高分子材料制作，该轴承使用温度为－50～110℃之间，老化寿命大于50a，最大静载荷可达70MPa，具有耐磨程度高、承载能力大、拆装方便等特点。(5)由于电站泥沙含量较大，密封磨损严重，本次改造密封采用间隙、迷宫加盘根的多密封结构，有效地控制了机组漏水量(见图1)图1密封改造示意(6)刹车装置采用油刹方式，通过制动器与调速器之间的管路连接，实现对机组的制动。

3.3发电机改造

(1)更换定、转子线圈。线圈按F级制作，原B级允许温升80K，F级为105K。另外，通过更换绝缘材料，提高发电机绝缘耐热温度，达到增容改造的目的。(2)定子线圈双层叠绕组结构，F级绝缘，导线采用单丝双膜优质薄膜自粘性铜扁线(原机组采用玻璃丝线)，对地绝缘为环氧云母带连续绝缘，并经热模压成型，再经防电晕工艺处理;整体机械强度好，绝缘性能优良，增加了定子线圈匝间可靠性，满足了电站的使用要求。(3)原发电机型号为SFW118/44—6，通过计算定子线规可放大8%，转子线规可放大9%，如此一来，可有效降低电机温度，以达到增加容量的目的。(4)转子线圈重新制作时，采用F级绝缘材料，线圈用扁铜带绕制而成，匝间用环氧坯布绝缘，首末匝用云母带及无碱带加强绝缘，然后与上下绝缘板热压成一个整体。(5)通过更换电机定、转子线圈后，发电机可在原出力基础上增加10%～15%左右。

4结语

阿勒泰二级水电站改造方案设计后，电站出力由2800kW扩大至3600kW，效率由85%提高至93%，新增发电量1370万kW，为电站带来了较好的经济效益。

水电站设计论文篇3

关键词：水资源；工程；论证

中图分类号：T V213 文献标识码：A

水资源论证是指依据江河流域或者区域综合规划以及水资源专项规划，对新建、改建、扩建的建设项目的取水、用水、退水的合理性以及对水环境和他人合法权益的影响进行综合分析论证的专业活动。山区小型水电站工程水资源论证有其特有的特点，与平原地区相比，对建设项目取水地点、取水量、用水环节、取水和退水可能给区域水环境带来的影响等方面有着不同的特点。

1 工程背景

2 建设项目所在区域水资源状况及其开发利用分析

2.1 水文

干峡河以上无水文测站。由于本次设计收集到巫溪站水文测站的基本资料，因此，选用巫溪站作为本工程水文计算的参证站。经计算，巫溪站径流深为1042mm。

2.2 水资源量

2.3 水质状况

根据《重庆市水功能区划报告》，干峡河流域水质较好，为Ⅰ-Ⅱ类。瓦淌河水库电站工程所在干峡河范围内，其水质满足电站工程取水水质要求。

2.4 水资源开发利用情况

巫溪县水力资源十分丰富，流域面积大于100km2的干支流共12条，水量充沛，落差集中，开发利用条件优越。全县水能资源理论蕴藏量46.2万kW，可开发量42.6万kW，己开发26.8kW，占可开发量的62.9‰。

3 取水水源论证

3.1 地表取水水源论证

根据巫溪县相关规划，瓦淌河水库电站工程规划装机规模5000kW。经计算，巫溪站径流深为1042mm。

3.2 用水量分析

3.2.1 设计保证率

重庆市巫溪县瓦淌河水库电站工程是分水河水能资源梯级开发规划的电站，具有调节能力。

3.2.2 发电水头的确定

水电站的装机容量与工程的发电引用流量、发电水头密切相关。由于瓦淌河水库电站工程属于高水头的混合式电站。经计算，本电站年加权平均水头为64.4m，根据相关规定，本电站额定水头取年加权平均水头的90%，即H净=58.00m。

3.2.3 装机容量的确定

根据本工程所处地区社会经济发展状况及用电负荷增长情况，本电站装机容量以装机年利用小数宜在3500h左右拟定。径流调节计算时，发电可用水量需扣除灌溉用水及居民生活用水，以及下游生态用水量。经计算，本电站装机规模确定为5000kW。

3.3 可供水量分析

3.4 水资源质量评价

工程地处为分水河左岸一级支流。根据《巫溪县水功能区划报告》，该河段现状水质为Ⅱ类，水质管理目标为Ⅱ类。取水水源水质是可靠的，加之水力发电对水质没有特殊要求，因此，取水水源水质能够满足拟建工程取水的要求。

3.5 取水口位置合理性分析

瓦淌河水库电站工程取水水源为分水河支流干峡河，其水量和水质均可满足工程设计取水要求。取水口位于干峡河河口上游约1.86km处，引水隧洞长约2.1km。根据以上分析，取水口位置布置合理。

3.6 取水口可靠性与可行性分析

重庆市巫溪县瓦淌河水库电站工程坝址上集雨面积234km?，流域区内植被较好，水土流失轻度。从电站大坝处的径流调节计算成果分析，电站坝址处设计引用流量为11.5m?/s，多年平均年径流总量2.438亿m3。电站按3500h的设计年运行，取水水源和水量可靠。该工程在干峡河下游设置取水口，设计取水流量11.5m3/s是可行的。

4 取水的影响分析

4.1 对区域水资源的影响

重庆市巫溪县瓦淌河水库电站工程筑坝引水，人为地改变了河道天然来水的时程分配。经分析，瓦淌河水库电站工程引水发电，对水量无损耗，不产生污染。因此，该项目取水对区域水资源量无影响。

4.2 对其他用户的影响

据调查，工程拦水坝坝址以下至电站尾水口区间河道两岸基本无取水用户。瓦淌河水库电站工程筑坝拦水，淹没面积约20hm2，均是淹没的河滩荒坡，未淹没耕地，对当地生产无影响。瓦淌河水库电站工程发电来水是在满足两岸居民生产生活用水的前提下发电的，因此，本电站的兴建对上游用水户基本不产生负面影响。

5 结语

水电站设计论文篇4

关键词：水电站 投资 贷款 比例

一、前言

对于水电站的设计方案及其整机设计问题，我们已经非常熟悉，从任务书的下达，到初步设计阶段再到最终设计阶段。我们都已经有了非常熟悉的了解。然而对于水电站的投资问题则需要考虑自有资金以及投资资金的比例问题，是一个重要的课题。需要我们相关人员引起高度的重视，以免在水电站投资贷款中出现大的问题。本文从水电站投资贷款比例分析的重要性出发，通过实际的计算，总结出水电站投资中贷款的比例。

二、水电站投资理论依据分析

要想搞清楚水电站投资中的贷款比例问题，必须从以下几个方面进行分析：水电站的年收益，水电站建设的总投资资金，水电站的年运行费用，水电站运行的折旧费用，水电站投资贷款额度以及水电站的年净收益。

1、水电站的年收益

水电站主要通过发电量来衡量水电站的年收益，这也是水电站的主要经济来源。发电量受很多方面的影响，河道的来水量和降雨量直接关系着水电站的发电量，降雨的多少以及来水量的大小导致发电量会发生较大的变化。因此在衡量年发电量的时候大都是考虑的平均发电量。水电站的运行方式影响着发电量的有效利用系数。情况不同有效利用系数取值也不同。主要有以下三种情况：

当有多年调节水库或并入大电网运行，同时电网允许全部吸收本电站的全部发电量，其发电量有效利用系数的取值一般为0.9—1.0；对于那些独立运行的电站，发电量有效利用系数取值一般为0.6—0.7；对于那些一般的电站来说，发电量有效利用系数取值一般为0.8—0.85。

线损率也是其中的影响因素，所谓线损率就是发出的电量到用户输电线路的一定损耗，线损率随着输电线路的增长而增大。通常来说，一般的线损率取值一般为10%—20%。水电站本事也存在用电损耗，就是我们通常所说的厂用电率，通常情况下，我们取厂用电率为0.5%—1%。另外，电价与运行方式有着很大的关系，独立运行的电站电价较高，上网的电站就要依据目前上网电价计算。

可以通过以下数学式来进行表示：

此公式中，参数是指的有效利用系数，其值取0.8—0.85

参数是所设计的年发电量

参数是指的线损率，其值取10%—20%

参数是指的厂用电率，其值取0.5%—1%

参数是指的电价。

2、水电站建设的总投资资金

考虑那些设计完成的水电站，其总投资资金是固定的，是个固定值，这儿，我们设总投资值为。

3、水电站的年运行费用

所谓水电站的年运行费用就是我们所说的经营成本，包括水利建设项目竣工投产后每年需要支出的各种经常性费用，其中包括：工资及福利费、材料、燃料及动力费、维护费及其他费用等。

通过多年的总结，我们一般去年运行费用为总投资费用的0.02—0.035。设k1为年运行费用，为此，可以用如下数学式来进行表示：

4、水电站运行的折旧费用

水电站运行的折旧费用可以通过以下数学式来进行表示：

该式中，是我们通常所说的社会报酬率，其值取为10%

是我们通常所说的折旧年限，一般取为30年。

5、水电站投资贷款额度

通常将有息贷款占总投资的比例值作为贷款比例，用参数K表示。所以得出下式：

6、水电站的年净收益

水电站的年净收益可以通过以下数学式来表示：

三、贷款比例结论分析

可以通过下式进行说明：

该式中，是所指的贷款偿还年限

是所指的贷款年利率

是为建设时期贷款年限。

该数学式通过整理可得到如下式子：

由此可见，对于已设计完成的电站总投资和年发电量是已知的，投资时期的电价和贷款利率及贷款偿还年限也是已知的，公式中的计算参数可以在电站设计报告中查出。所以投资贷款比例可以直接计算出来。

四、总结

由此可见，通过以上的分析和论证，可以非常有效的计算出水电站投资贷款比例值，这样就会给投资带来非常大的便利，避免了一些不必要的损失。有利于水电站的有效运行。

参考文献：

[1] 杨立新,周文妍. 小水电站投资的有关问题及建议[J]. 小水电. 2006(01)

[2] 邓伟. 小水电开发建设中值得关注的生态问题[J]. 现代经济(现代物业下半月刊). 2008(03)

[3] 祖厚发. 提高水电供区供电质量的思考[J]. 中国水能及电气化. 2008(11)

水电站设计论文篇5

论文摘要：本文根据新修订的高等学校专业目录及高等职业技术教育的特点，研究了水工专业(工程水文学)和(水利水能(电)规划)的课程体系、教学内容及教材编排，提出了关于将两门课程合并及合并后的课程名称、课程教学内容和教材编排建议。

引言

水文及水利水电规划是高等学校及中等专业学校水利水电工程建筑专业(简称水工专业)重要的专业技术课之一。它除直接分析确定水利水电工程的规模指标(如正常蓄水位、装机容量等)和效益指标(如保证出力、发电量等)、工程安全和造价外，还要为水利水电工程的设计、施工及运行管理等提供正确合理的基本设计数据。据此不难看出，本课程在水工专业培养目标(从事水利水电工程勘测、规划、设计、施工及运行管理的专业技术人才)中的重要地位和作用，因而，它是水工专业必修课之一。

但从我院教学实践来看，水工专业的学生似乎并不看重该课程。通过调查发现，大部分水工专业的学生，只对相关的力学及建筑材料、建筑结构、水工建筑物、水电站和水利工程施工等课程感兴趣，而对水文及水利水电规划课程则学习积极性低，学习效果差。一般都是等到学习水工建筑物、水电站和水利工程施工课程时才认识到水文及水利水电规划课程的重要性，结果因基础不牢而捉襟见肘。再深人一层分析，造成这种教学被动局面的根本原因，一方面固然有学生认识上的问题，但另一方面，也可以说是更重要的方面，还在于课程自身存在的课程名称、教学内容及其教材编排等问题。

因此，本文试从水文及水利水电规划课程的名称、教学内容及其编排等方面进行探讨，以树立本课程的“规划”形象，提高学生学习的积极性，使本课程的教学更好地服务于专业培养目标。

1课程的合并及合并后的课程名称问题

1.1课程的合并

在高等学校水工专业的课程中，1981年以前本课程原名称为“水文及水利水电规划”，与其相应的第一轮高校统编教材是(工程水文学)(上册)和(水利水电规划)(下册)。1982年12月，原水电部在南京召开高等学校水利水电类专业教材编审委员会正副主任扩大会议，会议在审定各专业的教学计划时，一致同意将(工程水文学)和(水利水电规划)分开设课，并将后者改称为(水利水能规划)。同时，会上讨论(1983一1987教材编审出版规划)(即第二轮统编教材出版规划)时，同意将第一轮教材下册修订再版，作为水工专业(水利水能规划)课程的统编教材(该教材1986年11月由水利水电出版社出版)。

在中等专业学校水工专业课程中，本课程1992年以前合称为“工程水文学”，第一版(工程水文学)教材是1979年由水利水电出版社出版的，1986年12月出版的第二版(工程水文学)教材，在第一版的基础上作了较大修改，并增加了水库调度一章。从1992年开始，中等专业学校水工专业也相应地将其分为(工程水文学)和(水利水电规划)两门课，并由水利水电出版社分别于1992年和1994年出版了第三版(工程水文学)教材和由东北水利水电专科学校朱伯俊主编的(水利水电规划》教材。

综上所述，无论是在高等学校还是在中等专业学校，水文及水利水电规划课程都经历了由合到分的变革。根据新制定的高等学校专业目录，笔者认为，以课程合并改革为重点的新一轮的课程设置改革，必将在中、高等学校全面展开，因此，本课程的合并也势在必行。事实上，关于工程水文学与水利水能(电)规划课程的再次合并，早在1995年实行“五天工作制”时已经开始，只不过它是一种形式上的简单合并，虽然达到了压缩本课程教学时数的目的，但就我院水工专业近几年本课程的实际教学效果来看，对本课程教学质量的提高，作用不是很大。因此，有必要对本课程进行实质性的合并、重组。

再者，针对性强和实践能力强是职业技术教育最突出的特点，根据我院起草的《高等职业技术教育水利水电工程建筑专业教学计划)，课程结构由过去的基础课、专业基础课、专业课这三段式变为公共课和专门课两块式;理论教学时数与实践性教学时数之比为1:078(要求1:1)，本课程教学时数仅有70学时。因此，不可能再将工程水文学和水利水能规划分开设置为两门课，即使从教学计划角度来看也有合并的必要。

将工程水文学和水利水能规划合并，不仅是必要的，而且是可行的。可以从它们的教学任务和目的来分析。工程水文学的教学任务是使学生具有水文学的基本知识，了解水文观测的一般方法，并能搜集有关水文资料进行分析计算。即使学生具有从事中小型水利水电工程规划设计的水文计算能力，为确定水利水电工程规模和施工及运行管理规程提供所需的水文数据能力。水利水能(电)规划的教学任务则是在掌握河流水文情况的基础上，根据水文计算成果和国民经济各部门的综合利用要求，分析确定水库的兴利库容和供水效益，确定水电站的发电效益指标和反映水库水电站规模的主要参数—正常蓄水位、死水位和装机容量等，以及通过防洪调节分析确定水库的防洪特征水位和库容、溢洪道尺寸等。总之，使学生在学习工程水文学的基础上，进一步学习水利水电工程规划的基本知识、基本理论，初步掌握水利水能计算和规划的方法，为其毕业后从事水利工作打下基础。从上述分析不难看出，工程水文学知识是进行水利水能规划的基础，将两者合并是切实可行的。

1.2合并后的课程名称

关于合并后的课程名称，笔者认为可将其称为(水利水电工程规划)。这可以从本专业的培养目标和本课程的教学任务两方面加以论证。首先，从水工专业的培养目标来看，由于学生毕业后主要从事水利水电工程的勘测、规划、设计、施工和运行管理等专业技术工作，因此，参照水利工程施工、水工建筑物、水电站等专业课，将水利水电工程规划作为水工专业的一门专业课的名称是合适的。再说，水利水电工程的规划，主要是水库及水电站基本参数的选择，它关系到工程的规模和效益的大小、工程的安全和造价等问题，而且对从事水利水电工程设计、施工和管理等的工程技术人员来说，必须掌握一定的水电规划知识。因此，将(水利水电工程规划)作为(工程水文学)与(水利水能(电)规划)合并重组后的课程教材名称是恰当的。

2(水利水电工程规划)教学内容的界定

2.1界定依据

(水利水电工程规划)课程的教学内容原则上应该包含(工程水文学)和(水利水能(电)规划)两门课程的教学内容，但由于水利水电工程建设周期长、工程投资大，需要国民经济各方面协作配合的环节多，影响面广，系统性强，水利水电工程建设必须严格按勘测、设计、施工和管理的基本建设程序分阶段进行，因此，(水利水电工程规划)课程的教学内容，还应根据水利水电工程建设与规划有关的各个阶段对规划的具体要求而确定。

江河流域规划是水利水电工程建设的前提。它是在勘测和调查所得的流域社会经济情况、地形资料、河流水文资料及地质资料的基础上，对江河上特定河段以及地区的水资源进行综合利用规划，并经过各种方案的技术、经济论证比较，确定总体规划布局及河流梯级开发方案，提出实施程序及近期兴建的水利水电工程。

可行性研究是在经过审查批准的江河流域规划基础上，对推荐的建设工程项目，从技术、经济和建设条件等方面论证研究其可行性，以保证技术上安全可靠，经济上合理、能用较小投资获得较大效益。可行性研究阶段中的设计工作可以粗略一些，但对工程规模、经济效益、开发的迫切性以及技术力量的落实等问题，必须论证清楚。

初步设计是根据批准的可行性研究报告的有关工程规划对工程进行总体布置，选定主要建筑物型式和控制性尺寸，如选定合理的坝址、坝线和坝型，通过比较，选定最优的枢纽布置方案、水库的各种特征水位和库容，选择电站的装机容量、机组型号。水利水电工程管理阶段的任务是随时掌握水利水电工程中各种水工建筑物的运行情况，发现并消除隐患，确保工程安全;有计划地蓄水、泄水以及合理调度用水，充分发挥工程的综合效益;通过养护和修理使工程经常处于良好的工作状态，延长工程的使用年限，根据国民经济发展的需要，对工程进行改建或扩建，使之发挥更大的经济效益。所以水利水电工程的管理不仅是工程管理部门的工作，也是规划设计部门的工作。

2.2《水利水电工程规划》的教学内容

从上述水利水电工程建设各阶段的情况来看，(水利水电工程规划)课程的教学内容应包括:江河流域规划—水资源的综合利用、河流与流域、水利枢纽与梯级开发、水文资料的收集与分析;水库规划—水库地形特性、水库的特征水位和库容、水库水量损失及淤积、淹没、浸没等问题，用水特性与用水资料，设计保证率与设计标准，设计年径流量、年输沙量和设计洪水分析推求，兴利库容和防洪库容的计算，水库死水位、正常蓄水位和防洪特征水位的选择确定;水电站水能规划—水能利用原理与开发方式，水能计算，电力系统负荷图与容量组成，水电站装机容量及运行方式确定;施工导流规划—施工导流标准，施工设计洪水与施工水文预报;水库调度规划—水库防洪调度图、灌溉调度图和发电调度图编制等等。

3关于(水利水电工程规划)教材编排问题

3.1《工程水文学》与(水利水能(电)规划)教材体系

教材质量直接影响课程教学效果。《水利水电工程规划)教材应紧密结合专业要求，打破(工程水文学)和(水利水能(电)规划)的教材体系，通过删节、补充和调整，建立新的教材体系。为此，首先要了解清楚(工程水文学)和(水利水能(电)规划)的教学内容编排情况。(工程水文学》教材是以水循环及径流形成过程、水文统计的基本知识与方法、设计年径流及设计洪水的推求、降雨径流分析、水文预报等为主要内容;同时扼要讲述水文测验及水文资料收集、河流泥沙等方面的知识。高等学校教材是按以学时编写的，全书共十二章，依次为绪论、水循环及径流形成、水文测验及水文资料收集、水文统计的基本知识及方法、年径流分析与计算、由流量资料推求设计洪水、降雨径流分析、由暴雨资料推求设计洪水、小流域设计洪水计算、可能最大暴雨与洪水、河流泥沙计算、水文预报。中等专业学校教材除无水文预报一章外，其它内容与高等学校教材基本一样，只是将可能最大暴雨与洪水、降雨径流分析分别并人小流域设计洪水计算和由暴雨资料推求设计洪水两章中，因而全书只有九章。

(水利水能规划)是按42学时编写的，全书包括绪论、水资源的综合利用、兴利调节、洪水调节、水能计算及水电站在电力系统中的运行方式、水利水能经济计算、水电站及水库的主要参数选择、水库群的水利水能计算、水库调度等八章。(水利水电规划)则是按54学时编写的，全书分为绪论、水利水电规划所需的基本资料、水库兴利调节计算、水库防洪调节计算、水能计算、电力系统中的水电站主要参数选择、水库调度等六章。

3.2(水利水电工程规划)教材编排建议

根据(水利水电工程规划)课程的教学内容和教学任务的要求，其教材的编排既要有利于教学，又要有利于学生对水利水电工程建设程序的认知。据此，笔者试提出(水利水电工程规划)课程教材的编排建议如下:

3.2.1绪论含我国的水资源及利用，我国水利水电建设的成就与展望，水利水电工程的规划程序，水利水电工程规划的教学内容和任务。

3.2.2水资源综合利用规划含水资源的综合利用与水利事业，河流与流域，与江河流域规划。

3.2.3河流水文含水文学与水文测站，降水的观测与流域平均降雨量计算，蒸发与下渗，径流的形成及表示方法，水文循环和水量平衡，江河水位、流量、泥沙观测及资料整理，水文资料的收集来源。

3.2.4(水利水电工程规划)所需的基本资料含径流调节，水库兴利调节分类，水库调洪作用，设计保证率与用水资料，防洪设计标准分类、选择，泄流方式及泄洪资料，水库地形特性，水库的特征水位和库容，水库的淤积淹没和浸没等。

3.2.5水文资料统计分析方法含统计分析的任务和方法，现行水文频率计算方法—适线法，相关分析方法。

3.2.6设计年径流推求含年径流及其变化特性，具有长期、短期和缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内分配推求方法。

3.2.7设计洪水推求含由流量资料推求设计洪水，由暴雨资料推求设计洪水，小流域设计洪水推求，可能最大洪水推求简介。

3.2.8水库兴利规划含兴利计算原理，死水位的确定.年调节水库兴利库容和调节流量的计算，多年调节水库兴利库容　的计算简介。

3.2.9水库防洪规划含调洪计算原理，无闸门控制的水库调洪计算方法(列表，试算法、半图解法、简化三角形法)，有闸门控制的水库调洪计算方法。

3.2.10水电站水能规划含水能计算的内容和方法，无调节、日调节和年调节水电站的保证出力、保证电能计算，多年平均年发电量的计算。

3.2.11水库及水电站主要参数的选择含电力系统的负荷与容量组成，水电站装机容量的选择，以发电为主的水库特征水位的选择。

3.2.12施工导流规划含施工导流标准，施工设计洪水推求，施工水文预报。

3.2.13水库调度规划含水库调度的意义，水库的兴利调度图、防洪调度图和发电调度图的编制方法，水库的优化调度简介。

参考文献

①吴明远、磨道江、叶守泽合编.工程水文学.水利电为出版社，1986.

②周之豪、沈甘源、施熙灿、李惕先.水利水能规划.水利电力出版社，1986

③广西水电学校丁炳冲主编.工程水文学.(第三版).水利电力出版社，1994，

④东北水利水电专科学校朱伯俊主编.水利水电规划.水利电力出版社，l992.

水电站设计论文篇6

关键词：农村水电站；水轮机组；增效扩容；措施

中图分类号：U665.12 文献标识码：A

1 概述

河北省境内农村水能资源总的技术可开发量为1205.98MW，主要分布在太行山、燕山山区的50个县中，水能资源相对集中。截止2008年底，全省共建成小水电站229座，总装机容量365458kW，全年发电量达到38428万kW.h，占全省水能资源技术可开发量的30.3%。1995年以前建成投产的水电装机容量为149384kW，占全省总装机容量的40.9%，这些电站经过几十年的运行，普遍存在设备设施老化，技术落后和超期服役的问题，部分电站甚至面临报废停产的可能，急需进行技术改造。

为了指导增效扩容改造项目的建设和管理工作，水利部农村水电及电气化发展局和水利部农村电气化研究所《农村水电增效扩容改造项目建设与管理》。笔者有幸参加了河北省农村水电站增效扩容设计工作，就实际设计工作中采取的主要措施简要论述。

2 农村水电站存在的问题

2.1 机组主要性能参数与电站运行参数不匹配

由于水电站建站时的客观条件，存在“有站找机”或“有机找站”现象；早期水轮机模型转轮型谱提供各水头段所选用的转轮型号较少，很多小型水电站只能“套用”相近转轮型号；技术力量薄弱，农村水电站的额定水头、额定转速或水轮机转轮直径选择不当；水库调度原则和灌渠运用制度发生较大改变等多种原因，致使机组主要性能参数与电站运行参数不匹配。

2.2 设备老化，发电效率降低

建成于九十年代前的电站，经过多年运行后，水轮机磨蚀严重、容积效率降低；发电机、变压器等一次设备绝缘老化，辅助设备、二次设备等技术落后，可靠性下降；闸门、蝶阀等金属结构锈蚀漏水、操作不灵活等问题普遍存在，致使电站水能利用率下降，不能确保安全运行。

2.3 水工建筑物失修，安全隐患增多

早期建成的水电站，水工建筑物大多超期服役，尤其是引水式水电站，拦河坝、渠道、前池、尾水等水工建筑物渗漏、坍塌、淤积严重，糙率过高等问题，导致电站净水头下降，水能利用率降低，特别是在汛期大流量运行条件下，存在着严重的安全隐患。

2.4 技术管理落后，自动化水平低

电站运行技术管理落后，监控、操作、记录等自动化管理程度低，运行调度动作不可靠，无论是响应速度还是调节性能都无法满足电网调度和安全生产的要求。缺乏以计算机监控保护技术为主的控制保护设备。所用控制元器件均为淘汰的旧式控制元器件，备品备件很难从市场或厂家购到，维护维修困难。电站技术人员信息相对封闭，观念较为陈旧，缺乏必要培训，许多先进的技术管理经验和经济实用的新技术、新设备、新材料得不到推广应用。

3 农村水电站效扩容改造目标和原则

农村水电站增的目标是提高能效、增加发电量和提高电站安全。增效扩容改造需进行全面分析论证，针对电站存在问题制定增效扩容改造方案，并从经济、安全、环境等方面进行综合论证，保证改造获得最大的经济、社会和环境效益；因地制宜，充分利用水电站原有设备和设施；积极采用成熟的新技术、新工艺、新材料，严禁使用明令淘汰或禁止使用的高耗能、污染环境的产品；改造后电站的能效有明显提高。

农村水电站的增效扩容改造，必须贯彻先进性、经济性、合理性、和特殊性。针对各个农村水电站的实际情况，进行不同的增效扩容优化设计。

4 农村水电站增效扩容改造措施

多数小型水电站的技术改造以水轮发电机组的改造为主。在增效扩容改造设计中，一般采取以下几种方式：

4.1 对于实际流量、水头与原设计变化不大，而水轮机性能落后、设备陈旧的水电站，可采用更新设备的方式，提高水轮机的运行效率，增加年发电量。例如：河北省临城县临城水库水电站是临城水库坝后式电站。电站现装机1×250+2×125kW，最大净水头14.30m，最小净水头8.21m，设计净水头10.75m，最大引用流量4.56m3/s，最小引用流量1.09m3/s，电站1995-2006年平均年发电量为61.964万kW·h，自2007年以来由于机组设备损坏严重已不能开机发电，根据现有运行资料计算，改造后多年平均年发电量可达到85.11万kW·h。

4.2 对于流量、水头比原设计增大了的农村水电站，应采取增容的改造方式。应根据电站实际运行流量和水头增大的实际情况，选用合适的水轮机组，额定转速应结合水轮发电机的增容方式确定，应使水轮机组在高效区运行。例如：东石岭水电站位于河北省沙河市东石岭村西南澧河支流渡口川上，总装机容量2×320kW，装设两台HL260-WJ-60型水轮机，配套TSWN99/37-10型水轮发电机，电站原设计水头20m，最大水头29m，最小水头7m，实际平均年发电量为36.06万kW·h；由于水库建设时提高了标准，致使电站最高水头低于实际最高水头约11.1m（1#机）和15.1m（2#机），增容改造后总装机容量为2×400Kw，装设两台HLA616-WJ-60型水轮机，配SFW400-10/990型水轮发电机，改造后多年平均发电量可达到135.95万kW·h。

4.3 对于流量、水头比原设计减少了的水电站，可采取减容的改造方式。即根据水电站的实际运行流量和水头，减小水轮机组的额定输出功率，降低其额定水头，将水轮机组调整到其运转高效区内运行，以增加年发电量，提高运行效率。

增效扩容改造的实施过程中，对水轮机组进行改造的同时，应对电站主要电气设备进行相应的改造，如发电电压设备、厂用电设备、升压变电设备、电缆等电气一次设备及励磁装置；为提高电站的自动化控制水平，增加相应微机监控系统。

结语

农村水电站的增效扩容技术改造，不仅仅是在原有的基础上以新换旧，而是一个优化再创造的工作。我们应明确目标，认真规划，结合我省目前农村小水电站的实际情况，充分利用已成熟的科研成果，因地制宜地进行机组增效扩容技术改造，确保农村水电站的高效率、高质量和安全可靠的运行，以促进我省农村水电站事业的健康繁荣发展。

参考文献

[1]陆大为，林环兴.小型水电站增容改造的体会.中国农村水利水电，2007（03）.

[2]王俊清.南河门水电站技改增容.中国农村水利水电，2012（08）.

[3]唐红.小型水电站技术改造中应注意的几个问题[J].甘肃水利水电技术，2006（01）.

水电站设计论文篇7

关键词：变电站;土建设计;要点分析

中图分类号：TU271.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）06-0162-02

随着建设加强智能电网的进程不断深入，我国投入大量资金进入变电站的升级和改造，变电站土建工程日益增多。变电站土建设计是一个复杂的系统工程，从前期选址、可行性研究到初步设计、施工图设计到后期施工都需要充分预估，并将防火问题、防噪音问题等变电站土建设计的特殊问题考虑在内。下文将对变电站土建设计的要点进行详细分析和阐述。

1 变电站土建设计阶段的要点

变电站土建的设计阶段，主要有下面几个要点，其设计主要有三个，即前期准备、初步设计，还包括施工图纸设计，具体示意图如图1所示。

1.1 变电站土建设计前期准备阶段

1.1.1 前期选址

对于选择变电站的建设地址来说，首先应确定负荷中心在变电站中的位置，然后对负荷分布、城乡规划进行综合性的考虑，合理调整网络结构，尽可能不占或少占农业耕地，降低土石方的使用量，尽量选择使用价值较低的劣地或荒地建站。

对于初步确定的变电站地址，要从下面几个方面进行综合性的分析：

①变电站选址应遵循节约用地的原则，选择土地使用价值较低的位置建站，因此，变电站多离城市中心较远，要考虑交通运输是否能够满足变电站日常需求。

②变电站选址应充分考虑城市建设的整体规划，不能占用公路、铁路等线路。

③变电站的建设，应考虑是否与周围环境相适应，不能随意建在机场、游览区以及军事要地附近，须经有关部门批准。

1.1.2 可行性研究

变电站建站位置一经确定，须经有关审查部门的批复，然后对审核通过的站址建设方案进行详细的分析和论述，着重解决对项目是否可行的论证，这是变电站开展土建设计中的首要条件，可行性研究阶段主要进行的工作是论证占地规模、地基处理措施、土地的利用和居民拆迁等问题。

①占地规模，为了设计达到规范要求，力图日后运营维护的便利，各类型变电站设计方案，大多数都有着一套标准，但是基于我国紧张的土地资源状况，变电站的建设，只能在标准化基础上，根据当地实际对设计方案进行优化。

②对于地基的处理，以及地下隐蔽设备问题，要在可行性研究阶段，具体问题具体分析，通过评价建站地址稳定性的方案，判断和评估地址周边区域是否存在不良地质，如溶洞、滑坡等，并制定防范措施。

③经济作物、林木的拆迁补偿问题，变电站开工后，需要占用较大的土地，因此不可避免的涉及土地征用、拆迁补偿，要进行详尽的收集和分析，以利于在后期工作阶段，能够计算出合理的费用。

1.2 初步设计阶段

变电站可行性研究批复之后，即可着手进行初步设计。以下对此阶段设计所涉及的几方面做简单介绍。

1.2.1 变电站的总平面布置设计

应按照国家有关规范，遵循电力系统规程，优化道路运输，着力于引接、进出线位置，关注安全距离，对已确认规模的建筑物进行合理安排，尽可能少占平面用地。

1.2.2 竖向布置设计

可分为阶梯式和平坡式两种布置方式，需要重视的是，无论使用何种方式，都要本着平衡填挖方量的原则，尽量减少平整填挖量。

1.2.3 建筑结构

变电站的建设应严格遵从国家建筑规范，为达到抗震、承载力的要求，当建筑物高度高于3.6 m时，必须采用钢筋混凝土结构，而且建筑物构架和支架也必须采用钢结构，建筑物若低于此高度，可采用砖混结构。

1.2.4 地基处理

变电站工程耗资巨大，站内电气设备一般体型较大，占用地基多，因此，就基础选型来说，设计人员应根据经济性的原则，结合难易度等方面进行全面的分析，进而选择地基处理的最佳方案，以达到经济性和技术性的双赢。

1.3 施工图设计阶段

施工图设计应在初步设计之后加快进行，其根据国家有关标准和规范要求，在已批复的方案基础上，遵循初步设计审查明确的范围要求进行设计。为确保变电站实现建筑规格要求，以及提高土建项目施工图质量，要有效把握施工图的设计，可从以下三种措施着手，以提高施工效率：

①认真核实已有的资料、尺寸，经确认无误，才能进行下一步的设计。

②建立和完善各专业资料共享制度，避免因沟通不畅而产生问题。

③变电站土建施工过程中，设计人员和相关部门应该加强沟通和交流，并制定科学合理的变电站工程施工反馈制度。

2 变电站土建设计优化方案

2.1 变电站站址方案的比较及选择

分析上述情况之后，经过认真比对多个参选方案，有关专家初步评估这次方案的可行性。在评估过程中，审查建议和意见应引起高度重视，以从中选择最佳方案。通过科学评价体系，充分考虑工程实际，在此基础上，评出首选方案，此外，还需要产生出备选方案，以满足施工实际需要。

2.2 变电站的主要建构方案设计与优化

变电站的建构是一项复杂的系统工程，包含了平面、立面、结构、地基处理、基础施工等各个环节，因此，对变电站设计的方案优化通常采用联合布置方式，这种方式最大化的避免了对土地的占用，也更加美观新颖，符合大众审美。

在地基处理方案设计时，针对填土较厚的情况，采用强夯法较为适宜;对于土质较好的部位，适于采用天然地基处理技术;当出现淤泥较厚的情况时，可选择预压法、灌注桩管法，或者水泥搅拌桩法。

满足设备运行要求，符合消防需要是暖通风及水工方案设计的主要目的。对于结构方案设计来说，变电站结构目前采用钢筋混凝土框架、支架和构架使用钢结构的现象较为普遍。变电站的建设，还应考虑两方面：一是变电站的重要程度，二是变电站位置的防裂抗震程度。

2.3 变电站站区排水及消防系统方案设计与优化

生活给水和消防给水，是变电站给水系统担负的主要功能，若条件允许，两套系统要独立设置，分开使用。无论是生活给水，还是消防给水，其用水量不大，可通过市政水网供水，为了达到最优供水效果，可以使用分流排放的方式进行。变电站消防系统的方案设计，先要对变电站站内诸多设备、建筑物，是否处在安全距离范围之内进行检查，若是符合相关规定，可不做处理，若是不符合间距要求，则需采用防火墙，或者使用防火帘进行处理。

2.4 屋外构支架的设计与优化

变电站电气主接线方式是选择屋外构支架类型，以及采用何种布置方式的依据。变电站通常采用联合构架，使用两个间隔一跨的方式，并设置单端支撑于构架纵向中部的位置，这样能够减少纵向尺寸，还能够降低土地使用面积。钢管杆和水泥杆是屋外构支架主要的材料，通过LCC全寿命比较分析法的运用，可选择出与变电站周期一致的杆材料，这样，可大大降低建设成本。

2.5 围墙、电缆沟的设计与优化

变电站的建设，通常采用现场组装，装配式围墙和工厂化定做的方式，这样能够提高施工效率，缩短工期。对于变电站的电缆沟来说，也要尽可能使用现场装配的施工方法，并结合数字变电站建设的特点，少使用或者不使用电缆沟，可通过电缆埋管，以及预制电缆槽盒、预制电缆沟等方式，改善施工环境和条件，从而提高管沟施工的质量和效率。

2.6 暖通系统的设计与优化

为节约用水，保护环境，变电站内部卫生间通常为智能化的环保卫生间。同时，为降低能耗，站内暖通系统采用节能型的排风机、变频空调等设备。另外，站内的雨水口、检查井、消暗管等通常采用自然排水的方式，从而有效减降了能源使用。

3 结 语

作为我国单位建设的重要组成部分，变电站是电能运输好和传送的基本单位，变电站土建工程的质量与我国电网安全息息相关。变电站的土建设计是一项常规工作，也是一项“只有更好，没有最好”的研究工作。对于变电站土建设计工作者来说，必须本着高度的责任心，充分考虑土建工程的各个细节，打造变电站土建的精品工程。

参考文献：

[1] 许永安.浅谈变电站土建设计中的几个问题[J].山西建筑，2011，（7）.

[2] 杨宏钦.地下变电站与上部建筑相结合建造的转换层结构设计[J].上海建设科技，2011，（2）.

[3] 罗惠平.变电站土建设计中的结构安全性与耐久性分析[J].中国新技术新产品，2010，（24）.

水电站设计论文篇8

关键词：泥沙 磨损

在我国西部许多河流，水位落差高、含沙量大，在这种河流上修建的水电站的磨损对水电站的安全运行造成了很大的危害。高含沙水流使水轮机的磨蚀十分严重，经过分析多年的设计、运行方面的经验，总结出一套水电站的水轮机磨蚀规律，同时探索新的防护策略与技术，对提高我国多泥沙河流水电站的运行、维护和开发，对我国水利水电行业的发展，有着重要的意义。

1.电站概况

肯斯瓦特水电站位于玛纳斯河干流之上，距下游出山口红山嘴约30km，西距石河子市70km。

2.泥沙对水电站的影响

水轮机严重的泥沙磨损对水电站的影响，主要表现在：

（1）增加了机组检修周期。

（2）水轮机的运行效率下降。影响电站的效益。

（3）水轮机的可靠性降低、机组寿命下降，严重影响电站的安全运行和经济效益。

（4）水电站在维修过程备品备件增多，运行成本增加。

3.在设计过程中总结了影响磨蚀的因素3.1水头、含沙量对泥沙磨蚀强度的影响

P≈KWmSn

K——与水头、河流各方面相关的一个系数；

W——水流冲击转轮的一个相对速度；

m——相对速度的一个指数，与水头相关；

S——该河流的沙子含量；

n——该河流的一个相对指数。

上述公式，我们可以清晰的得出：水电站磨损的危害程度的高低与否与该河流的的沙子含量成正比，随着水流冲击转轮的相对速度的m次增大而增大，水头越高，相对的过机流速就越大，泥沙磨蚀就更严重。

3.2泥沙颗粒的颗粒直径对泥沙磨蚀的影响

实验表明，当颗粒直径小于0.05毫米时，对泥沙磨损强度差异很小。而颗粒直径在0.1～0.5毫米范围内，则磨损强度变化大，颗粒直径影响效果很明显。

3.3运行方式对水电站过流部件磨损的影响

水轮机在设计工况时运行比较稳定，但是水电站在每年的特殊时段，水头、流量不正常时，这时在整个过流系统中，水流的状态相当复杂，很容易形成相互碰撞，加剧了水电站磨损的严重程度，同时也要防止其实的破坏。

同时，在设计肯斯瓦特水电站过程中，不能仅仅只关注水轮机的磨蚀，还要关注导叶及其过流部件的泥沙磨损。

4.在水轮机选型设计中关于泥沙磨蚀的防护和措施

在肯斯瓦特的水轮机选型设计中，充分考虑的水轮机在抗磨措施方面的能力， 结合我国多年的水电站设计和运行的实际经验。在设计过程中我们总结了以下几种有效的抗磨方法。

4.1减少通过水轮机水流的泥沙

设置行之有效的沉、排沙水利工程建筑物，非常显著和有效的能排除水流中的泥沙， 抗泥沙磨蚀效果非常显著，在设计过程中，需要利用当地的地理状况、提高水电站的进水口、底孔等水工建筑的合理布置，特别是减少了对水轮机危害比较严重的粗颗粒泥沙通过水轮机。

4.2合理的选择机组参数

①采用合理的低参数转轮，降低转轮出口的相对流速；

②降低导叶区和蜗壳等过流区域的流速，如扩大导叶分布圆直径，降低蜗壳进口流速系数等；

③采用较大的电站装置空蚀系数，避免泥沙磨损与水轮机空蚀的联合作用； 4.3对机组流道进行合理设计

从泥沙磨蚀强度公式可以得出结论， 改善水电站流道的水流的状态、相对流速的指数值， 可非常显著地减少水轮机磨损强度。要求我们对水轮发电机组的蜗壳、导叶、转轮等与水流接触的部位，进行合理的设计。

4.4选用合理的水轮机本体材料

在选型设计过程中，肯斯瓦特水电站的水轮机本体材料应该为韧性和硬度高、质量分布均横，经过实际论证过的，能有效的抗泥沙磨蚀的材料，并具有可加工性和可焊性。

4.5对泥沙磨蚀的部位进行涂层

对已建的电站进行分析和水轮机生产厂家处了解，磨蚀是发生在过流部件表面，对水轮机易磨蚀过流部件的表面进行涂层防护，能非常有效的防止泥沙磨蚀，进而确保水电站水轮机的的正常平稳、经济有效的运行。经过查找资料和咨询厂家，了解到在水轮机与水流接触的部件上作抗泥沙磨蚀表面涂层的方式包括：超高音速碳化钨粒子喷涂。合金粉末喷焊或喷涂：热喷焊合金粉末的工艺是合金粉末熔融在母体表层内，属于冶金结合，抗磨蚀明显，但因为在喷涂中高温易造成叶片变形，因此很少用于新机组防护。非金属涂层：非金属涂层目前最常用的有常温碳化硅环氧复合涂层、高温复合尼龙、多层次表面聚氨酯弹性体等，施工方便、抗磨蚀的能力较强、价格比较低廉。在国内目前应用很广泛，在肯斯瓦特的选型设计中，故而选用了非金属涂层。

4.6对于易磨损部件进行重新设计

水轮发电机组的与水流接触的部分，设计时要考虑到检修的方便和同一电站各个机组间要相互备用， 在相互备用的同时，也需要增加水电站的备品备件，以确保水轮机在汛期安全运行。保证收益、提高经济效益。根据现有的已运行几十年的易磨损电站的经验教训， 水轮发电机组的比较大的部位修复应该便于利用本电站的吊车， 以减少检修困难。

4.7提高水轮发电机组过流部件表面的光滑程度

机组用材料的抗磨损的强度系数， 与过流部件表面的光滑程度有很大关系。

5.研究目的

在肯斯瓦特的选型设计过程中，通过对泥沙磨蚀的研究，了解到泥沙磨蚀对多泥沙河流的水电站的运行和维护影响比较严重。通过借鉴和咨询水电站运行人员的经验，采用以上的抗磨蚀的方法，能行之有效的减少泥沙磨蚀的强度，减轻水轮机磨损破坏的方法，已由单一的防护措施发展为多方面的综合治理。经过以上论述，随着科学技术的进步，只要引入新的结构、工艺、方法和材料，减少多泥沙电站的磨损，提高水电站机组运行的稳定性。

水轮机泥沙磨损问题的研究不仅对减轻或防止已有水电站水轮机的破坏、确保机组安全经济运行十分重要而且迫切，同时对多泥沙河流上的水电站尤其是我国西部的多泥沙河流的水电开发有着重要意义。

参考文献：

[1]水轮机，河海大学.刘大恺主编.中国水利水电出版社.2011（7）.

[2]水机磨蚀，顾四行.2002～2003论文集.

[3]水电站机电设计手册.水利电力出版社.1983（11）.