各种方案计算结果如下表： 方案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6 5 5 4.5 4.5 4.1 4.1 4 台数 3 直径（m） 6.5 6 5.5 5 转速(r/min) 65.53 70.99 77.45 77.45 85.19 85.19 85.19 85.19 94.66 94.66 103.89 103.89 n11max (r/min) 88.37 89.33 86.01 90.60 86.85 91.95 86.85 91.95 88.01 88.01 85.49 91.56 n11a (r/min) 71.64 72.41 69.73 73.44 70.40 74.54 70.40 74.54 71.35 71.35 69.30 74.22 n11min (r/min) 63.89 64.58 62.19 65.50 62.79 66.48 62.79 66.48 63.63 63.63 61.81 66.20 第三节 较优方案的选择

一、较优方案的选择

（一）选择方法

将以上各待选方案的n11max、n11A、n11min三条直线画在各自的模型综合特性曲线上，以每两个方案为一个比较组。选择三条直线包围高效区最好，并且n11A通过最高效率区的方案为较优的方案。当在一张图上有两个或两个以上的方案都能较好的包围高效区时，则用迭代法计算水轮机的单位流量，包括设计水头与最大水头。绘制（Q11min，n11max）（Q11r，n11r）的连线，尽可能多的包围最高效率区。其中Q11r超过了出力限制线，说明D1选的太小；若小于出力限制线，则说明D1选的太大。

计算的公式如下：

Q11?Pr 21.59.81D1H?T

n11?nD1H

式中：Pr——机组的单机容量kW；

D1——转轮原型直径m； H——水头m；

n——水轮机额定转速r/min；

?T——水轮机原型效率；

说明：a、在最小水头下，水轮机不能发出额定出力，此时水轮机受到出力限制线的限制，所以不需要试算最小水头下的Q11

b、在最大水头和设计水头下的Q11值，所用的原型水轮机效率η计算出来的Q11。但是Q11和此水头对应的n11的交点的模型水轮机效率加上修正值并不一定等于η，这就需要试算。

C、在设计水头下，有些方案的Q11偏大，无法从特征曲线上找到设计工况单位流量：

试算法作发电机出力限制线，并换算到水轮机运转综合特性曲线同时也返算出设计水头。

由Q11ηT=Pr/9.81D12H1.5=C，假定一个ηT，由此公式计算出一个Q11’,再由Q11’和对应水头的N11在图上找到一点，并查出此点的ηm,将此ηm转换成原型效率ηT’（按限制工况点效率误差Δη计），此时可比较ηT’和ηT是否相等，如果不等，则从新将ηT’代入公式计算，重复前面的过程，直到计算值同假设值相等为止，为了减少试算次数，一般只要前面两次单位流量相差值小于5%就认为可以了。

按上述方法求出发电机出力限制线并换算到水轮机运转综合特性曲线上。此发电机出力限制线与水轮机出力限制线的交点，通过交点的值反求设计水头的值。

18

（二）初选较优方案

根据前面拟定的各方案的工作范围是否包含高效区，或者包含高效区的面积大小；发电机出力限制线是否靠近水轮机出力限制线；设计水头与平均水头是否接近等原则来初选较优方案。所列较优方案如下：

HL240方案I： 3/6.0m/ 71.4r/min

HL240方案II： 4/5.5m/ 79r/min HL240方案III: 6/4.5m/ 93.8r/min

第四节 技术经济指标计算

一、动能经济指标

根据运转特性曲线，求出各个较优方案的平均效率 1、绘制转轮运转综合特性曲线 等效率曲线的绘制：

（1）在水轮机工作水头Hmin~Hmax内取5个水头值（包括最大、最小水头和平均水头），计算各水头对应的单位转速n11，以各n11值在模型综合特性曲线上作水平线与其等效率线相交得一系列交点，根据交点处的Q11和?M计算出原型水轮机的效率?和出力P具体结果见附表。然后对每个水头分别做等效率曲线。

（2）曲线??f(P)上过某效率值水平线与曲线相交，记下各点P，H值。 （3）各个点的H、P值绘制在图上，将各点连成光滑曲线，即为某?的效率值。

（4）绘制出力限制线。在Hr~Hmax之间，是一条P?Pr的直线。在Hmin~Hr之间出力限制线一般由模型综合特性曲线的95%出力限制线换算而得。

各个较优方案运转综合特性曲线附图

2、根据绘制的运转特性曲线，利用面积法求出各个较优案的平均效率

?????1??2?A2?A

式中 ?1——特性曲线上相邻等效率线上的效率值

?2——特性曲线上相邻等效率线上的效率值 A ——为两相邻效率线之间的面积 具体计算结果如下： 方案1

91.6-92.6 92.6-93.6 93.6-94.6 21.257 14.5903 16.4572 方案2

91.5-92.5 92.5-95.5 93.5-94.5 12.618 11.6979 10.0248

方案3

91.3-92.3 92.3-93.3 9.5885

6.8817

二、机电设备投资和耗钢量

（一） 水力机械部分 1.水轮机总重G（t） 式中：

K、b为与水头有关的系数； a为与水轮机转轮直径有关的系数

各种方案的水轮机的重量:

方案 1 2 3 项目 台数 3 4 6 直径(m) 6 5.5 4.5 水轮机单重(t) 651.69 522.54 321.88 水轮机总重(t) 1955.07 2090.18 1931.29 水轮机单价(万元2.5 2.5 2.5 /t) 水轮机总价(万4887.69 5225.45 4828.22 元) 20

94.6 35.5413 94.5 23.2889 93.3 28.4706

效率

92.55 93.1 92.51