古巴玛雅里水电站水轮机选型分析

吴 韬，王学锋，干 超

(水利部农村电气化研究所，浙江 杭州 310012)

1 概述

玛雅里水库位于古巴东部的奥尔金省玛雅里市，是玛雅里河流的主要水库，其工程开发目的是用于灌溉周边的农田、控制洪峰，减小河流下游地区的洪水影响，并可以进行水力发电;在修建水库和灌溉系统时就为水电站预先开挖了引水隧洞、厂房和尾水隧洞。

玛雅里水电站利用已建的玛雅里水库为水源，电站由左岸厂房和右岸厂房组成，发电厂房均为地下厂房。根据现场勘测结果，确定左岸厂房额定水头13.50 m，额定流量10 m3/s，安装1台机组;右岸厂房安装4台机组，额定水头42.93 m，其中1号和2号机组额定流量3.3 m3/s，3号机组额定流量1.1 m3/s，4号机组用于电站黑启动使用，装机容量为50 kW。

2 水轮机机型选择

2.1 左岸电站

左岸电站额定水头13.5 m，最高水头18 m，宜选择轴流式水轮发电机组，该水头段合适的机型有ZZ406、ZZ660、ZZ709这3种转轮 (见表1)。

表1 左岸水轮机参数比较

在额定水头和额定流量相同的情况下，ZZ660的转轮直径较大，转速偏低，其配套发电机的效率也偏低，机组尺寸较另两种型号大，机电设备投资将增加，可先行淘汰。ZZ608和ZZ709水轮机直径及转速相同，但ZZ608的效率较高，运行区域所包含的高效区也更广，经济效益更高;所以推荐转轮ZZ608，选择水轮机型号为ZZ608—LJ—135。

电站从水库中取水，水体清洁，含沙量很小。ZZ608在左岸电站额定水头时的临界空化系数系数为0.615，转轮叶片材料采用优质不锈钢制成，叶片采用数控加工而成，与模型转轮几何相似度较高，其抗蚀抗磨能力较强。在其整个运行区域内，尾水压力脉动值较小，不会产生振动。

2.2 右岸电站

右岸厂房机组的额定水头42.93 m，1号和2号机组额定流量3.3 m3/s，3号机组额定流量1.1 m3/s，4号机组用于电站黑启动使用，装机容量为50 kW。

根据右岸1、2号水轮机工作水头和流量范围，宜采用混流式机组，该水头段合适并且运用较成熟的机型有HL743、HL801、HL904这3种转轮 (见表2)。

表2 右岸1、2号水轮机参数比较

在额定水头和额定流量相同的情况下，HL801的转轮直径较大，转速偏低，其配套发电机的效率也偏低，机组尺寸较另两种型号大，机电设备投资将增加，可先行淘汰。HL743和HL904水轮机直径及转速均相同，但HL743的平均效率比较高，运行区域中高效区域的部分较广，长期运行的经济效益更高，所以右岸1、2号选择HL743转轮，水轮机型号为HL743—WJ—72，卧式布置。

根据3号机组的工作水头范围和使用流量，机组宜采用混流式水轮发电机组，因受地下厂房场地的限制，3号机组采用立式整装机。适用于该水头段的水轮机转轮型号有HL550、HL575、HL685这3种转轮 (见表3)。

表3 右岸3号水轮机参数比较

HL575虽然水轮机效率稍高，但转轮直径大，机组转速低，经济效益并不优于HL685，因HL685具有较小的转轮直径、较高的机组转速、较优的能量特性，所以右岸3号机组推荐HL685转轮，选择水轮机型号为HL685—LJ—52。

右岸4号机组单位流量较小，机组型式与3号机组一样，采用立式整装机。4号机组采用HL84转轮，该转轮在小机组中运用比较广泛，直径适宜，转速恰当，能量指标较好。4号机组水轮机型号为HL84，转速为900 r/min。

右岸4号机组作为电站黑启动以及不发电时提供厂用电，励磁机宜采用永磁型励磁机，调速器装设2台油泵，其中1台为直流电机，供黑启动时使用;主阀为电动蝶阀，主阀及旁通阀门均采用直流电装，便于进行一键黑启动。

3 结论

玛雅里左右岸电站机组在选型方面和常规电站类似，但在机组型式及机组布置方面受到厂房空间等因素影响较大，对于此类已经开挖完成的地下厂房在机组布置及设备尺寸方面要特别注意，卧式混流式机组可选择蜗壳水平进水方式，主阀可采用液压阀门，以减少机组纵向的尺寸，机组也可斜向布置;当不能满足发电机检修时抽轴所需的空间时，发电机可考虑整体吊装检修。对于单机容量较小的混流式机组，在起吊高度允许的情况下可以选择立式整装机组。轴流立式机组在选型时要充分考虑尾水位和机组安装高程的关系，在满足机组性能的前提下，尽量选择吸出高度值较大的转轮型号。比转速、空化系数和吸出高度是密切相关的，比转速越高、空化系数越大，就要求转轮埋置越深，这3个参数应最优配合选择。小容量立式机组水轮机层的高度还应满足厂房内其他机电设备以及通风消防的要求，必要时可适当增加主轴的长度。