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NB／T 42162-2018 小水电机组选型设计规范.pdf9"= (m / mm)×g]
式中： 9"—模型水轮机单位流量，m/s; gi真机单位流量，m3/s; m真机m值； mM一模型水轮机m值。 5.5.10水斗式水轮机效率一般与模型水轮机效率相同，不作修正。当水轮机m值超出1020范围时，
式中： 9i—真机单位流量GB/T 35026-2018 茶叶籽油，m²/s; mM模型水轮机m值。 5.10水斗式水轮机效率一般与模型水
可考虑0.5%左右的负修正。 5.5.11水轮机设计水头应为模型最高效率点所对应的水头，水轮机运行范围应包含高效区。 5.5.12水斗式水轮机最大单位飞逸转速一般可取70r/min。 5.5.13水斗式水轮机的排空高度的选择应保证水轮机安全稳定运行，避开尾水涌浪的影响，在电站最 高尾水位和任何发电工况下尾水渠应保持足够的通气高度。 5.5.14在确定排出高度时，应保证必要的通风高度，一般通风高度不宜小于400mm。 5.5.15 斜击式与双击式水轮机基本参数的选择可参照上述要求进行。 5.5.16水斗式水轮机射流直径、额定转速、转轮直径和m值、喷嘴数及水斗数估算、排空高度及安装 高程等计算参考公式见附录B。
水轮机调速器除应满足GB/T9652.1中的技术要求外，高油压水轮机调速器系统还应 /T42095中的技术要求，孤网运行的调速器还应满足NB/T42034中的技术要求。
NB/T421622018
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6.2.1调速器工作容量应与水轮机相匹配，详见6.3。 6.2.2技术先进成熟、运行可靠、维护方便、便于实现水电站自动化。 6.2.3对存在孤网运行可能的机组，应配置微机型水轮机调速器，以便在与系统解列时确保电站设备和 用户用电安全。 6.2.4对于无调频任务及故障时无须保证厂用电的微型机组，可选用电动操作器或液压操作器，但需确 保故障时机组能安全可靠停机。对于无直流操作电源的电站，所选操作器应具有失电动作的紧急停 机装置。 6.2.5对于带有调压阀控制功能的调速器，其调压阀的控制应采用液压联动。 6.2.6调速器油压装置宜配置双泵，互为备用。 6.2.7宜采用高油压（10MPa及以上）囊式蓄能器的结构形式。 6.2.8宜采用外置接力器的结构形式。 6.2.9 9应满足自动调节及远方控制的各项要求，并可手动操作，满足机组启动、事故及检修过程中的 需要。 6.2.10用于事故低油压报警的压力信号器应采用直流供电。
调速器应在全部可能出现的水头、 ，流量下可靠地控制机组，其开关机时间应满足调节保证计算的要 求。调速器的工作容量值应由水轮机制造厂家计算并提供，且有一定的裕量。
调速器的工作容量应与导叶、浆叶、喷针和折向器的接力器工作容量相匹配，接力器工作容量根据 水轮机类型有以下不同的计算公式： a）对混流式、轴流定浆式、轴伸贯流式、灯泡贯流式和转浆式水轮机，导叶、桨叶接力器的工作 容量按公式（2）、公式（3）计算：
AGA=K,ON/HmaxD AR = K20HmaxD?
式中： K——系数，取值范围为250～300（混流式、转桨式、轴流定桨式）、400（轴伸贯流式和灯泡贯 流式)； 2n——机组额定流量，m3/s; Hmax—最大水头，m; Di——水轮机转轮直径，m; ARu一奖叶接力器工作容量，N·m； K2——系数，当转轮叶片数Z=4时，Kz=8.0；Z=5时，Kz=8.5；Z=6时，K,=9.0; Φ一一桨叶两极限位置之间的转角，（°）。 b) 对冲击式水轮机，喷针、折向器接力器的工作容量按公式（4）、公式（5）计算：
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式中： 喷针接力器的工作容量，N·m； 1 喷嘴数； do 保证流量（或出力）的射流直径，cm； Hmax 最大水头，m； Ane 折向器接力器的工作容量，N·m。
式中： Anz 喷针接力器的工作容量，N·m； 2 喷嘴数； do 保证流量（或出力）的射流直径，cm； Hmax 最大水头，m； Ane 折向器接力器的工作容量，N·m。
调速器接力器的最大行程应与导叶全开度相适应，导叶实际最大开度至少对应于接力器最大行程的 80%以上。
6.5.1压力油罐容积的选择
6.5.1.1压力罐容积V.可按公式（6）计算：
1.1压力罐容积V.可按公式（6）计算：
式中： Vo压力罐容积，m²； V—压力罐可用油的体积，m3； Pomin 正常工作油压下限，MPa； VREs—剩余油量容积，m’; A—接力器工作容量，N·m； V接力器容积，m3。 6.5.1.2压力罐可用油的体积（V）应能保证在正常工作油压下限和油泵不输油时，各类接力器操作如 下规定的行程数后，压力不低于最低操作油压： a）对混流式及定奖式水轮机，为3个导叶接力器行程； b）对转桨式水轮机，为3个导叶接力器行程，加1.5个～2个桨叶接力器行程； c） 对冲击式水轮机，为3个折向器接力器行程，加1.5个～2个喷针接力器行程； d）对于带调压阀控制的控制系统，应考虑再增加4个调压阀接力器行程； e)） 对于用于孤网运行的控制系统，需适当加大可用油体积，一般为上述数值的1.5倍。 6.5.1.3 剩余油量容积（VREs）按下述方法确定，通常取VREs=（0.1～0.2）Va： 事故低油压机组紧急停机后，压力罐内剩余油的油面应比出油管管口高2倍的出油管管径，防止压 力罐内的空气进入压力管道。
6.5.2蓄能器容积的选择计算
积V.可按公式（8）计
式中： 蓄能器可用油的体积，m’； Pomin 正常工作油压下限，MPa； PR 水轮机接力器最低操作油压，MPa； Po 蓄能器充气压力，通常取Po~0.93pR，MPa; A 接力器工作容量，N·m； 接力器容积，m3。 其中，蓄能器可用油的体积（V.）的确定方法参见6.5.1.1。
5.6.1宜采用液压齿轮泵
）在调速器稳定工况下， b）用于孤网运行的调速器，其直正常 限全正吊， 工作压力上限的升压时间不大
6.7.1宜采用单微机系统，PID结构。 6.7.2宜采用先进成熟的硬件及配套的电子元器件，硬件宜采用可编程控制器（PLC）、可编程计算机控 制器（PCC）或单片机，并应配置与监控系统的通信接口。 6.7.3应具备频率跟踪（或快速并网）、故障检测及处理、人工失灵区、无扰动手自动切换、辅助试验、 部分容错功能等基本辅助功能
宜采用步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机或比例阀作为电液转换执行元件。对调速功不天于 0000N·m的小型或微型调速器，可采用数字开关阀作为电液执行元件
调速器的测速宜采用残压测频方式，也可采用齿盘测速作为残压测频备份的
周速器应采用交流和直流双路同时供电。对于不设直流电源系统的小型电站，可采用UPS供电， 可靠关机。
7.1进水阀选型的基本规定和一般要求
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7.1.1水轮机进水阀的选择应根据电站水头、最高瞬态压力、水轮机额定流量、蜗壳进口直径及泥沙特
7.1.1水轮机进水阀的选择应根据电站水头、最高瞬态压力、水轮机额定流量、蜗壳进口直径及泥沙特 性，从技术、经济和运行的安全可靠性等方面综合分析后选定。
7.2.2进水阀基本参数选择
7.2.2.1进水阀设计压力
进水阀设计压力为最高瞬态压力，单位为兆帕（MPa）。
7.2.2.2进水阀公称直行
蝴蝶阀直径按公式（10）计算：
式中： D.蝴蝶阀直径，m:
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D。蜗壳进口断面直径，m; α——与水头有关的系数； 电站最大静水头，m。
7.2.2.3进水阀操作方式
进水阀的操作方式可来用手动、液压驱动和电动操作等方式。对按无人值班（少人值守）设计的水 电站，进水阀应采用电动或液压驱动的方式。 采用液压驱动的进水阀，主要有重锤式和蓄能器式两种。重锤式液控装置采用油泵供油的油压开启， 采用重锤关闭，配置蓄能器用于液压系统保压；蓄能器式采用蓄能器的油压开启和关闭，配置油泵用于 维持蓄能器压力。液压驱动的进水阀应设置检修用的手动机械锁定装置。 手动阀门应设置明显的指示关闭方向的箭头
7.2.2.4旁通阀型式及直径
旁通阀可采用直通阀或角阀。中低水头通常采用直通阀，高水头采用角阀。 旁通阀的过水能力应大于导叶漏水量，其公称直径不应小于10%的进水阀公称直径。 对于含沙量大和水头较高的，旁通阀直径可按公式（12）初步计算：
2%——水轮机额定流量，m/s； Hs水轮机额定水头，m。
7.2.2.5 空气阀
D, =(0.29 ~ 0.33) ON JHN
立轴水轮机进水阀下游侧应设置空气阀，具备自动进、排气功能，其公称直径不应小于进 直径的5%~10%
7.2.2.6空气阀进水阀开启和关闭规律
进水阀开启和关闭时间可调范围宜为60s～120s。进水阀在动水中的关闭时间不应超过机组 兔转速下的允许运行时间。
7.3液压操作进水阀的液压站选择
常用进水阀操作油压为16MPa和25MPa。重锤式液控装置的压力油罐总容积应不小于4.5倍进水阀 接力器的总容积。 蓄能器式驱动装置的蓄能器容量应能满足工作油压下限条件，不启动油泵可完成一次全关，并有20% 的余量。 回油箱的容积应能容纳进水阀操作系统全部油量的1.2倍
7.3.2油泵台数及单泵输油量
宜设置2台油泵，一主一备。重锤式单泵输油量应满足开启接力器动作所需油量。蓄能式单泵辅 满足蓄能器补油的需要，还需考虑系统漏油量。
7.4进水阀密封形式选择
7.4.1进水阀工作密封、检修密封选择
进水阀密封形式主要有模 和水流含沙量大时，宜采用橡胶
密封的操作形式主要有油压操作和水压操作两种。在中低水头时，宜采用油压操作；在水头高或对 水质要求高（如饮用水）时，宜采用水压操作。
.1水轮发电机选型基本原则、依据和基础资料
选型的总体原则外，还应满足GB/T27989的要求。 1.2水轮发电机选型的主要依据： 一依据水轮机特性确定功率和转速； 依据系统要求确定电压和功率因数： 依据水电站调节保证计算和电力系统的要求确定发电机转动惯量； 依据综合情况确定发电机的结构形式； 依据所带负载特性要求来确定发电机的励磁方式。 1.3发电机选型设计的内容： 发电机额定功率（P），单位为兆瓦（MW)； 发电机额定电压（U），单位为伏特（V)； 机组额定转速（nr），单位为转每分钟（r/min）； 额定频率（f），单位为赫兹（Hz)； 发电机功率因数（cosp）； 发电机相数（m）； 定子绕组接法； 发电机飞轮力矩（GD），单位为吨·平方米（t·m²）； 发电机的绝缘等级； 发电机在厂房的布置方式； 发电机励磁方式： 发电机通风冷却形式。
8.2额定数据和主要参数选择
a）发电机功率与水轮机出力的关系： 1）直联机组：发电机额定功率等于水轮机额定出力乘以发电机效率。 2）增速机组：发电机额定功率等于水轮机额定出力乘以增速机构效率再乘以发电机效率 b）发电机额定功率优先选择系列（MW)：0.5，0.63，0.8，1.0，1.25，1.6，2.0，2.5，3.2
5.0，6.3，8.0，10.0。 C 容量：即视在功率，等于功率除以功率因数。在额定容量下，允许功率因数从额定功率因数到1.0 范围内运行。机组有超发要求时，宜优先考虑用容量不变、提高功率因数的方法提高输出功率。 d）超发要求限制：在额定功率因数下，发电机的超发不宜超过10%。
发电机电压的选择原则： a）发电机的额定电压应满足电站所在地区的用户要求。 6） 国内电压等级选择：常规电压可选400V、3150V、6300V、10500V。 额定电压的选择应考虑额定电流取值范围，高压发电机额定电流范围为100A～1000A，400V 低压发电机的额定电流不宜大于1500A。 d）额定电流的计算见公式（13）：
式中： I额定电流，A。
在满足电网要求的条件下，额定功率因数可按如下原则选取： a）额定功率因数的选择应满足GB/T27989的要求； b）额定功率因数可选择滞后0.8、0.85，允许选择0.9； C 发电机在额定功率下，允许进相运行的功率因数为0.95（超前）； d 发电机效率和输电效率与功率因数正相关。在系统允许的条件下，功率因数尽量选择较大值； 电站靠近负荷中心时选择较小值：输电距离远时选择较大值。
8.2.4.1机组转速由水轮机选型确定
发电机转速确定。发电机转速根据表2和公式（
式中： 一磁极对数。
表2同步发电机可选极对数
8.2.4.3常规发电机转速选择见表3。
表3同步发电机可选转速
8.2.5绝缘和温度、温升
式中： Tmes 机械时间常数，s。
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8.2.6.3增加飞轮力矩的方法
增加转子较大回转直径部分的质量可以少量提高转动惯量 较大提高飞轮力矩时可采用加大机座号的方式； 一卧式机组可采用加装飞轮的方法增加飞轮力矩，见表6。
表6加装飞轮可增加的飞轮力矩
注：大功率发电机取高值，小功率发电机取低值。
8.2.6.4机组飞轮力矩的确定：
机组需要的飞轮力矩由电站水力系统调节保证计算确定： 调节保证计算中甩额定负荷的惯性时间常数T，等于Tmec乘以发电机效率； 发电机飞轮力矩取值应合理，需要较高的飞轮力矩时，应综合考虑对发电机尺寸、外形、效率、 稳定性、质量等因素的影响。
发电机短路比取值范围参考表7选取。
表7功率因数与短路比取值
DB13T 1248-2010 黄栌苗木生产技术规程推荐机座号的选择方式如下： a）常用机座号：740、850、990、1180、1430、1730、2150、2600、2860、3250、3300、3600、3850、 4250、4650、5000、5500、6000、7500等。 b）常规机座号可以按公式（17）进行估算：
式中： D 机座号初算直径，mm； 额定功率，MW； c）立式反击式机组可按公式（18）估算机座号：
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D~ K,D [1+ 2 p
式中： 转轮直径，mm; K—轴流式水轮机取1.35，混流式水轮机取1.45； 2p发电机极数。 d 发电机按公式（17）估算D值，立式反击式水轮发电机组考虑顶盖从铁芯内圆整体吊出时按公 式（18）估算另一个D值，比较后取大值，并选择相近的机座号。 e）卧式机组宜选择较小的机座号，以降低机组中心高，提高机组稳定性。
8.3.2发电机轴线布置形式
B.3.2.1水轮发电机按布置形式分立式结构和卧式结构。轴线布置形式主要取决于水工系统、厂房设计、 运输因素及水轮机型式要求，从发电机角度的选择原则如下： a）立式结构：适用于大容量和中低转速机组。机组运行稳定性好、轴承可靠性高，但厂房层数多、 造价高。 b) 卧式结构：适用于小容量和较高转速机组。厂房造价低，但卧式轴承可靠性略低，运行稳定性 稍低于立式，厂房内发电机层的噪声比立式机组高。 c） 卧式结构发电机机座号不宜大于2600。 8.3.2.2 立式发电机可选悬式结构和伞式结构： 悬式结构：适用于中高速、中小容量、机座号小于7500的发电机。悬式结构运行机械稳定性好 轴承损耗小，维护检修方便，但机组总高度较高，成本也较高。本标准范围内的发电机均适用。 b): 伞式结构：转速低于200r/min、机座号大于5500的发电机可选伞式结构。伞式结构机组总高度 比悬式低，结构紧凑、质量轻，可以降低电站投资，但机械稳定性比悬式差，推力轴承维护不 方便，轴承损耗大。 8.3.2.3 卧式发电机按导轴承数划分，有两支点、三支点、四支点三种结构： a) 两支点结构：轴承置于发电机转子两侧。无轴向水推力时两个轴承均为导轴承，有轴向水推力 时需设置径向推力轴承。除轴伸贯流式机组外的卧式机组应优先选用两支点结构。 b) 三支点结构：对部分有轴向水推力的机组适用。轴伸贯流式机组基本采用三支点结构，发电机 采用滚动轴承的机组可用三支点结构。三支点机组采用两根轴结构，机组利用置于中间的飞轮 联轴。轴伸贯流式机组水轮机轴承为径向轴承，发电机有一个轴承是径向推力轴承。非贯流式 发电机有两个导轴承。 c） 四支点结构：水轮机和发电机各有两个轴承自成一体，采用联轴器或增速器联轴后形成机组， 仪适用于带增速器的轴伸贯流式机组和其他小微容量发电机组
轴承主要包括滚动轴承和滑动轴承两种形式： a）每台水轮发电机至少装设两个轴承，轴承由制造厂根据负载情况选用。 b）滚动轴承：适用于卧式1180及以下机座号的三支点、四支点机组系列化定型设计发电机QB/T 4623-2013 玻璃器皿 装饰，以及 立式1180及以下机座号且不承受水轮机转动部分重量和轴向水推力的发电机。 C 滑动轴承：适用于本标准适用范围内的所有发电机。 d）除卧式冲击式机组只装有两个径向轴承外，其他类型的水轮发电机组应至少装设一个推力轴承。 e）机座号大于2150的卧式机组发电机、静负荷大于120kN的卧式重载巴氏合金导轴承宜加装高