3.2　单位流量

水轮机单位流量是水轮机的一个重要能量指标。提高单位流量可以减小水轮机转轮直径，减轻水轮机重量，减小厂房尺寸。但是，过大的单位流量会造成流道内流速增加，空化系数增大，水轮机空化性能降低等不利因素。转轮直径D1与Q11的关系，既要考虑较大的Q11可以满足电力系统在低水头时希望水轮机较大预想出力的要求，又要考虑在水轮机高水头工况时由于发电机出力限制，导水叶必须以部分开度运行的情形。

向家坝水电站同时采用在左岸地面厂房和右岸地下厂房各布置4台混流式水轮发电机组的形式，空化系数的增加，将使机组的安装高程降低，进而影响到厂房的开挖量，尤其是对地面厂房影响更大。但增大流量将使转轮叶片进口角加大，从而增大叶片的弯度，这就不利于水轮机转轮的能量指标的提高，而且还会恶化水轮机的空化性能。叶片出口角的加大还将导致部分负荷时的转轮出口环量的增加，不利于转轮的稳定性的提高。另外，增大流量还必然要导致叶片表面的水流相对流速的增大。流体机械是靠流体与叶片的接触进行能量转换的。有接触就有磨损，而且水轮机磨蚀损坏程度几乎与水流速度V 3成正比关系，流速增大的同时，也必将加剧水轮机的磨损。高参数加剧磨蚀的情况已经经过许多专家论证并有具体实例。提高水轮机耐磨蚀性能不但可以延长水轮机的使用寿命，同时对提高水轮机运行的可靠性也是有利的。因此，为了改善水轮机磨蚀性能，不但应尽量降低平均流速，同时还应避免局部尖峰速度的出现。

增大流量虽然可降低机组的生产成本和造价，但也增加了机组的挖深，同时还将导致机组长期维修费用的增加和使用率的下降，所以从长远来讲，从提高其运行可靠性及机组经济性的角度，增大流量对向家坝电站来说应是弊大于利的方案。

鉴于此，向家坝电站水轮机单位流量不宜取过高值，以便达到提高机组运行可靠性及经济性的目的。表1为ns=220.5m·kW按统计公式计算的n11、n110和Q11。

综上所述，向家坝水电站水轮机模型转轮的单位流量应在1.0～1.1m3/s左右选取为宜。经技术经济比较，现阶段向家坝水电站水轮机模型转轮的限制工况单位流量初定为1.05m3/s。

表1　按统计公式计算向家坝水电站的n11、n110和Q11