2　技术进步

近年来，国内大型灯泡机组发展迅猛。而且，多采用国际合作生产模式：转轮水力设计与叶片引进，其余国内生产；有的项目因工程工期要求，将导水机构、主轴甚至轮毂部分包给国外厂家。无疑对交货工期有所保证和提高，但也增加了机组单价。由于采取国际合作生产模式，引进了一些国外先进贯流式转轮，使得贯流式转轮的参数水平又有了较大提高。表2中列出了几个典型贯流式转轮参数的比较。

表2　典型贯流式转轮参数比较

五叶片转轮的最优单位转速n110由过去的125r/min左右提高到140r/min；而4叶片转轮的最优单位转速n110由过去的150r/min左右提高到165r/min；3叶片转轮的最优单位转速n110由过去的170r/min左右提高到200r/min。同时，贯流式转轮的单位流量Q11也有一定提高。可根据电站具体情况予以选用，水轮机限制工况Q11的选用可大致参考表2选用。过去只有4叶片转轮最优效率ηmax≥94%，如今5叶片转轮也可达到94%左右。2004年7月水电西北勘测设计院设计的青海康扬水电站转轮模型试验验收时，原洪江转轮改进后其最优效率ηmax=94.1%。另外，贯流式水轮机转轮的空化性能与运行稳定性也有所改进，进一步促进了大型灯泡机组的发展。

最后，再以水轮机的综合参数——比转速ns（m·kW）及比速系数K（nsHr0.5）值来进行比较。从表1可见，以往的ns=800左右，K=3000左右；而如今ns≥1000，K≥3200。表明灯泡机组技术优势及其带来的经济效益进一步明显增大，也更为促进低水头径流电站的开发作出贡献。

应用领域扩大是灯泡机组技术进步的另一个特征。首先，洪江灯泡机组的顺利投产，意味灯泡机组运用最大水头突破25m，洪江机组的最大水头Hmax=27.3m，而目前厂家认为5叶片转轮可用于25～30m水头范围。以水轮机来说，5叶片转轮用于30m水头段是正常工况。无论是轴流还是贯流式其叶片受力是一样的，既然5叶片轴流式水轮机用于30m水头段没有问题，那么5叶片贯流式水轮机用于30m水头段同样可行。关键是灯泡发电机设计采取适当加大灯泡比等优化措施。所以，洪江灯泡机组的顺利投产将促使一批Hmax=25～30m的大型灯泡机组问世，如表1中列出的几个即将开工的桥巩、炳灵（即寺沟峡）、蜀河等电站的灯泡机组。

另一方面，一批水头仅5m左右的低水头电站因3叶片贯流式转轮的技术进步而得以开工建设。不仅有常规的直联方案，而且大型竖井增速贯流机组也即将投产，如为巴基斯坦设计的真纳水电站与四川省水电设计院设计的嘉陵江小龙门电站都是在水轮机与发电机轴系中间增加一套齿轮增速装置，使发电机从75r/min增速到750r/min以节省建设投资（初步计算每台机可节省500万元左右）。表3为竖井增建机组主要参数。

表3　竖井增速机组主要参数

值得指出的是，表2中所列参数仅为某个转轮参数，并不代表最高水平，尤其是限制工况参数系根据某些工程所列。实际使用中，可根据电站特征：单机容量、水头变幅、有无泥沙等，尤其是河流水文特性来确定。对于北方河流，尤其是黄河上游各电站，由于黄河龙羊峡水库的多年调节作用，基本上没有弃水发生。水轮机参数选择时，应当力求水轮机加权平均效率ηw，以增加发电量，故Q11不宜过大。例如，黄河尼那水电站Q11仅236 m3/s，而其ηw=95.1%，达到相当高的水准，而南方河流汛期流量大，有大量弃水发生，应以增大过机流量来增大出力与电量；而非汛期力求高效率，以提高出力与电量。另外，通过广西桥巩57MW灯泡机组技术交流会，有些国外厂家5叶片贯流转轮的参数水平较洪江转轮有所提高。