27、小型水电发电系统设计与经济分析

小型水电发电系统设计与经济分析

1. 压力管道摩擦损失与流量测量

压力管道的摩擦损失功率（HP）可以用以下公式表示：
[HV = 10.29 \times n_P^2 \times \frac{Q^2}{D_P^{5.33}}]
其中，(n_P) 是压力管道的曼宁系数，(D_P) 是压力管道的直径。

在设计小型水电站时，流量测量是另一项重要的测量工作。由于不同季节的流量会发生变化，因此需要在一年中的不同时间测量水的流量。通常，每秒或每分钟的水体积被定义为水的流量。水流量测量涉及三个概念：容器、浮子和堰。获取水流量最常用的方法是容器填充法，具体操作步骤如下：
1. 在溪流中确定一个位置，使所有的水都能流入一个桶中。
2. 如果无法直接将水引入桶中，可以建造一个临时堤坝，迫使所有的水通过一个单一出口流出。
3. 知道桶或临时堤坝的体积，并使用秒表测量填充容器所需的时间，即可确定流量。

2. 小型水电系统项目适用涡轮机的设计

不同类型的小型水电涡轮机具有不同的应用范围和效率特点。以下是一些常见小型水电涡轮机的适用范围和效率情况：
| 涡轮机类型 | 适用水头和流量范围 | 效率特点 |
| ---- | ---- | ---- |
| 佩尔顿（Pelton）和横流式涡轮机 | 适用于高水头、低流量 | 在设计流量以下的工作点可达到高效率 |
| 弗朗西斯（Francis）涡轮机 | - | 在低于正常流量一半时，涡轮机效率会大幅降低 |
| 定桨距螺旋桨涡轮机 | - | 除流量大于全流量的 80% 外，运行时效率会降低 |
| 卡普兰（Kaplan）涡