某水電站設計課程設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 M /39。1 ?? ， M? =%。由此可初步假定原型水輪機在該工況下的單位流量 sm M / 339。139。1 ?? ,效率 ?? 85%。將以上各值代入公式得： mD %8511 . 31 ????? ?? 選用與之接近而偏大的標準直徑 1D = 。 《水電站》課程設計 10 2． 轉速 n 的計算 139。10 / DHnn av? 查得該型水輪機在最優工況下單位轉速 39。10Mn = min/r ，初步假定 39。1039。10 Mnn ? ，將相應數據代入，可得 n = min/r ，選用與之接近而偏大的同步轉速min/ rn? 。 3． 效率及單位參數修正 查得 310HL 型水輪機在最優工況下模型的最高效率 maxM? =%,模型轉輪的直徑MD1 = ，則原型水 輪機的最高效率 ? ? %) ()(1)(11 515111m a xm a x ????????? DD MM?? 考慮到制造工藝質量上的差異，取 %?? ,則效率修正值為： %3%%% a xm a x ???????? ???? M 由此可得原型水輪機在最優工況和限制工況下的效率應為： ??? ??? m axm ax M =%+3%=% ??? ??? M =%+3%=%(與原來假定的數值相近 ) 單位轉速的修正值按下式計算 39。10 39。1 ??????? MMn n ?? 按規定單位轉速可不加修正，同時，單位流量 39。1Q 也可不加修正。 由上可見，原假定的 %85?? ， 39。139。1 M? ， 39。1039。10 Mnn ? 是正確的， 那么上述計算及選用的結果 mD ? ， min/ rn ? 也 是正確的。 4． 工作范圍的檢 驗 在選定的 1D = ， min/ rn? 的情況下，水輪機在最大的 39。max1Q 和各特征水頭下相應的 39。1n 值即可計算。 在設計水頭 rH = 以額定出力 Nr 工作時，其 39。1Q 即為 39。max1Q ，故 《水電站》課程設計 11 80 22139。 m a x1 ?????? ?NrQ =﹤ sm/3 則水輪機的最大引用流量為： HrD 2139。 m a x1m a x ? = 2 ?? = sm/3 與特征水頭 rH 、 maxH 、 minH 相應的單位轉速為 m a x139。 m in1 ???? HnDn min/r m in139。 m a x1 ???? HnDn min/r 39。1 ???? HrnDn r min/r 在 310HL 型 水 輪機 的 模型 綜 合特 性 曲 線圖 上 分別 繪 出 39。max1Q =1215 sL/ ，m in/39。 m ax1 rn ? ， min/39。 m in1 rn ? 的直線，由圖可見，由這三根直線所圍成的水輪機工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區，所以對于 310HL 型水輪機方案，所選定參數 1D = ,n = min/r 是合理的。 5． 吸出高的計算 可知，對于 310HL 轉輪，其吸出高可按下式計算： HHzs ????? 90010 式中 z? 為電站裝置氣蝕系數，查得 ?z? 。 水電站的海拔高度 ? 可由表 14 中的廠址水位與流量關系采用內插法得出，即 18030263 ? ????? 得 ? = 因此： mHHzs ?????????? ?，取最大值 mHs ?? 。 根據實際工程經驗，需將計算的吸出高度 sH 減 1m 作為采用的吸出高度，汽蝕較輕微，故 sH 取為 。 水輪機安裝高程的確定 對立軸混流式水輪機，安裝高程式： 《水電站》課程設計 12 20bHZ sws ???? 式中 ? ?mw 尾水位——? ? ?mH s 吸出高度—— ? ?mb 導葉高度——0 查表知， mbDb , 010 ???? 故，取 mb ? mbHZ sws 0 ???????? ，故機組安裝高程為 。 水輪機結構與外型尺寸估算 混流式水輪機主要由以下幾部分組成：埋入部分，包括蝸殼、座環、尾水管等；導水機構，包括頂蓋、底環、導葉和導葉操作機構等；轉動部分，包括轉輪、主軸等；導軸承、密封裝置及其他附屬裝置。 蝸殼 由 rH ﹤ 40m 知，應選擇混凝土蝸殼。它的斷面為梯形，便于施工和減小其徑向尺寸。 圖 21 蝸殼斷面圖 其中 nm? ， ??anb ， ??30? ， ??15? ,ar = ,br = 。蝸殼頂角點和底角點的變化形式有直線和拋物線兩種，直線變化規律對設計及施工比較方便，而拋物線變化《水電站》課程設計 13 規律水利條件較好。為便于設計與施工，選用直線變化規律。 (2)蝸殼的水力計算 根據水輪機設計水頭 rH 在蝸殼進口斷面平均流速經驗曲線上查得進口斷面流速cV = /s，取包角 0? =180?， 故所需的進口斷面面積為： 20m a x0 mVQFc ????????? ? 。根據選定的進口斷面形狀，通過試算即可求出蝸殼進口斷面的具體尺寸如下圖示： (單位：米 ) 圖 22 蝸殼進口尺寸圖 中間斷面的尺寸此處不做詳細計算，根據以上值近似畫出蝸殼平面單線如圖示： 圖 23 蝸殼平面單線圖 尾水管 (1)確定尾水管的基本尺寸 根據本電 站的總裝機容量 (16MW )為中型水電站，為了減少尾水管的開挖深度，采用《水電站》課程設計 14 彎肘型尾水管。彎肘形尾水管是由進口直錐段、肘管和出口擴散段三部分組成，其大致形狀如圖示： 圖24 混 流式水輪機尾水管 由推薦的尾水管尺寸表查得， 310HL 水輪機各尺寸如下： 表 21 尾水管標準型式與實際計算表 參數 1D h L 5B 4D 4h 6h 1L 5h 標準 實際 尾水管高度 h ，指從水輪底環平面到尾水管底板的高度，是決定尾水管性能的主要參數。對低水頭混流式水輪機 ? ?21 DD? ， Dh? ，最低不得小于 ，此處為 。 3D 可近似取為轉輪出口直徑，此處取為 3D = .進口錐管單邊擴散角 ? 的最優值 ,對混流式水輪機 ,取 ??? 9~7? 。此處取為 9186。 尾水管的水平長度 L 是指機組中心線至尾水管出口斷面的距離，此處取 。 (2)尾水管其他細部尺寸不做設計。 水輪機重量估算 (1)水輪機總重量估算 《水電站》課程設計 15 水輪機總重量指不包括調速器、油壓裝 置和其他輔助設備的水輪機整體重量。查《水電站機電設計手冊》可知， tG 430? (2)轉輪重量估算 查《水電站機電設計手冊》可知， tG 650 ? 調速系統的選擇 水輪機調速系統的基本任務是：使水輪發電機組穩定地以額定轉速運行，在機組負荷變化工其他外擾作用下，保證機組的轉速變化不超過一定的范圍，并能迅速地穩定于新的工況，從而保證發電機輸出的交流電頻率滿足用電設備的要求。水輪機調節是通過調速系統根據機組轉速的變化不斷地改變水輪機過流量來實現的 。 調速系統的主要設備有：調速器、油壓裝置和漏油裝置。 綜合考慮調速器型式及工作容量的合理性，在反擊式水輪機調速器系列型譜表中本水電站可選擇 DT100?？芍浠举Y料下所示： 表 22 DT100 基本資料表 型號 制造廠 機械柜尺寸 基礎柜尺寸 電氣柜尺寸 重量 參考價格 DT100 杭州發電設 備廠 700 8001300 1200 1500 440 8002360 1200 7萬元 油壓裝置是向水輪發電機制調速系統供給壓力油的能源設備，是調速系統的重要組成部分。同時也可作為進水閥、調壓閥以及液壓操作元件的壓力油源。油壓裝置有分離式和組合式兩種。分離式油壓裝置的壓力油罐與回油箱分開；組合式油壓裝置的壓力油罐裝在回油箱上面的框架上。前者容量范圍較大，適用于大中型水輪機。后者結構緊湊，但容量較小，僅適用于中小型水輪機。 本電站采用組合式油壓裝置。為了滿足機組調節和安全運行的要求，通常每臺水輪機裝設一臺油壓裝置。油壓裝置的工作能力是以壓力油箱的總容積和額定油壓為表征的。壓力油箱 的總容積 kV 可按下列經驗公式估算 ? ? sk VV 2021 ?? ； 取 mVV sk ???? 查油壓裝置系型譜表，本水電站可選 ? ，查知其基本尺寸如下所示： 表 23 油壓裝置基本尺寸表 《水電站》課程設計 16 油壓裝置型號 油罐長度 m 油罐寬度 n 總高 H 油罐高 h 油罐外徑 D ? 2400 1700 3270 2370 1028? 圖 25 油壓裝置簡圖 （單位： mm） 發電機的選擇 本設計為中型電站 ,故選用大中型機組 ,采用立式布置 SF1042/940,已