水輪發電機組系統設計畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 表項目水輪機發電機調速器勵磁裝置橋式起重機自動化元件油壓裝置和漏油設備（不含油）參考價格4萬/t5萬/t單調（30萬元/臺)60萬元/臺3萬元/t40萬元/套30萬元/套金屬蝸殼、混流式水輪機K、b、a參數Kba方案一、4x55MW HL260/A244：，總重，總價方案二、4x55MW HL260/D74：，總重，總價方案三、4x55MW ：，總重，總價方案四、5x44MW HL260/A244：，總重，總價方案五、5x44MW HL260/D74：，總重，總價方案六、5x44MW ：，總重，總價按一臺單調調速器30萬元考慮，各方案總價估算如下：方案一、方案二、方案三的調速器總價為304=120萬元方案四、方案五、方案六的調速器總價為305=150萬元按一臺調速器60萬元考慮，各方案總價估算如下：方案一、方案二、方案三的勵磁裝置總價為604=240萬方案四、方案五、方案六的勵磁裝置總價為605=300萬元 查 《電氣設計手冊》，發電機重量 可按下式估算：式中：——發電機總重量； ——發電機額定容量,； ——額定轉速； ——系數，對于懸式發電機取，這里取。方案一、4x55M HL260/A244：發電機重量，總重總價為：轉子重量方案二、4x55MW HL260/D74：發電機重量，總重總價為：轉子重量方案三、4x55MW ：發電機重量，總重總價為： 轉子重量方案四、5x44MW HL260/A244：發電機重量，總重總價為： 轉子重量方案五、5x44MW HL260/D74：發電機重量，總重總價為： 轉子重量方案六、5x44MW ：發電機重量，總重總價為： 轉子重量設備投資估算表項目方案一方案二方案三方案四方案五方案六臺數45水輪機單重（t / 臺）210210197162162151水輪機總重（t）840840776810810755水輪機單價（萬元/ t）444444水輪機總價（萬元）336033603104405040503755調速器單價（萬元 / 臺）303030303030調速器總價（萬元）120120120150150150勵磁裝置單價（萬元/臺）606060606060勵磁裝置總價價（萬元）240240240300300300油壓裝置單價（萬元/套）303030303030油壓和漏油裝置總價（萬元）120120120150150150自動化元件（萬元/套）606060606060自動化元件總價（萬元）240240240300300300發電機單重 （t / 臺）479479479340340310發電機轉子帶軸單重（t）170170155發電機總重（t）191619161916170017001550發電機單價（萬元 / t）555555發電機總價（萬元）766476647664850085007750總投資（萬元）117441174411488134501345012425總耗鋼量（t）275627562692251025102305單位千瓦投資（元 / kW）534534522 611611 566千瓦耗鋼量（kg / kW） 最優方案的選擇 對以上六種方案進行比較：（1）經濟性指標：方案三總投資最少、單位千瓦投資最低，方案六千瓦耗鋼量最小；（2）技術性指標：方案三最高效率及平均效率最高，空化系數性能好，較其他方案開挖量較小，同等出力條件下，轉輪直徑小于方案一和方案二，飛逸轉速也優于其他方案。 綜上，考慮各方面因素，選方案三為最優方案。（3） 最優方案主要參數項目最優方案單機容量臺數水輪機型號最大水頭Hmax（m）58最小水頭Hmin (m)52平均水頭Hav (m)54模型最優單位轉速（r/min）模型設計比轉速（mkw）水輪機最高效率（%）水輪機平均效率（%）限制工況單位流量(m3/s)限制工況空化系數轉輪直徑（m）額定轉速nr（r/min）水輪機飛逸轉速n R(r/min)水輪機額定流量Qr(m3/s)115水輪機額定出力Nr(KW)水輪機吸出高度Hs(m)水輪機安裝高程Z(m)機電設備總投資（萬元）11488第四節： 配套發電機的選擇 水輪發電機尺寸參數計算，取功率因數,則發電機額定容量： 極距： 式中：——系數，一般為,容量達取上限； ——發電機額定容量； ——磁極對數。對于發電機在飛逸狀態下的校核：式中： ——飛逸系數，與水輪機型式有關或按機組的飛逸轉速與額定轉速 的比值來確定； ——轉子額定線速度，當頻率周/秒時，在數值上等于極距； ——飛逸線速度，其允許值與轉子磁軛的材料及結構有關；由可知，因選低合金高強度鋼。 定子鐵芯內徑： 定子鐵芯長度：式中：——發電機額定容量； ——系數，； ——額定轉速； ——定子鐵芯內徑。定子鐵芯外徑(機座號)：因為故 水輪發電機結構形式選擇：查《水電站機電設計手冊——水力機械》第149頁得型式判別條件：故水輪發電機采用懸式結構，發電機型號為，發電機額定電壓為,采用水內冷方式。 水輪發電機的外形尺寸估算 定子機座外徑： 因為 故 風罩內徑： 轉子外徑：式中：——單邊空氣間隙，初步估算時可不計。 下機架最大跨度： 因為 故式中——水輪機機坑直徑，查《水電站機電設計手冊——水力機械》第162頁表3—6有。 推力軸承外徑： 根據發電機容量，查《水電站機電設計手冊——水力機械》第162頁表3—7得：推力軸承外徑。 水輪發電機軸向尺寸計算 定子機座高度: 因為故 上機架高度: 懸式承載機架 推力軸承高度： 根據發電機容量，查《水電站機電設計手冊——水力機械》第163頁表3—8得：推力軸承高度。 下機架高度: 懸式非承載機架： 定子機座支撐面至下機架支撐面或下擋風板之間的距離： 懸式非承載機架： 下機架支撐面至主軸法蘭底面之間的距離： 按已生產的發電機統計資料，一般為，取 轉子磁軛軸向高度： 無風扇時： 發電機主軸高度：式中：——發電機總高度，即由主軸法蘭盤底面至發電機頂部的高度，查《水電站機電設計手冊——水力機械》第161頁圖3—27（b）得： =故定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面的距離： 水輪發電機重量的估算 水輪發電機的總重量： 式中：——發電機總重量； ——發電機額定容量； ——額定轉速； ——系數，對于懸式發電機取，這里取。 水輪發電機轉子重量：一般可按發電機總重量的一半計算，即 水輪發電機飛輪力矩： 式中：——定子鐵芯內徑； ——定子鐵芯長度； ——經驗系數，查《水電站機電設計手冊——水力機械》第164頁表3—10有：,取。第五節：蝸殼、尾水管的選擇與計算 蝸殼 蝸殼型式的選擇 本電站的工作水頭為52~58m，蝸殼需承受較大的內水壓力，考慮到其穩定性和應力要求，故選取金屬蝸殼。 蝸殼包角 從蝸殼進口斷面至鼻端斷面之間的夾角稱為蝸殼包角，通常取座環特殊支柱的出口邊作為蝸殼的鼻端。按包角的大小可將蝸殼分為完全蝸殼和不完全蝸殼對于中、高水頭的電站，考慮其水流速度和壓力較大而流量相對較小，蝸殼平面尺寸較小，一般采用全包角的金屬蝸殼，故本電站蝸殼包角為。. 蝸殼進口斷面平均流速 蝸殼進口斷面平均流速對蝸殼的尺寸和水力損失有直接影響。根據經驗和統計資料，一般按下式確定蝸殼的進口斷面平均流速式中——蝸殼進口斷面流速系數 ——水輪機額定水頭 即（1）蝸殼進口斷面的計算 金屬蝸殼的斷面型式一般為圓形，在選定蝸殼包角和斷面平均流速后，根據額定流量求進出口斷面面積。蝸殼的進口流量 蝸殼的進口斷面面積 進口斷面的半徑 . 座環尺寸的確定 根據公式可得式中：——活動導葉高度； ——查金屬蝸殼座環尺寸系列表，用插值法求得，取。 查資料可得計算式為即蝸殼系數蝸殼常數 3. 圓斷面計算 4. 橢圓斷面的計算公式 當時，應采用橢圓斷面計算計算橢圓斷面尺寸時，必須確定橢圓開始斷面，即 故凡小于132度的斷面，都采用橢圓斷面。 尾水管選擇計算 為了減少基礎開挖量，本電站選用彎肘形尾水管,尾水管的計算主要是根據模型的尾水管按轉輪的比例同等的放大。模型轉輪直徑,原型,肘管底面到導水機構中心線距離：.水平總長度：尾水管頂部至座環距離：尾水管進口直徑：肘管進口直徑：肘管段高度：擴散管出口斷面高度：出水管寬度：導葉高度： 第一節：調速器的選擇原則 調速器的選擇原則應是在任何水頭下、流量下，平穩可靠的操作水輪發電機組，其關閉時間要滿足調節保證計算的要求。根據機組所需要的調速功大小及導葉關閉時間，從而選擇合適的型號。第二節：調速器工作容量的選擇計算 調速器的大小與活動導葉上承受的水力矩和阻力矩有關，還與機組的制造、安裝質量有關。中小型調速器的調速功計算公式：式中：——接力器容量； ——最大水頭下額定出力時的流量； ——最大水頭； ——轉輪直徑。 導葉接力器的容積計算式中：——接力器直徑； ——計算系數，查《水電站機電設計手冊——水力機械》第254頁表6—4，取； ——最大水頭； ——導葉高度。 接力器容積式中：——接力器容積； ——接力器直徑； ——導葉最大開度，； ——接力器最大行程，一般取,在此取。 初步選擇主配壓閥直徑式中：——接力器容積； ——管路中的流速,當油壓裝置額定工作壓力為時，一般取,在此取。 ——接力器關閉時間。 主配壓閥算出應取接近較大的標準值，介于標準值之