河海大學(xué)熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)27-50m水頭200MW86頁(yè)

1、熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 書47到65米水頭200MW水電站機(jī)電設(shè)計(jì)專業(yè)年級(jí) 06級(jí)熱能與動(dòng)力工2班 學(xué) 號(hào) 06022213 姓 名 朱 宏 指導(dǎo)教師 張 蓉 生 評(píng) 閱 人 曹 林 寧 2010 年 6 月中國(guó) 南京摘 要此次設(shè)計(jì)是秀灣水電站的機(jī)電設(shè)備初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容共分為四個(gè)大章,包括：水輪機(jī)組主機(jī)選型，調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)速設(shè)備選擇，輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電氣一次部分設(shè)計(jì)。共分為四個(gè)大章。第一章水輪機(jī)組的選型設(shè)計(jì)中根據(jù)水頭選中HL260/D74，經(jīng)過選型有10個(gè)待選方案。根據(jù)水輪機(jī)在模型綜合特性曲線上的工作范圍，并結(jié)合由試算法劃出發(fā)電機(jī)出力限制線，初步選出較優(yōu)方案，再

2、根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性及平均效率的比較在較優(yōu)方案中選出最優(yōu)方案。最終選擇第方案為最優(yōu)方案，4臺(tái)HL260/D74機(jī)組，轉(zhuǎn)輪直徑3.30m，機(jī)組轉(zhuǎn)速166.7rpm。第二章調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)速設(shè)備的選擇中由于本電站布置形式為單機(jī)單管，所以只對(duì)一臺(tái)機(jī)組甩全負(fù)荷情況進(jìn)行計(jì)算。調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)速設(shè)備選擇中分別在設(shè)計(jì)水頭和最高水頭下選取導(dǎo)葉接力器直線關(guān)閉時(shí)間，計(jì)算相應(yīng)的和，使55%，并選取接力器、調(diào)速器和油壓裝置的尺寸和型號(hào)。第三章 輔助設(shè)備設(shè)計(jì)中分別對(duì)油、水、氣三大輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)，按照要求設(shè)計(jì)各系統(tǒng)的工作方式并按照各計(jì)算參數(shù)選出油罐、水泵及儲(chǔ)氣罐和空壓機(jī)等設(shè)備。第四章 電氣一次部分設(shè)計(jì)中，按照設(shè)計(jì)要求，先對(duì)接入系

3、統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，本設(shè)計(jì)中送電線路電壓等級(jí)220KV，2回線路，送電導(dǎo)線型號(hào)LGJQ-400；接著進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)電機(jī)電壓側(cè)，送電電壓側(cè)，近區(qū)負(fù)荷側(cè)及電站自用電側(cè)四部分考慮。發(fā)電機(jī)電壓側(cè)選用擴(kuò)大單元接線，選取主變型號(hào)為SFPL-120000，送電電壓側(cè)選用變壓器母線接線，近區(qū)負(fù)荷送電線路電壓等級(jí)35KV，選用2回線路，送電導(dǎo)線型號(hào)LGJ-50，變壓器選擇SL7-6300/35型2臺(tái)，自用電負(fù)荷側(cè)采用單母線分段接線；然后進(jìn)行短路計(jì)算，按設(shè)計(jì)要求，取發(fā)電機(jī)出口側(cè)、主變高壓側(cè)、近區(qū)供電高壓側(cè)和自用電低壓側(cè)進(jìn)行短路計(jì)算，分別求出的有名值；最后，按照額定電壓和電流選取電氣設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，至此，本設(shè)計(jì)完成

4、。AbstractWhat I do is the mechanical and electrical main design of XiuWan hydroelectric power station, including 4 important part: hydraulic turbine and power generator designed, governor and speed control equipment designed, auxiliary equipment designed and electrical part designed.In the chapter 1

5、 of Hydraulic Turbine and Generator Designed, there is 1 kinds of hydraulic turbine HL260/D74 for selection on the basic of the height of the hydroelectric power station. There are 10 plans to be compared in this part after the compute. First, selecting better plans by comparing power output line of

6、 generator and working territories of hydraulic turbine. Second, choosing the best one by assessing investment and average efficiency of every better plan. Finally, deciding to make the second plan as the best one. In the plan, Ill use 4 units, the runner diameter is 3.30 meter,and the speed of runn

7、ing is 166.7rpm.In the chapter 2 of Governor and Speed Control Equipment designed, the layout of the station is a required use with an invest penstock. Therefore, it needs to calculate for a unit when it rejects whole load. In this part, straight closing time of wicket get servomotor should be calcu

8、lated in design head and maximum potential head. Then, calculate and , 55%. Finally, choosing servomotor, governor and oil-handling facility.In the chapter 3 of Auxiliary Equipment, this part is designed for watering and drainage system, air supply system and turbine oil system designed. According t

9、o designing requirement, Ill select the right kind of turbine oil tanks, water pumps, air receiver and compressor.In the chapter 4 of Electrical part, first of all, it should design intake system. The voltage step of transmitted wire is 220KV, 2 lines, and the wire is LGJQ-400. Secondly, it should d

10、esign main wire. Generator side and 220KV side , load nearby side and using for station side should be included. Generator side: one line wiring, the transformer is SFPL-120000; 35KV side: The unit extension form; load nearby side: transmit and transformer unit, the transformer is SL7-6300/35; using

11、 for power station side: Transformerline wiring form. Thirdly, it should calculate short current, including . Finally, fixing out electrical equipment according to and . Thats all.目 錄原始資料：- 4 -第一章 水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì) 第一節(jié) 水輪機(jī)型號(hào)選定 - 5 -第二節(jié) 原型水輪機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算 - 6 -第三節(jié) 較優(yōu)方案選擇 - 16 -第四節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算 - 18 -第五節(jié) 最優(yōu)方案選擇 - 24 -第六

12、節(jié) 最優(yōu)方案的進(jìn)出流水道計(jì)算 - 26 -第七節(jié) 繪制廠房剖面圖 - 30-第二章調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)速設(shè)備的選擇第一節(jié) 設(shè)計(jì)水頭下甩全負(fù)荷 - 39 -第二節(jié) 最大水頭下甩全負(fù)荷 - 44 -第三節(jié) 調(diào)速設(shè)備的選擇- 48 -第三章 輔助設(shè)備 第一節(jié) 氣系統(tǒng) - 50 -第二節(jié) 水系統(tǒng) - 54 -第三節(jié) 透平油系統(tǒng) - 61 -第四章電氣部分 第一節(jié) 接入系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 64 -第二節(jié) 電氣主接線設(shè)計(jì) - 65 -第三節(jié) 短路電流計(jì)算 - 68 -第四節(jié) 電氣設(shè)備選擇 - 76 -參考文獻(xiàn) - 80 -附圖、附表 - 81 -原始資料：秀灣水電站位于四川省西川縣，岷江支流上，電站建成后向四川電力

13、系統(tǒng)供電。本電站壩址選在西谷村上游2.5公里處，為低壩引水式建流電站，有部分日調(diào)節(jié)功能。引水口至調(diào)壓井的隧洞長(zhǎng)600多米，調(diào)壓井后壓力鋼管長(zhǎng)103米，在廠房前分叉接至各臺(tái)機(jī)組。公路自右岸進(jìn)入廠區(qū)。 本電站下游水位曲線如下圖所示：圖1 秀灣水電站下游水位曲線下游特征洪水如下：千年一遇洪水尾水位 896.5 (Q=13300m3/s)百年一遇洪水尾水位 895.6 (Q=10015m3/s)該地區(qū)年平均氣溫14.6C，最高氣溫33.2C，最低氣溫-4.7C，年平均水溫6.7C，相對(duì)濕度較大，該河流含沙量亦較大。電站建成后將承擔(dān)基荷。本電站將在相距50公里處的映塘變電所接入系統(tǒng)。并向西谷村供電約20

14、00千瓦。本電站設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)如下：H max = 65 米 總裝機(jī) 20 萬(wàn)千瓦H a = 56 米 年利用小時(shí)數(shù) 6130 小時(shí)H min = 47 米 保證出力 7 萬(wàn)千瓦第一章 水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)第一節(jié) 水輪機(jī)型號(hào)選定一、水輪機(jī)型式的選擇：根據(jù)原始資料， 該水電站的水頭范圍為4765m，適合此水頭范圍水輪機(jī)的類型有斜流式和混流式。又根據(jù)混流式水輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1）比轉(zhuǎn)速范圍廣，適用水頭范圍廣，可適用30700m；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低；（3）裝有尾水管，可減少轉(zhuǎn)輪出口水流損失。故選擇混流式水輪機(jī)。二、比轉(zhuǎn)速的選擇：本電站是引水式建流電站，則有Hr=Ha=56m。按我國(guó)水輪機(jī)的型譜推薦的設(shè)計(jì)水

15、頭與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系，水輪機(jī)的為因此，選擇在260左右的水輪機(jī)為宜。又根據(jù)原始資料所給定的秀灣水電站的特征水頭，查型譜新轉(zhuǎn)輪性能曲線及流道尺寸匯編第2頁(yè)中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表，知可選HL260/D74。三、機(jī)組臺(tái)數(shù)擬定：按電站建成后,在電力系統(tǒng)的作用及考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,初步擬定為2臺(tái),3臺(tái),4臺(tái),5臺(tái),四種方案進(jìn)行比較。表11臺(tái)數(shù)單機(jī)容量（MW）2100366.7450540第二節(jié) 原型水輪機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算一、HL260/D74原型水輪機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算、兩臺(tái) (單機(jī)容量100MW)1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：上式中： -發(fā)電機(jī)效率,取0.98 -機(jī)組的單機(jī)容量（KW）取最優(yōu)單

16、位轉(zhuǎn)速n110=79r/min與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.246m3/s,對(duì)應(yīng)的模型效率m=0.893，暫取效率修正值=0.03，=0.893+0.03=0.923。模型最高效率為0.923。 按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，計(jì)算值在標(biāo)準(zhǔn)值4.5m與5.0m之間。兩者都取。2、 計(jì)算原型水輪機(jī)的效率(1) 當(dāng)D1=4.5m時(shí) 設(shè)計(jì)工況原型水輪機(jī)的最高效率： =max-=0.954-0.923=0.031=m+=0.893+0.031=0.924(2) 當(dāng)D1=5.0m時(shí) 設(shè)計(jì)工況原型水輪機(jī)的最高效率： =max-=0.955-0.923=0.032=m+=0.92

17、63、同步轉(zhuǎn)速的選擇(1) 當(dāng)D1=4.5m時(shí)單位參數(shù)修正 所以不用修正。即：則： 處于125r/min和136.4r/min之間，兩者都取 (2) 當(dāng)D1=5.0m時(shí)單位參數(shù)修正 所以不用修正。即：則： 處于115.4r/min和125r/min之間，兩者都取。4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍(1) 當(dāng)D1=4.5m時(shí) n=125r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速 n=136.4r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速(2) 當(dāng)D1=5.0m時(shí) =115.4r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速 =125r/min最大水頭、最

18、小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速 5、 設(shè)計(jì)工況下的單位流量:(1) 當(dāng)D1=4.5m時(shí) 式中： -設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原形效率， -機(jī)組的額定出力（KW）(2) 當(dāng)D1=5.0m時(shí) 、三臺(tái) (單機(jī)容量 200/3 MW)1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：上式中： -發(fā)電機(jī)效率,取0.98 -機(jī)組的單機(jī)容量（KW）取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n110=79r/min與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.246m3/s,對(duì)應(yīng)的模型效率m=0.893，暫取效率修正值=0.03，=0.893+0.03=0.923。模型最高效率為0.923。 按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，計(jì)算值在標(biāo)準(zhǔn)值3.8m與

19、4.1m之間。用四分之一原則法選擇D1=3.8m。2、 計(jì)算原型水輪機(jī)的效率設(shè)計(jì)工況原型水輪機(jī)的最高效率： =max-=0.953-0.923=0.03=m+=0.893+0.03=0.9233、同步轉(zhuǎn)速的選擇單位參數(shù)修正： 所以不用修正。即：則： 處于150r/min和166.7r/min之間，兩者都取。4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍 n=150r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速 n=166.7r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速5、 設(shè)計(jì)工況下的單位流量: 式中： -設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原形效率， -機(jī)組的額定出力（KW）、四臺(tái) (單機(jī)容量 50MW)

20、1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：上式中： -發(fā)電機(jī)效率,取0.98 -機(jī)組的單機(jī)容量（KW）取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n110=79r/min與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.246m3/s,對(duì)應(yīng)的模型效率m=0.893，暫取效率修正值=0.03，=0.893+0.03=0.923。模型最高效率為0.923。 按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，計(jì)算值在標(biāo)準(zhǔn)值3.3m與3.8m之間。用四分之一原則法選擇D1=3.3m。2、 計(jì)算原型水輪機(jī)的效率設(shè)計(jì)工況原型水輪機(jī)的最高效率： =max-=0.951-0.923=0.028=m+=0.893+0.028=0.9213、同步轉(zhuǎn)速的選擇單位參

21、數(shù)修正： 所以不用修正。即：則： 處于166.7r/min和187.5r/min之間，兩者都取。4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍 n=166.7r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速 n=187.5r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速5、 設(shè)計(jì)工況下的單位流量: 式中： -設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原形效率， -機(jī)組的額定出力（KW）、五臺(tái) (單機(jī)容量 40 MW)1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：上式中： -發(fā)電機(jī)效率,取0.98 -機(jī)組的單機(jī)容量（KW）取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n110=79r/min與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.246m3/

22、s,對(duì)應(yīng)的模型效率m=0.893，暫取效率修正值=0.03，=0.893+0.03=0.923。模型最高效率為0.923。 按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，計(jì)算值在標(biāo)準(zhǔn)值2.75m與3.0m之間。用四分之一原則法選擇D1=3.0m。2、 計(jì)算原型水輪機(jī)的效率設(shè)計(jì)工況原型水輪機(jī)的最高效率： =max-=0.950-0.923=0.027=m+=0.893+0.027=0.9203、同步轉(zhuǎn)速的選擇單位參數(shù)修正： 所以不用修正。即：則： 處于187.5r/min和214.3r/min之間，兩者都取。4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍 n=187.5r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速 n=

23、214.3r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的模型水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速5、 設(shè)計(jì)工況下的單位流量: 式中： -設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原形效率， -機(jī)組的額定出力（KW）參考文獻(xiàn)3P110參考文獻(xiàn)1P154（6-29）式參考文獻(xiàn)1P162參考文獻(xiàn)1P9表1-3參考文獻(xiàn)1P38（3-17）式參考文獻(xiàn)1P38（3-17）式參考文獻(xiàn)1P39（3-22）式參考文獻(xiàn)1P156（6-36）式參考文獻(xiàn)1P157表6-9參考文獻(xiàn)1P39（3-22）式參考文獻(xiàn)1P157表6-9參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P157參考文獻(xiàn)1

24、P162參考文獻(xiàn)1P9表1-3參考文獻(xiàn)1P38（3-17）式參考文獻(xiàn)1P39（3-22）式參考文獻(xiàn)1P156（6-36）式參考文獻(xiàn)1P157表6-9參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P157參考文獻(xiàn)1P162參考文獻(xiàn)1P9表1-3參考文獻(xiàn)1P38（3-17）式參考文獻(xiàn)1P39（3-22）式參考文獻(xiàn)1P156（6-36）式參考文獻(xiàn)1P157表6-9參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P157參考文獻(xiàn)1P162參考文獻(xiàn)1P9表1-3參考文獻(xiàn)1P38（3-17）式參考文獻(xiàn)1P39（3-22）式參考文獻(xiàn)1P156（6-36）式參考文

25、獻(xiàn)1P157表6-9參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P36（3-14）式參考文獻(xiàn)1P157參考文獻(xiàn)1P162三、各方案列表如下 表12方案臺(tái)數(shù)直徑(m)轉(zhuǎn)速(r/min)(r/min)(r/min)(r/min)Pr(MW)%HL220/D74 n110=79r/min Q11r=1.246m3/s一24.512569.7775.1782.05102.0492.4二24.5136.476.1382.0289.53三25.0115.471.5777.1084.1692.6四25.0136.476.1382.0289.53五33.815070.7076.1783.1468.02792.3六

26、33.8166.778.5784.6592.40七43.3166.768.2373.5180.2451.02092.1八43.3187.576.7582.6890.25九53.0187.569.7775.1782.0540.81692.0十53.0214.379.7485.9193.78第三節(jié) 較優(yōu)方案選擇一、畫各方案工作范圍在模型綜合特性曲線上畫出根據(jù)給定的特征水頭Hmin、Hr、Hmax以及另取一個(gè)水頭H1所對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速n11和水輪機(jī)出力限制線相交。在最小水頭下，水輪機(jī)不能發(fā)出額定出力，此時(shí)水輪機(jī)受到出力限制線的限制，所以不需要試算最小水頭下的Q11。在最大水頭和設(shè)計(jì)水頭下，用原型水輪機(jī)

27、效率計(jì)算出來(lái)的Q11和此水頭對(duì)應(yīng)的n11的交點(diǎn)的模型水輪機(jī)效率加上修正值并不一定等于，這就需要試算。由，假定一個(gè)T，由此公式計(jì)算出一個(gè)Q11,再由Q11和對(duì)應(yīng)水頭的n11在圖上找到一點(diǎn)，并查出此點(diǎn)的m,將此m轉(zhuǎn)換成原型效率T（按限制工況點(diǎn)效率誤差計(jì)），此時(shí)可比較T和T是否相等，如果不等，則從新將T代入公式計(jì)算，重復(fù)前面的過程，直到計(jì)算值同假設(shè)值相等為止，為了減少試算次數(shù)，一般只要前面兩次單位流量相差值小于5%就認(rèn)為可以了。各方案計(jì)算列表如下：表13設(shè)計(jì)水頭Hr=56m最大水頭Hmax=65mQ11m(%)Q11m(%)方案一1.33086.90.99090.9方案二1.31886.90.963

28、90.8方案三1.25688.50.97290.8方案四1.24589.10.98590.8方案五1.25888.10.97590.4方案六1.22490.50.91189.2方案七1.19088.90.94390.3方案八1.18291.30.94889.3方案九1.34584.21.09590.5方案十1.29086.81.07690.2將兩個(gè)試算點(diǎn)連接起來(lái)，這樣由水輪機(jī)出力限制線、以及五個(gè)水頭所對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速就圍成了各個(gè)方案的工作范圍。二、初選較優(yōu)方案根據(jù)前面擬定的各方案的工作范圍是否包含高效區(qū)，或者包含高效區(qū)的面積大??；設(shè)計(jì)水頭與平均水頭是否接近等原則來(lái)初選較優(yōu)方案。所列較優(yōu)方案如下：

29、 表14方案臺(tái)數(shù)單機(jī)容量 （MW）直徑（m）轉(zhuǎn)速 (r/min)轉(zhuǎn)輪型號(hào)方案I2臺(tái)1004.5125HL260/D74方案3臺(tái)200/33.8150HL260/D74方案4臺(tái)503.3166.7HL260/D74三、反算設(shè)計(jì)水頭方案 方案 方案 四、反算設(shè)計(jì)流量方案 方案 方案 第四節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算一動(dòng)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線，求各方案的平均效率1、繪制轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線和等效率曲線的繪制：（1）在水輪機(jī)工作水頭范圍（HminHmax）內(nèi)取4個(gè)水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速n11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)處的Q11和m計(jì)算出原型水輪機(jī)的效率和出力P具體結(jié)果

30、見附表1。（2）將各點(diǎn)的H、P值繪在坐標(biāo)圖上，將各點(diǎn)連成光滑曲線，即為某的效率值。（3）繪制出力限制線。在HminHr之間出力限制線一般由模型綜合特性曲線的95%出力限制線換算而得。各方案的曲線見圖1-1至1-3。（4）根據(jù)所繪制的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計(jì)算各方案的平均效率2、利用面積法求各方案的平均效率 ： 式中1、2為特性曲線上相鄰等效率線上的效率值，A為兩相鄰效率線之間的面積。具體計(jì)算表見附表2，結(jié)果如下：表15方案I平均效率0.91650.91990.9199二機(jī)電設(shè)備投資和耗鋼量(一)、水力機(jī)械部分1.水輪機(jī)由前選型計(jì)算可知選擇水輪機(jī)為HL260/D74,根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑,估算各種方案的水輪機(jī)的重

31、量: 表16方案臺(tái)數(shù)直徑(m)單 重（t/臺(tái)）總重(t)單 價(jià)(萬(wàn)元/t)總 價(jià)(萬(wàn)元)24.54408803.5308033.8290870304543.315060021002.調(diào)速器按一臺(tái)30萬(wàn)元來(lái)考慮，故各方案總價(jià)估算如下：方案 總價(jià)302=60萬(wàn)元方案 總價(jià)303=90萬(wàn)元方案 總價(jià)304=120萬(wàn)元3. 起重設(shè)備 起重設(shè)備的選擇取決于跨度和轉(zhuǎn)子重量。(跨度=4.5D1） 三種方案的跨度分別為17.1m ,14.85m ,13.5m . 由于轉(zhuǎn)速均大于150r/min，故選擇懸式發(fā)電機(jī)。 發(fā)電機(jī)重量可按以下公式來(lái)計(jì)算： （t）上式中： KG-估算系數(shù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速大于150r/m

32、in時(shí)，采用懸式機(jī)組。懸式機(jī)組KG范圍為810 取KG =8, -視在功率（KVA）=Pr/cos, cos-發(fā)電機(jī)功率因數(shù)，取0.85, -額定轉(zhuǎn)速（r/min）. 發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量計(jì)算如下： 方案 方案 方案 由此得發(fā)電機(jī)重量如下： 方案 768.3 t 方案 519.2 t 方案 399.5 t 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量一般可按發(fā)電機(jī)總重量的一半估算。可得各方案轉(zhuǎn)子重量分別為384.2t，259.6t，199.75t.結(jié)合跨度可選擇適合的起重器，查的各方案對(duì)應(yīng)重量分別為184t,129t,94t.方案發(fā)電機(jī)容量（MVA）起重器重量（t）單價(jià)（萬(wàn)元/t）投資（萬(wàn)元）117.6518422.2809.6

33、78.4312932.2851.458.829442.2827.24、輔助設(shè)備部分 輔助設(shè)備投資=k（水輪機(jī)價(jià)格+調(diào)速器價(jià)格） 查原始資料匯編59頁(yè)可得各方案的k值： 估算分別為：方案 k=3.6% 總價(jià)為：3.6%（3080+60）=113.04萬(wàn)元方案 k=4.2%總價(jià)為：4.2%（3045+90）=131.67萬(wàn)元方案 k=4.2%總價(jià)為：4.7%（2100+120）=104.34萬(wàn)元5 、設(shè)備安裝運(yùn)輸費(fèi)安裝設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)=設(shè)備總價(jià)查原始資料匯編可得各方案的值，分別得各方案設(shè)備安裝運(yùn)輸費(fèi)總價(jià)為：方案： 7.9%（3080+60+809.60+113.04）=320.95萬(wàn)元方案： 8.2%（

34、3045+90+851.4+131.67）=337.68萬(wàn)元方案： 8.5%（2100+120+827.2+104.34）=266.18萬(wàn)元（二）、電氣部分1、水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)重量可按以下公式來(lái)計(jì)算： （t）上式中： KG-估算系數(shù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速大于150r/min時(shí)，采用懸式機(jī)組。懸式機(jī)組KG范圍為810 取KG =8, -視在功率（KVA）Sn=Pr/cos, cos-發(fā)電機(jī)功率因數(shù)，取0.85, -額定轉(zhuǎn)速（r/min）.估算各方案發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)子的單重量及發(fā)電機(jī)總投資：表18方案轉(zhuǎn)速(r/min)Pr（MW)GF(t)總重（t）單價(jià)（萬(wàn)元/t）總價(jià)（萬(wàn)元）125102.04768.3

35、1536.64.06146.415068.027519.21557.64.06230.4166.751.020399.515984.063922、變壓器 方案 Z=2臺(tái) Sn=100/0.85=117.65MVA 得 Tk=117t/臺(tái)總價(jià)為：11725.0=1170萬(wàn)元方案 Z=3臺(tái) Sn=66.7/0.85=78.43MVA 得 Tk=99t/臺(tái)總價(jià)為：9935.0=1485萬(wàn)元方案 Z=4臺(tái) Sn=50/0.85=58.82MVA 得 Tk=88t/臺(tái)總價(jià)為：8845.0=1760萬(wàn)元3、 開關(guān)設(shè)備在初步設(shè)計(jì)時(shí)開關(guān)單價(jià)按100萬(wàn)元/臺(tái)計(jì)算，每臺(tái)機(jī)組設(shè)有兩組開關(guān)。由此計(jì)算各方案開關(guān)設(shè)備投資

36、如下：方案 總價(jià)1004=400（萬(wàn)元）方案 總價(jià)1006=600（萬(wàn)元）方案 總價(jià)1008=800（萬(wàn)元）4、 電氣自動(dòng)化設(shè)備估算時(shí)以（發(fā)電機(jī)+變壓器+開關(guān)設(shè)備）總價(jià)10%計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下：方案 總價(jià)為：10%（6146.4+1170+400）=771.64萬(wàn)元方案 總價(jià)為：10%（6230.4+1485+600）=831.54萬(wàn)元方案 總價(jià)為：10%（6392+1760+800）=895.2萬(wàn)元5、電氣部分運(yùn)輸費(fèi)電氣部分運(yùn)輸費(fèi)=設(shè)備總價(jià)方案 7.9%（6146.4+1170+400+771.64）=670.56萬(wàn)元方案 8.2%（6230.4+1485+600+831.54）=750.0

37、5萬(wàn)元方案 8.5%（6392+1760+800+895.2）=837.01萬(wàn)元參考文獻(xiàn)4P139圖2-55參考文獻(xiàn)2P59參考文獻(xiàn)4P157表4-6參考文獻(xiàn)2P59參考文獻(xiàn)2P59參考文獻(xiàn)5P183（4-59）式參考文獻(xiàn)5P217圖5-26第五節(jié) 最優(yōu)方案選擇一、 水力機(jī)械投資估算表 表19方案水輪機(jī)單重（噸/臺(tái)）440290150水輪機(jī)總重（噸）880870600水輪機(jī)單價(jià)（萬(wàn)元/噸）3.53.53.5水輪機(jī)總價(jià)（萬(wàn)元）308030452100調(diào)速器單價(jià)（萬(wàn)元/臺(tái)）303030調(diào)速器總價(jià)（萬(wàn)元）6090120起重機(jī)重量（噸）368387376起重機(jī)單價(jià)（萬(wàn)元/噸）2.22.22.2起重機(jī)總

38、價(jià)（萬(wàn)元）809.60851.4827.2輔助設(shè)備投資（萬(wàn)元）113.04131.67104.34安裝運(yùn)輸費(fèi)（萬(wàn)元）320.95337.68266.18總投資（萬(wàn)元）4383.594455.753417.72總耗鋼量（噸）12481257976單位千瓦投資（元/千瓦）219.2222.8170.9千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）6.246.2854.88二、 電氣部分投資估算表 表110方案發(fā)電機(jī)單重 （噸/臺(tái)）768.3519.2399.5發(fā)電機(jī)總重（噸）1536.61557.61598發(fā)電機(jī)單價(jià)（萬(wàn)元/噸）4.04.04.0發(fā)電機(jī)總價(jià)（萬(wàn)元）6146.46230.46392變壓器、開關(guān)總價(jià)（萬(wàn)元）

39、157020852560自動(dòng)化設(shè)備總價(jià)（萬(wàn)元）771.64831.54895.2設(shè)備安裝運(yùn)輸費(fèi)（萬(wàn)元）670.56750.05837.01總投資（萬(wàn)元）9158.69896.8510684.21單位千瓦投資（元/千瓦）457.93494.84534.21單位千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）7.6837.7887.990三、 最優(yōu)方案的選擇表111項(xiàng)目最大水頭Hmax(m)656565最小水頭Hmin(m)474747平均水頭Ha(m)565656裝機(jī)容量Ny(MW)200200200水輪機(jī)型號(hào)HL260HL260HL260單機(jī)容量N(MW)10066.750機(jī)組臺(tái)數(shù)234轉(zhuǎn)輪直徑 (m)4.53.83

40、.3機(jī)組轉(zhuǎn)速(r/min)125150166.7水輪機(jī)最高效率95.8%95.7%95.5%水輪機(jī)平均效率91.64%91.99%91.99%模型最高效率時(shí)的n110797979總投資(萬(wàn)元)14242.1914352.614101.93單位千瓦投資(元/KW)712.11717.63705.10總耗鋼量(噸)2784.62814.62574單位千瓦耗鋼量(公斤/萬(wàn)KW)13.9214.0712.87由以上表可知，三種方案的平均效率相差不大，從總投資和耗鋼量以及電站擔(dān)任基荷運(yùn)行等因素考慮，確定方案為最優(yōu)方案。四、 最優(yōu)方案吸出高度的計(jì)算機(jī)組設(shè)計(jì)流量： 機(jī)組臺(tái)數(shù)為4臺(tái)，尾水位取水輪機(jī)過流量為兩臺(tái)

41、水輪機(jī)的設(shè)計(jì)流量。 查原始資料可得： 取=1.15 五、 最優(yōu)方案飛逸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)輪軸向水推力的計(jì)算 式中 模型飛逸轉(zhuǎn)速，（r/min） 推力系數(shù)，=（0.200.26）取0.21參考文獻(xiàn)1P58參考文獻(xiàn)1P163第六節(jié) 最優(yōu)方案的進(jìn)出流水道計(jì)算一、轉(zhuǎn)輪參數(shù)1、轉(zhuǎn)輪可根據(jù)型譜中的流道單線圖按比例放大再參照水電站動(dòng)力設(shè)備手冊(cè)得到。表112D1D2D3D4D511.0780.9280.7250.4853.303.5573.0622.3931.594D6b0h2h3h40.1280.2800.1600.5090.2830.4220.9240.5281.6800.9342、轉(zhuǎn)輪葉片數(shù) Z1=143、轉(zhuǎn)輪下

42、環(huán)錐角 =84、止漏裝置 由于本電站水頭范圍4765m，且水中含沙量較大，故選用間隙式止漏環(huán)5、轉(zhuǎn)輪制造工藝 采用鑄焊轉(zhuǎn)輪二、蝸殼計(jì)算 1、 蝸殼型式、斷面形狀和包角的確定由于本站應(yīng)用水頭4765m,故采用鋼板焊接蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當(dāng)蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時(shí)，采用橢圓形斷面，蝸殼的包角為345。2、 座環(huán)的確定座環(huán)有兩種：一種是帶蝶形邊座環(huán)；一種是無(wú)蝶形邊座環(huán)。本設(shè)計(jì)采用帶蝶形邊座環(huán)，其錐角為55，相關(guān)尺寸如下：表113名稱Da(m)Db(m)ra(m)K(m)座環(huán)參數(shù)5.154.400.300.125表中 Da座環(huán)進(jìn)口半徑， Da座環(huán)出口半徑， K 固定導(dǎo)葉外徑至蝶邊外徑的距離， ra蝶行半徑。3、蝸殼進(jìn)口流速 （因 Hr=56m ）4、金屬蝸殼外形尺寸計(jì)算 （1）進(jìn)口斷面流量 式中 -蝸殼包角， -水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量。（2）進(jìn)口斷面流速： 式中 k-流速系數(shù)，取0.91（3）進(jìn)口斷面半徑 （4）進(jìn)口斷面中心距 式中 （5）進(jìn)口斷面外徑 （6）由進(jìn)口斷面尺寸求出蝸殼系數(shù)C和蝸殼常數(shù)K 5、圓斷面計(jì)算6、橢圓斷面的計(jì)算 當(dāng) 時(shí)，采用橢圓斷面連接計(jì)算如下：橢圓半徑與圓同等面積 =0.295(m