水動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì) HTS水電站主輔機(jī)選型及調(diào)保計(jì)算

1、摘要水電站主輔機(jī)選型設(shè)計(jì)是對(duì)一個(gè)電站的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的計(jì)算及型號(hào)的選擇，調(diào)節(jié)保證計(jì)算則是為機(jī)組安全運(yùn)行提供保證。本設(shè)計(jì)是根據(jù)HTS水電站的原始資料，在水電站設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，進(jìn)行主輔機(jī)選型、調(diào)保計(jì)算、部分配套設(shè)備、廠房布置的設(shè)計(jì)和計(jì)算。關(guān)鍵詞：HTS水電站 主輔機(jī)選型 調(diào)保計(jì)算 配套設(shè)備 廠房布置 AbstractSelection of main and auxiliary hydropower design is the choice of a power plant's turbine generator set and auxiliary equipmen

2、t and model calculations, adjustments to ensure that the calculation is to provide a guarantee for the safe operation of the unit. The design is based on original data HTS hydropower in the design requirements and design specifications on the basis of hydropower, carried the main auxiliary selection

3、, guaranty calculation, some equipment, plant layout design and calculation. Keywords: HTS station main and auxiliary selection guaranty calculation, equipment plant layoutIII目錄摘要IAbstractII目錄III第一章 原始資料與設(shè)計(jì)任務(wù)11.1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))11.1.1工程基本概況11.1.2 電站基本參數(shù)1第二章 水力發(fā)電機(jī)組的選型及相關(guān)設(shè)計(jì)32.1水輪機(jī)的方案選擇32.1.1水輪機(jī)類型的選

4、擇32.1.2各方案的基本參數(shù)試算42.1.3經(jīng)濟(jì)指標(biāo)182.1.4最優(yōu)方案比較202.2運(yùn)行特性曲線的繪制212.2.1等效率線繪制212.2.2出力限制線的繪制212.2.3等吸出高度線的繪制242.3蝸殼、尾水管、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算262.3.1蝸殼的計(jì)算262.3.2尾水管的計(jì)算282.3.3導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的計(jì)算292.3.4進(jìn)出口流道單線圖302.4發(fā)電機(jī)型號(hào)選擇及主要參數(shù)312.4.1 發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算312.4.2發(fā)電機(jī)型式及冷卻方式312.4.3發(fā)電機(jī)主要尺寸312.4.4發(fā)電機(jī)外形尺寸的計(jì)算332.4.5發(fā)電機(jī)軸向尺寸計(jì)算332.4.6發(fā)電機(jī)重量估算352.5進(jìn)水閥的類型及選擇35

5、2.5.1進(jìn)水閥的類型、作用及使用范圍352.5.2進(jìn)水閥直徑計(jì)算35第三章 調(diào)保計(jì)算及調(diào)速器與油壓裝置選擇373.1調(diào)節(jié)保證計(jì)算373.1.1 調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的、任務(wù)及標(biāo)準(zhǔn)373.1.2電站基本參數(shù)373.1.3額定水頭下的調(diào)保計(jì)算383.1.4最高水頭下的調(diào)保計(jì)算443.2調(diào)速器形式及工作容量選擇493.2.1調(diào)速器形式的選擇493.2.2調(diào)速器工作容量選擇493.2.3導(dǎo)葉接力器其他參數(shù)計(jì)算503.2.4 主配壓閥直徑503.2.5油壓裝置的選擇51第四章 輔助設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算524.1油系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)524.1.1用油量的計(jì)算524.1.2油系統(tǒng)設(shè)備選擇554.1.3油系統(tǒng)圖574.2氣系

6、統(tǒng)部分設(shè)計(jì)574.2.1各種用氣額定壓力574.2.2供氣方式574.2.3設(shè)備選擇計(jì)算574.2.4廠內(nèi)低壓壓縮空氣系統(tǒng)584.2.5氣系統(tǒng)圖604.3水系統(tǒng)設(shè)計(jì)604.3.1技術(shù)供水系統(tǒng)604.3.2排水系統(tǒng)634.3.3水系統(tǒng)圖65第五章 廠房設(shè)計(jì)665.2 主廠房機(jī)組段長(zhǎng)度的確定665.2.1廠房計(jì)算基本參數(shù)665.2.2機(jī)組段長(zhǎng)度（機(jī)組間距）665.2.3裝配場(chǎng)長(zhǎng)度675.2.4邊機(jī)組段加長(zhǎng)長(zhǎng)度685.2.5確定廠房長(zhǎng)度685.2 主廠房寬度的確定685.2.1主廠房寬度685.2.2確定廠房寬度695.3主廠房起重設(shè)備的選擇705.3.1形式和臺(tái)數(shù)的選擇705.4 主廠房各層高程的

7、確定705.4.1機(jī)組的安裝高程的確定715.4.2尾水管底板的高程715.4.3水輪機(jī)層地面高程715.4.4發(fā)電機(jī)層地面高程715.4.5吊車軌道頂?shù)母叨?25.4.6廠房頂面的高程725.5廠房布置圖72結(jié)語(yǔ)73參考文獻(xiàn)74致謝75第一章 原始資料與設(shè)計(jì)任務(wù)1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))1.1.1工程基本概況HTS電站位于云南德宏傣族景頗族自治州盈江縣境內(nèi)的大盈江干流下游河段。電站廠房距盈江縣城42km，距昆明786km。本電站為引水式電站。主體建筑物由首部樞紐、有壓引水隧洞、鋼管道和廠區(qū)樞紐組成。電站引水道系統(tǒng)布置在大盈江左岸，引水道總長(zhǎng)約280m，采用一管三機(jī)引水方式，

8、由電站進(jìn)水口、壓力引水隧洞、洞內(nèi)壓力管道組成，為有壓引水系統(tǒng)。其中壓力引水隧洞長(zhǎng)202m，直徑為8.8m；壓力引水總鋼管長(zhǎng)42m，直徑為8.8m； 支管42米（至蝶閥止），直徑按進(jìn)水蝶閥直徑定。本電站裝機(jī)有如下方案：1.1.2 電站基本參數(shù)1、 水位（1）上游水位,正常蓄水位 788m死水位 781m（2）廠房尾水位-流量關(guān)系表1-1 廠房尾水位-流量關(guān)系水位(m)738.27397405741741.5742742.5流量(m3/s)04.6562.1100175230330水位(m)743743.5744流量(m3/s)4005206002、 流量電站多年平均流量 213 m3/s3、 水

9、頭最大靜水頭 54m額定水頭 46.5m最小水頭 40m4、 泥沙 0.47kgm35、 氣象年平均氣溫 19.4最高溫度 36.8最低氣溫 8年平均相對(duì)濕度 806、電站特性裝機(jī)容量 3×33MW保證出力 22.609MW多年平均發(fā)電量 53198萬(wàn)kW.h年利用小時(shí)數(shù) 5374 h75第二章 水力發(fā)電機(jī)組的選型及相關(guān)設(shè)計(jì)2.1水輪機(jī)的方案選擇2.1.1水輪機(jī)類型的選擇表2-1 水輪機(jī)類型及適用范圍 由任務(wù)書電站基本參數(shù)可知本電站的水頭范圍為40至54米，結(jié)合型譜表初步選用HLA551、HLD74、HLA384三種轉(zhuǎn)輪。采用三臺(tái)機(jī)方案。模型參數(shù)如表2-2:表2-2 模型參數(shù)HLA3

10、84HLD74HLA551模型轉(zhuǎn)輪直徑D1(cm)303535.2推薦最大使用水頭(m)1258060最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速(r/min)77.77979.3最優(yōu)單位流量(m3/s)0.921.081.08最優(yōu)工況點(diǎn)效率%93.192.793.2限制單位流量(m3/s)1.0171.2471.326限制工況點(diǎn)效率%90.489.489.6限制工況汽蝕系數(shù)0.10.1430.14續(xù)表2-2HLA384HLD74HLA551限制工況比轉(zhuǎn)速(m.kW)233261270.5單位飛逸轉(zhuǎn)速(r/min)137150.4147.2水輪機(jī)的額定出力 由于本機(jī)組屬于中型機(jī)組故發(fā)電機(jī)效率取97%2.1.2各方案的基本參數(shù)

11、試算 1、方案一、3×HLA551（1）轉(zhuǎn)輪直徑取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=79.3r/min;與出力限制線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量,則=1.324/s,對(duì)應(yīng)模型的效率為0.9,暫取效率修正值0.02;原型水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的效率0.9+0.02=0.92取標(biāo)準(zhǔn)值3m（2）原型水輪機(jī)的效率其中由模型綜合特性曲線查的0.932故效率修正值為效率修正采用等效率修正法，統(tǒng)一修正+2.4%（3）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算與選擇以加權(quán)平均水頭作為標(biāo)準(zhǔn)水頭計(jì)算發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速此值介于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速 166.7r/min與187.5 r/min之間,其運(yùn)行區(qū)間比較如下當(dāng)取187.5 r/min時(shí)當(dāng)取166.7

12、r/min 時(shí)圖2-1 HLA551發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取187.5 r/min模型運(yùn)行區(qū)間圖2-2 HLA551發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取166.7 r/min模型運(yùn)行區(qū)間由上圖所示的HLA551的模型曲線可知當(dāng)取166.7r/mi時(shí)運(yùn)行區(qū)間已偏離最優(yōu)效率區(qū),不利于機(jī)組穩(wěn)定高效的運(yùn)行,綜上所述發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取187.5 r/min（4）流量的計(jì)算由 ， 兩公式通過(guò)試算可得對(duì)應(yīng)水頭下的單位流量和模型效率，從而推算出實(shí)際工況下的流量及效率。1）額定水頭：設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的模型轉(zhuǎn)速結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.908時(shí)流量為 1.304恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)的單位流量2）最高水頭：模型轉(zhuǎn)速：結(jié)

13、合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.926時(shí)流量為 1.022恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)最低流量為（5）比轉(zhuǎn)速的計(jì)算(6)吸出高度的計(jì)算1）計(jì)算，所對(duì)應(yīng)得單位轉(zhuǎn)速2） 確定各水頭所對(duì)應(yīng)的單位流量 最小水頭取對(duì)應(yīng)單位轉(zhuǎn)速與5%出力限制線交點(diǎn)處流量為所取點(diǎn)單位流量，則最低水頭的單位流量為：3） 確定各點(diǎn)的空化系數(shù)由上述計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)模型綜合特性曲線找到相應(yīng)的工況點(diǎn)上分別查出、所對(duì)應(yīng)得模型空化系數(shù)，分別為0.125,0.113,0.099.查空化系數(shù)修正值與水頭的關(guān)系曲線可知。 4）水輪機(jī)安裝高程的確定水輪機(jī)的安裝高程在初步計(jì)算時(shí)取下游水位的平均海拔高程.因此電站采用三臺(tái)機(jī)的形式,故設(shè)計(jì)

14、尾水位的水輪機(jī)過(guò)流量按1臺(tái)機(jī)的額定流量,結(jié)合任務(wù)書中水位-流量關(guān)系表由差值法得出尾水位高度是 E=m5） 吸出高度的計(jì)算（7）飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算r/min（8）軸向水推力2、方案二、3×HLD74（1）轉(zhuǎn)輪直徑取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=79r/min;與出力限制線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量,則=1.247/s,對(duì)應(yīng)模型的效率為0.893 ,暫取效率修正值0.02;原型水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的效率0.893+0.02=0.913m計(jì)算值處于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑33.3m之間,因取3m時(shí)轉(zhuǎn)輪直徑較小無(wú)法保證設(shè)計(jì)水頭下發(fā)額定出力;而取3.3m又過(guò)大,且本機(jī)組為大型機(jī)組所以取非標(biāo)準(zhǔn)值3.1m（2）原型水

15、輪機(jī)的效率其中由模型綜合特性曲線查的0.927故效率修正值為0.953-0.927=0.026效率修正采用等效率修正法，統(tǒng)一修正+2.6%（3）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算與選擇以加權(quán)平均水頭作為標(biāo)準(zhǔn)水頭計(jì)算發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速r/min此值介于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速166.7187.5r/min之間,其運(yùn)行區(qū)間比較如下當(dāng)取187.5r/min時(shí)r/minr/min當(dāng)取166.7r/min時(shí)r/minr/min圖2-3 HLD74發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取187.5 r/min模型運(yùn)行區(qū)間圖2-4 HLD74發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取166.7r/min模型運(yùn)行區(qū)間由上圖所示取187.5r/min時(shí)覆蓋最優(yōu)效率區(qū)面積較大且轉(zhuǎn)速越高尺寸越小

16、發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)越少,比較經(jīng)濟(jì),故選取187.5r/min（4）流量的計(jì)算由 ， 兩公式通過(guò)試算可得對(duì)應(yīng)水頭下的單位流量和模型效率，從而推算出實(shí)際工況下的流量及效率。1）額定水頭：設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的模型轉(zhuǎn)速r/min結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.91時(shí)流量為 1.215恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)的單位流量2）最高水頭：模型轉(zhuǎn)速：結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.902時(shí)流量為 0.98恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)最低流量為（5）比轉(zhuǎn)速的計(jì)算(6)吸出高度的計(jì)算1）計(jì)算，所對(duì)應(yīng)得單位轉(zhuǎn)速4） 確定各水頭所對(duì)應(yīng)的單位流量最小水頭取對(duì)應(yīng)單位轉(zhuǎn)速與5%出力限制線交點(diǎn)處流量為

17、所取點(diǎn)單位流量，則最低水頭的單位流量為：5） 確定各點(diǎn)的空化系數(shù)由上述計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)模型綜合特性曲線找到相應(yīng)的工況點(diǎn)上分別查出、所對(duì)應(yīng)得模型空化系數(shù)，分別為0.143,0.14,0.1.查空化系數(shù)修正值與水頭的關(guān)系曲線可知。 4）水輪機(jī)安裝高程的確定水輪機(jī)的安裝高程在初步計(jì)算時(shí)取下游水位的平均海拔高程.因此電站采用三臺(tái)機(jī)的形式,故設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過(guò)流量按1臺(tái)機(jī)的額定流量,結(jié)合任務(wù)書中水位-流量關(guān)系表由差值法得出尾水位高度是 E=m6） 吸出高度的計(jì)算（7）飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 r/min（8）軸向水推力3、方案三、3×HLA384（1）轉(zhuǎn)輪直徑取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=77.7r/min;與出力限制

18、線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量,則=1.017/s,對(duì)應(yīng)模型的效率為0.902,暫取效率修正值0.02;原型水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的效率0.902+0.02=0.922計(jì)算值處于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑3.33.8m之間,因取3.3m時(shí)轉(zhuǎn)輪直徑較小無(wú)法保證設(shè)計(jì)水頭下發(fā)額定出力;而取3.8m又過(guò)大,且本機(jī)組為大型機(jī)組所以取非標(biāo)準(zhǔn)值3.5m（2）原型水輪機(jī)的效率其中由模型綜合特性曲線查的0.931故效率修正值為0.958-0.931=0.027效率修正采用等效率修正法，統(tǒng)一修正+2.7%（3）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算與選擇以加權(quán)平均水頭作為標(biāo)準(zhǔn)水頭計(jì)算發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 r/min此值介于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速150 1

19、66.7 r/min之間,其運(yùn)行區(qū)間比較如下當(dāng)取150 r/min 時(shí)r/min r/min當(dāng)取166.7 r/min 時(shí) r/min r/min圖2-5 HLA384發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取150r/min模型運(yùn)行區(qū)間圖2-6 HLD74發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取166.7r/min模型運(yùn)行區(qū)間由上圖所示的HLA384的模型曲線可知當(dāng)取166.7 r/min時(shí)運(yùn)行區(qū)間已偏離最優(yōu)效率區(qū),不利于機(jī)組穩(wěn)定高效的運(yùn)行,綜上所述發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取150 r/min（4）流量的計(jì)算由 ， 兩公式通過(guò)試算可得對(duì)應(yīng)水頭下的單位流量和模型效率，從而推算出實(shí)際工況下的流量及效率。1）額定水頭：設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的模型轉(zhuǎn)速r/min結(jié)合模型

20、綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.93時(shí)流量為 0.932恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)的單位流量2）最高水頭：模型轉(zhuǎn)速：結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.91時(shí)流量為 0.761恰在模型曲線故符合要求。原型水輪機(jī)最低流量為。（5）比轉(zhuǎn)速的計(jì)算(6)吸出高度的計(jì)算1）計(jì)算，所對(duì)應(yīng)得單位轉(zhuǎn)速2）確定各水頭所對(duì)應(yīng)的單位流量 最小水頭取對(duì)應(yīng)單位轉(zhuǎn)速與5%出力限制線交點(diǎn)處流量為所取點(diǎn)單位流量，則最低水頭的單位流量為： 3） 確定各點(diǎn)的空化系數(shù)由上述計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)模型綜合特性曲線找到相應(yīng)的工況點(diǎn)上分別查出、所對(duì)應(yīng)得模型空化系數(shù)，分別為0.12,0.08,0.059.查空化系數(shù)修正值與水頭

21、的關(guān)系曲線可知。 4）水輪機(jī)安裝高程的確定水輪機(jī)的安裝高程在初步計(jì)算時(shí)取下游水位的平均海拔高程.因此電站采用三臺(tái)機(jī)的形式,故設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過(guò)流量按1臺(tái)機(jī)的額定流量,結(jié)合任務(wù)書中水位-流量關(guān)系表由差值法得出尾水位高度是 E=m5）吸出高度的計(jì)算（7）飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 r/min（8）軸向水推力各方案基本參數(shù)列表:表2-3 各方案水輪機(jī)基本參數(shù)項(xiàng)目方案一方案二方案三水輪機(jī)型號(hào)HLA551HLD74HLA384水輪機(jī)額定出力（kw）340213402134021機(jī)組臺(tái)數(shù)333轉(zhuǎn)輪直徑（m）33.13.5同步轉(zhuǎn)速（r/min）187.5187.5150續(xù)表2-3項(xiàng)目方案一方案二方案三額定工況比轉(zhuǎn)速（

22、m·kW）額定流量（）80.379.678.5額定工況點(diǎn)效率0.9560.9530.958吸出高度（m）2.531.63.057軸向水推力（N）各方案在模型圖上的運(yùn)行區(qū)域如圖2-7至2-9所示：圖2-7 HLA551運(yùn)行區(qū)域圖2-8 HLD74運(yùn)行區(qū)域圖2-9 HLA384運(yùn)行區(qū)域2.1.3經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、水輪機(jī)重量估算水輪機(jī)總重K、b為與水頭有關(guān)的系數(shù);a為與轉(zhuǎn)輪直徑有關(guān)的系數(shù),由畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南表2.7得K=8.1,b=0.16, （1）方案一：水輪機(jī)總重（2）方案二：水輪機(jī)總重（3）方案三：水輪機(jī)總重2、發(fā)電機(jī)重量方案比較時(shí)采用估算算法其中為估算系數(shù)由裝置形式?jīng)Q定,又因三個(gè)方

23、案轉(zhuǎn)速都較高由水電站設(shè)計(jì)手冊(cè)水利機(jī)械分冊(cè)可知宜選用懸式布置,取8-9，為發(fā)電機(jī)額定容量，為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。（1）方案一：（2）方案二：（3）方案三：綜上所述將各方案估算重量列表如下:表2-4 各部分造價(jià)表項(xiàng)目參考價(jià)格水輪機(jī)3萬(wàn)元/噸發(fā)電機(jī)3.5萬(wàn)元/噸3各方案預(yù)算投資表2-5 各方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目方案一方案二方案三水輪機(jī)重量(t)137.43147.5192.1發(fā)電機(jī)重量(t)251.25251.25291.54機(jī)組造價(jià)估算(萬(wàn)元)1291.671321.881596.7差價(jià)(萬(wàn)元)0+30.21+305.032.1.4最優(yōu)方案比較 1、最優(yōu)方案比較標(biāo)準(zhǔn) （1）技術(shù)指標(biāo)的比較1）轉(zhuǎn)速比較轉(zhuǎn)速作為

24、機(jī)組的重要性能指標(biāo)，提高額定轉(zhuǎn)速，可以有效降低轉(zhuǎn)輪直徑，減小水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的尺寸，降低整個(gè)電站的投資成本。經(jīng)過(guò)真機(jī)參數(shù)對(duì)應(yīng)在模型綜合特性曲線上分析幾種型號(hào)均在良好的運(yùn)行工況內(nèi)， HLD74、HLA551轉(zhuǎn)速均為187.5r/min，而HLA384轉(zhuǎn)速僅為150r/min不經(jīng)濟(jì)，其發(fā)電機(jī)投資最大。2）轉(zhuǎn)輪直徑比較HLA551的轉(zhuǎn)輪直徑為3m最小，制造最為簡(jiǎn)單，相應(yīng)造價(jià)最小。HLA384直徑最大，制造難度比其他兩個(gè)轉(zhuǎn)輪略大，經(jīng)濟(jì)性不好。3）額定工況比轉(zhuǎn)速比較較高的比轉(zhuǎn)速的機(jī)組動(dòng)能效益較高且機(jī)組和廠房土建投資都較低，HLD74、HLA551比轉(zhuǎn)速都為m·kW，HLA384比轉(zhuǎn)速為。因此HL

25、A384不宜選用。4）轉(zhuǎn)輪運(yùn)行特性比較在HLA551和HLD74兩個(gè)轉(zhuǎn)輪比較中不難看出，雖然兩者的額定轉(zhuǎn)速相等，但兩轉(zhuǎn)輪中HLD74的單位轉(zhuǎn)速稍低、額定工況效率兩者相似，轉(zhuǎn)輪直徑更大。且運(yùn)行區(qū)間最優(yōu)效率區(qū)的范圍沒(méi)有HLA551大。因本電站裝機(jī)規(guī)模較大，選用有較多成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)輪極為重要。HLA551轉(zhuǎn)輪多年來(lái)成功運(yùn)行于多個(gè)中低水頭電站，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較為豐富，為整個(gè)電站以后的運(yùn)行維護(hù)管理打下了良好基礎(chǔ)。故本階段宜推薦選用的轉(zhuǎn)輪型號(hào)為HLA551。 (2)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較由表2-4所得結(jié)果可知HLA551經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最好,機(jī)組造價(jià)最低.綜上所述，本電站宜推薦采用的轉(zhuǎn)輪型號(hào)為HLA5512.2運(yùn)行特性曲線的

26、繪制2.2.1等效率線繪制等效率曲線是指在某一效率值曲線上任意一點(diǎn)的運(yùn)行工況,水輪機(jī)效率相等,計(jì)算表格如表2-6:2.2.2出力限制線的繪制機(jī)組出力限制線表示在不同水頭下水輪機(jī)能發(fā)出的最大出力.同時(shí)受發(fā)電機(jī)額定容量的限制.設(shè)計(jì)水頭將出力限制線分為兩段 時(shí),水輪機(jī)出力受發(fā)電機(jī)額定容量限制時(shí),水輪機(jī)出力受最大過(guò)流能力限制,由模型曲線上5%出力限制線換算計(jì)算表格如表2-6:表2-6 等效率線出力限制線計(jì)算表0.420 0.024 0.444 0.380 3768.496 0.420 0.024 0.444 0.352 4375.388 0.500 0.024 0.524 0.422 4939.071

27、 0.500 0.024 0.524 0.384 5633.178 0.560 0.024 0.584 0.465 6065.510 0.560 0.024 0.584 0.415 6785.032 0.620 0.024 0.644 0.510 7335.970 0.620 0.024 0.644 0.455 8203.293 0.660 0.024 0.684 0.551 8418.005 0.660 0.024 0.684 0.485 9287.285 0.700 0.024 0.724 0.593 9589.474 0.700 0.024 0.724 0.521 10560.081 0

28、.740 0.024 0.764 0.645 11006.635 0.740 0.024 0.764 0.572 12234.334 0.780 0.024 0.804 0.702 12606.504 0.780 0.024 0.804 0.622 14000.301 0.800 0.024 0.824 0.725 13343.407 0.800 0.024 0.824 0.650 14994.484 0.820 0.024 0.844 0.762 14364.778 0.820 0.024 0.844 0.682 16114.535 0.840 0.024 0.864 0.798 15399

29、.908 0.840 0.024 0.864 0.718 17367.173 0.860 0.024 0.884 0.855 16881.844 0.860 0.024 0.884 0.764 18907.607 0.880 0.024 0.904 0.975 19686.774 0.880 0.024 0.904 0.850 21511.877 0.900 0.024 0.924 1.071 22103.597 0.900 0.024 0.924 0.945 24445.264 0.910 0.024 0.934 1.105 23052.109 0.910 0.024 0.934 0.982

30、 25677.297 0.920 0.024 0.944 1.145 24142.319 0.920 0.024 0.944 1.026 27115.043 0.920 0.024 0.944 1.240 26145.394 0.925 0.024 0.949 1.054 28002.562 0.910 0.024 0.934 1.292 26953.235 0.925 0.024 0.949 1.192 31668.932 0.920 0.024 0.944 1.223 32321.343 5%出力限制線0.904 0.024 0.928 1.320 27360.461 0.901 0.02

31、4 0.925 1.338 34648.847 表2-7 等效率線出力限制線計(jì)算表0.420 0.024 0.444 0.339 4551.172 0.420 0.024 0.444 0.310 4822.218 0.500 0.024 0.524 0.370 5862.375 0.500 0.024 0.524 0.350 6425.420 0.560 0.024 0.584 0.400 7063.393 0.560 0.024 0.584 0.380 7774.968 0.620 0.024 0.644 0.440 8567.993 0.620 0.024 0.644 0.415 9363

32、.455 0.660 0.024 0.684 0.465 9617.221 0.660 0.024 0.684 0.440 10544.134 0.700 0.024 0.724 0.500 10945.841 0.700 0.024 0.724 0.476 12073.903 0.740 0.024 0.764 0.543 12543.934 0.740 0.024 0.764 0.516 13811.639 0.780 0.024 0.804 0.591 14367.595 0.780 0.024 0.804 0.663 18675.478 0.800 0.024 0.824 0.622

33、15497.376 0.800 0.024 0.824 0.600 17321.305 0.820 0.024 0.844 0.660 16843.291 0.820 0.024 0.844 0.639 18894.938 0.840 0.024 0.864 0.700 18287.416 0.840 0.024 0.864 0.683 20674.576 0.860 0.024 0.884 0.749 20020.487 0.860 0.024 0.884 0.746 23104.323 0.880 0.024 0.904 0.832 22742.192 0.880 0.024 0.904

34、0.818 25907.404 0.900 0.024 0.924 0.918 25648.101 0.900 0.024 0.924 0.892 28876.130 0.910 0.024 0.934 0.957 27027.095 0.910 0.024 0.934 0.931 30464.827 0.920 0.024 0.944 0.990 28258.412 0.920 0.024 0.944 0.978 32345.436 0.925 0.024 0.949 1.010 28981.986 0.925 0.024 0.949 1.000 33248.218 0.925 0.024

35、0.949 1.176 33745.362 0.925 0.024 0.949 1.150 38235.450 0.920 0.024 0.944 1.210 34538.059 0.920 0.024 0.944 1.188 39290.775 0.910 0.024 0.934 1.255 41066.979 0.900 0.024 0.924 1.305 42245.907 5%出力限制線0.900 0.024 0.924 1.330 37159.013 0.898 0.024 0.922 1.320 42639.000 2.2.3等吸出高度線的繪制表2-8 等吸出高度計(jì)算表0.060

36、0.696 0.780 0.804 5.457 12498.756 0.070 0.771 0.825 0.857 5.057 14758.313 0.080 0.890 0.874 0.906 4.657 18010.249 0.090 0.990 0.881 0.913 4.257 20188.659 0.100 1.170 0.927 0.959 3.857 25061.437 0.110 1.250 0.918 0.950 3.457 26523.762 0.120 1.300 0.910 0.942 3.057 27352.420 0.060 0.645 0.798 0.822 4.

37、992 14843.027 0.070 0.730 0.842 0.874 4.527 17861.801 0.080 0.835 0.876 0.908 4.062 21225.761 0.090 0.944 0.900 0.932 3.597 24630.819 0.100 1.192 0.925 0.957 3.132 31935.899 0.110 1.290 0.919 0.951 2.667 34344.814 0.120 1.333 0.900 0.932 2.202 34780.595 續(xù)表2-80.060 0.654 0.818 0.842 4.967 16650.620 0

38、.070 0.738 0.858 0.890 4.478 19860.351 0.080 0.840 0.882 0.914 3.988 23214.859 0.090 0.935 0.905 0.937 3.499 26490.598 0.100 1.162 0.926 0.958 3.009 33659.852 0.110 1.270 0.910 0.942 2.520 36173.888 0.120 1.320 0.901 0.933 2.030 37238.839 0.060 0.695 0.842 0.866 4.695 21086.517 0.070 0.810 0.979 1.0

39、11 4.155 28690.514 0.080 0.890 0.899 0.931 3.615 29029.653 0.090 0.940 0.912 0.944 3.075 31088.660 0.100 1.040 0.927 0.959 2.535 34942.510 0.110 1.150 0.925 0.957 1.995 38557.772 0.120 1.250 0.911 0.943 1.455 41297.510 0.130 1.280 0.906 0.938 0.915 42064.426 運(yùn)行特性曲線見(jiàn)附圖一。2.3蝸殼、尾水管、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1蝸殼的計(jì)算1

40、、蝸殼形式及應(yīng)用水頭 當(dāng)水頭在40m以上時(shí)宜選用鋼板焊接蝸殼,故本電站采用金屬蝸殼,其包角=345度2、座環(huán)及其尺寸 座環(huán)由上環(huán)下環(huán)及固定導(dǎo)葉組成,與金屬蝸殼相連的座環(huán)分為帶蝶形邊何不帶蝶形邊兩類.因?yàn)椴粠У芜叺淖h(huán)其上下環(huán)入口處不為圓滑過(guò)渡會(huì)造成一定的水力損失，但為保證與模型相似保證計(jì)算準(zhǔn)確性，故采用箱式座環(huán)。座環(huán)尺寸由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè),水利機(jī)械表2-16得:;3、 蝸殼進(jìn)口端面參數(shù)計(jì)算 為保證和模型幾何相似，蝸殼部分由幾何相似計(jì)算。結(jié)合HLA551-35.2流道單線圖，由相似理論可得：（1）斷面半徑（2）斷面中心距 （3）斷面外徑m（4）蝸殼系數(shù)（5）蝸殼常數(shù)4、蝸殼細(xì)部尺寸（1）模型

41、蝸殼尺寸，如圖2-和表2-：表2- 9 模型蝸殼尺寸 單位（mm）尺寸617.9367.9599.9573.2446.354360.93圖2-9 蝸殼模型圖（2）原型蝸殼尺寸，計(jì)算過(guò)程：，其中為模型尺寸計(jì)算結(jié)果如表2-10：表2- 10 原型蝸殼尺寸 單位（m）尺寸5.273.145.114.883.953.082.3.2尾水管的計(jì)算1、尾水管形式尾水管是水輪機(jī)的重要過(guò)流部件,其尺寸和形式對(duì)水輪機(jī)穩(wěn)定高效的運(yùn)行有很大的影響.尾水管分為直錐形和彎肘形兩類.大中型反擊式水輪機(jī)中除貫流機(jī)組外都采用彎肘形.故本電站采用彎肘形尾水管.其由進(jìn)口椎管肘管和擴(kuò)散段三部分組成.錐管段預(yù)設(shè)金屬里襯,由水電站機(jī)電設(shè)

42、計(jì)手冊(cè)P128頁(yè),因此電站平均流速大于6m/s故肘管段加裝金屬里襯.又出口尺寸較大故加設(shè)支墩.2、尾水管主要尺寸 由A551模型流道單線圖圖2-10 模型尾水管側(cè)視圖圖2-11 模型尾水管俯視圖（1）尾水管高度尾水管高度h是水輪機(jī)底平面到尾水管底板的高度,決定了尾水管的水力性能.增加高度會(huì)提高尾水管性能但造價(jià)增加.（2）尾水管長(zhǎng)度（3）出口寬度（4）由模型相似理論結(jié)合A551流道單線圖可得尾水管細(xì)部尺寸如下 錐管進(jìn)口直徑: 椎管高度:轉(zhuǎn)輪出口直徑: 肘管進(jìn)口直徑: 肘管高度: 肘管長(zhǎng)度: 肘管出口高度: 擴(kuò)散段出口距水平面高度: 擴(kuò)散段出口高度: 頂板仰角由設(shè)計(jì)手冊(cè)查的角度=10-13度,取1

43、3度2.3.3導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的計(jì)算1、 倒水機(jī)構(gòu)形式及導(dǎo)葉葉形 因本電站為混流式機(jī)組故導(dǎo)水機(jī)構(gòu)采用徑向式布置,導(dǎo)葉選取正曲率葉型2、導(dǎo)葉數(shù) 由水輪機(jī)P218頁(yè)表8-1查得，當(dāng)轉(zhuǎn)輪直徑為3m時(shí)導(dǎo)葉數(shù)=243、 導(dǎo)葉開(kāi)度 導(dǎo)葉開(kāi)度表征在水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)過(guò)程中導(dǎo)葉位置的一個(gè)參數(shù)，其值為導(dǎo)葉出口邊與相鄰導(dǎo)葉體之間的最短距離。導(dǎo)葉處于徑向位置時(shí)有最大徑向開(kāi)度值,其中導(dǎo)葉在徑向位時(shí)，尾部所處的圓周直徑；導(dǎo)葉軸線所在的圓周直徑；導(dǎo)葉數(shù)導(dǎo)葉軸線至尾部長(zhǎng)度又因本電站采用標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)葉有，而且。將其代入上式得最大徑向?qū)~開(kāi)度近似公式4、 導(dǎo)葉軸線分布圓直徑及導(dǎo)葉弦長(zhǎng)L由經(jīng)驗(yàn)公式；其中小型水輪機(jī)一般選用較大的比值，對(duì)于較大型的

44、機(jī)組一般采用1.16故本電站采用1.174。=1.174=3.52m 葉柵密度和翼弦長(zhǎng)度 5、 導(dǎo)葉相對(duì)開(kāi)度導(dǎo)葉在任意位置開(kāi)度與最大徑向開(kāi)度的比值稱為相對(duì)開(kāi)度 為無(wú)因次量，對(duì)幾何相似的水輪機(jī)值相同，在已知模型導(dǎo)葉開(kāi)度以下式計(jì)算真機(jī)開(kāi)度2.3.4進(jìn)出口流道單線圖 如附圖二。2.4發(fā)電機(jī)型號(hào)選擇及主要參數(shù)2.4.1 發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算 發(fā)電機(jī)出力： =33MW 發(fā)電機(jī)功率因數(shù)：0.85 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑：=300cm 同步轉(zhuǎn)速：187.5r/min 額定水頭：46.5m 水輪機(jī)型號(hào)：HLA551LJ300 機(jī)組臺(tái)數(shù)：3臺(tái)2.4.2發(fā)電機(jī)型式及冷卻方式 由上述參數(shù)結(jié)合水電機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)確定發(fā)電機(jī)形式及冷卻

45、方式如下：型式:立式懸型 冷卻方式: 密閉式空氣冷卻 下機(jī)架類型:懸式非承重機(jī)架 上機(jī)架類型:懸式承重機(jī)架 上機(jī)架布置方式:露出地面 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式：靜止可控硅勵(lì)磁2.4.3發(fā)電機(jī)主要尺寸 圖2-12 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1、發(fā)電機(jī)額定容量 2、極距 cm其中發(fā)電機(jī)額定容量；p為磁極對(duì)數(shù)，由標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速表知同步轉(zhuǎn)速為187.5 r/min時(shí)磁極對(duì)數(shù)為16；由容量和線速度決定，取93、定子內(nèi)徑cm4、定子鐵心長(zhǎng)度cm5、定子鐵心外徑 無(wú)統(tǒng)一的機(jī)座號(hào)，由于本電站沒(méi)有容量和轉(zhuǎn)速相似的發(fā)電機(jī)故按下式估算166.7r/min，>166.7r/min，故定子鐵心外徑cm2.4.4發(fā)電機(jī)外形尺寸的計(jì)算1、定

46、子基座外徑 由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P160可知，轉(zhuǎn)速為187.5r/min時(shí)cm故發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF33-32/594 2、風(fēng)罩內(nèi)徑 由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P161可知，發(fā)電機(jī)額定容量為時(shí)cm 3、轉(zhuǎn)子外徑其中忽略不計(jì)cm 4、下機(jī)架最大跨度由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P161可知，其中由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-6得；故5、推力軸承外徑和勵(lì)磁機(jī)外徑由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-7由差值法算得2.4.5發(fā)電機(jī)軸向尺寸計(jì)算1、定子機(jī)座高度由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P162可知，轉(zhuǎn)速為187.5r/min時(shí)cm2、上機(jī)架高度對(duì)于懸式非承載機(jī)架3、推力軸承高度由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P163表3-8得 推力軸承高度。 4、下機(jī)架高度由于本發(fā)電機(jī)為懸式非承載機(jī)架由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)P162可知下機(jī)架高度。5、定子支座支撐面值下機(jī)架支撐面距離對(duì)于懸式非承載機(jī)架6、下機(jī)架支撐面至主軸法蘭底面距離7、轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度因本機(jī)組采用風(fēng)冷帶風(fēng)扇，故轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 8、發(fā)電機(jī)主軸高度其中H為發(fā)電機(jī)總高度：發(fā)電機(jī)主軸高度9、定子鐵芯中心線至主軸法蘭底面距離2.4.6發(fā)電機(jī)重量估算 1、發(fā)電機(jī)總重其中為估算系數(shù)由裝置形式?jīng)Q定,又因三個(gè)方案轉(zhuǎn)速都較高由水電站設(shè)計(jì)手冊(cè)水利機(jī)械分冊(cè)可