水電站畢業(yè)設計

1、目錄摘要1前言2第一部分： 水力機組選型設計和調節(jié)保證計算31水輪機的選型設計31.1水輪機選型設計概述31.2水輪機選型設計的任務31.3水輪機選型的原則31.4水輪機選型設計的條件及主要參數(shù)31.5水輪機臺數(shù)及型號的選擇41.6初選工況點A51.8額定轉速的確定61.9 效率及單位參數(shù)的修正71.10 核對所選擇的真機轉輪直徑81.11 確定水輪機導葉的最大可能開度171.12計算水輪機額定流量181.13確定水輪機的允許吸出高度181.14計算水輪機的飛逸轉速201.15 計算水輪機軸向水推力211.16 估算水輪機的質量211.17 繪制水輪機運轉綜合特性曲線212水輪發(fā)電機的的初步選

2、擇計算252.1水輪發(fā)電機的結構形式和冷卻方式252.2發(fā)電機主要尺寸的估算252.3發(fā)電機外形尺寸估算262.4水輪發(fā)電機的質量估算273 調節(jié)保證計算283.1調節(jié)保證計算概述283.2調節(jié)保證計算的標準283.3計算基本數(shù)據(jù)283.4計算設計水頭、最大水頭下額定出力時引水系統(tǒng)的293.5假定導葉的直線關閉時間和關閉規(guī)律293.6水擊壓力上升計算293.7最大轉速上升計算303.8調節(jié)系統(tǒng)設備的選擇32第二部分：水電站廠房布置設計354 發(fā)電機層平面布置設計354.1主廠房長度確定354.2起重設備的選擇364.3主廠房的橫剖面設計38第三部分：水力機械輔助設備系統(tǒng)選擇設計405油系統(tǒng)設計

3、405.1用油量的估算405.2油系統(tǒng)設備的選擇425.3透平油系統(tǒng)設備明細表435.4繪制透平油系統(tǒng)圖與操作程序表446壓縮空氣系統(tǒng)466.1低壓壓縮空氣系統(tǒng)466.2低壓空氣系統(tǒng)設備選擇506.3高壓壓縮空氣系統(tǒng)506.4空氣壓縮系統(tǒng)所選設備明細表516.5繪制氣系統(tǒng)圖527水系統(tǒng)的設計537.1技術供水系統(tǒng)537.2消防供水系統(tǒng)547.3排水系統(tǒng)的設計557.4繪制排水系統(tǒng)圖57結論58總結59致謝60參考文獻和資料61摘要本次畢業(yè)設計根據(jù)三角嘴水站的主要數(shù)據(jù)，對其進行三個部分的設計。第一部分：水利機組選型設計和調節(jié)保證計算,通過選型計算和運行工況分析繪制水輪機運轉綜合特性曲線圖；第二部

4、分：水電站廠房的布置設計，繪制發(fā)電機層平面布置圖、主廠房橫剖面圖；第三部分：水力機組輔助設備系統(tǒng)選擇設計，繪制透平油系統(tǒng)圖、水系統(tǒng)圖、氣系統(tǒng)圖。 關鍵詞：三角嘴水電站;選型設計;廠房設計;輔助設備Abstract The graduation project based on primary data SanJiaoZui Hydropower, its three-part design. The first part: water conservation and regulation designed to ensure the selection is calculated by co

5、mputing the appropriate selection and analysis of operating conditions drawn turbine operating characteristic curve integrated unit; Part II: hydropower plant layout design, drawing generator layer floor plan, the main plant cross-sectional view; part III: hydraulic unit auxiliary equipment systems

6、choose design, drawing turbine oil system diagram, system diagram of water, gas system diagram. Keywords: SanJiaoZui Hydropower, selection and design, plant design, auxiliary equipment.前言水電站是一個把水利能源轉化為電能的工廠。我國地域廣大，河流縱橫，水力資源十分豐富?！笆逡?guī)劃”提出大力發(fā)展我國水電事業(yè)，因為水力發(fā)電不但符合我國的能源政策，符合環(huán)保要求，有利于減少環(huán)境污染，又能提供清潔廉價的能源。水電站發(fā)電

7、的最大特點是全部設備必須連續(xù)不間斷地運轉，并且為了安全穩(wěn)定可靠地供電，又要保證電能的周波和電壓的質量，需要與電網(wǎng)并網(wǎng)運行。本次畢業(yè)設計內容分為三部分。第一部分是水輪機的選型和調節(jié)保證計算，并通過選型計算和運行工況的分析繪制水輪機運轉綜合特性曲線。水輪機的選型設計是水電站設計中一項重要的任務，水電站水輪機的選擇是根據(jù)水電站的開發(fā)方式，動能參數(shù)、水工建筑物等，并結合制造廠的生產(chǎn)水平，擬出若干個方案進行綜合比較，最終選擇最佳的型號。調節(jié)保證計算則是合理的選擇導葉關閉時間和規(guī)律并進行水擊壓力和機組轉速變化的計算，使壓力變化值和轉速變化值在允許的范圍內，保證機組地 強度、壽命及減少機組的振動，避免壓力鋼

8、管爆炸的災難性事故。第二部分是水電站廠房的布置設計。水電站廠房設計又稱建筑設計，包括平面設計、剖面設計、立面設計。在廠房布置設計中首先是發(fā)電機的選型，通過發(fā)電機的相應尺寸為后面廠房的平面設計提供數(shù)據(jù)。在主要機電設備已經(jīng)確定的條件下，選定合理的建筑方案，分析個方案在技術上、經(jīng)濟上的合理性，并繪制廠房的平面布置圖、主廠房橫剖面圖。第三部分是水電站輔助設備系統(tǒng)選擇設計，此次輔助設備的選擇計算是對水電站的水系統(tǒng)、油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)的相關計算，保證機組安全、經(jīng)濟運行。畢業(yè)設計是所學專業(yè)課知識的綜合運用。通過設計來了解水電站基本知識和主要的基礎設備。解決在做設計過程遇到的問題，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和技能去

9、分析和解決本專業(yè)范圍內的工程技術問題，建立正確的設計思想，掌握水電站設計的基本程序和方法，使學生在工程實踐具有應用專業(yè)技術解決工程實際問題的能力。第一部分： 水力機組選型設計和調節(jié)保證計算1水輪機的選型設計1.1水輪機選型設計概述水輪機的選型計算是根據(jù)水電站設計部門提供的原始參數(shù)，選擇合理的水輪機的型號和計算水輪機的各項參數(shù)。是水電站設計中一項重要的工作，它直接關系到水電站機組能否長期穩(wěn)定運行、投資多少。根據(jù)水電站的開發(fā)方式，動能參數(shù)、水工建筑物等，并結合制造廠的生產(chǎn)水平，擬出若干個方案進行綜合比較，最終選擇最佳的型號。1.2水輪機選型設計的任務（1）確定電站裝機臺數(shù)及單機功率（2）選擇機組類

10、型及模型轉輪型號（3）確定機組的裝置方式（4）確定轉輪直徑、額定轉速、飛逸轉速（5）計算所有運行水頭和功率下水輪機的效率和吸出高度值，繪制水輪機運轉綜合特性曲線。（6）軸向水推力的計算（7）計算水輪機的品質1.3水輪機選型的原則（1）所選水輪機要具有較高的能量特性。不僅要選擇額定工況下較高的水輪機轉輪型號，而且還要根據(jù)水輪機的工作特性曲線，即及曲線，選擇平均效率最高的水輪機型號，使水輪機在負荷和水頭變化的情況下具有最高的平均運行效率。（2）所選水輪機不僅要具有良好的空蝕性能，還要有較好的工作穩(wěn)定性能，運行要靈活、平穩(wěn)、安全和可靠。（3）所選水輪機的尺寸應較小，結構要合理、先進，便于運輸、安裝、

11、運行及檢修。（4）轉輪選擇比較時，應盡可能選用較高的水輪機，這樣轉速較高，相應的機組尺寸就小，并且使所選的水輪機經(jīng)常在最優(yōu)區(qū)運行。選擇轉輪參數(shù)時應該使值稍高于，而且值應接近于值。1.4水輪機選型設計的條件及主要參數(shù)最大水頭Hmax=178.3m 最小水頭Hmin=144.6m加權平均水頭Hpj=165.5m 額定水頭Hr=167.0m總裝機容量N=80MW 海拔高程=395.5 m 壩后式地面廠房，采用單機飲水方式，電站離負荷中心較遠，在系統(tǒng)中擔任基荷。1.5水輪機臺數(shù)及型號的選擇1.5.1確定水輪機臺數(shù)及單機功率根據(jù)，其中為每臺機組的額定功率，為總裝機容量，Z為機組臺數(shù)。選擇情況如表1-1。

12、表1-1水輪機臺數(shù)及單機功率臺數(shù)Z234單機功率Ppl（MW）4026.720 1.5.2選擇機型及模型轉輪 根據(jù)水輪機的類型及使用水頭范圍表，如圖表1-2。表1-2 大中型水輪機的類型及使用水頭范圍表水 輪 機 型 式適用水頭范圍（m）比轉速范圍（m.kW）能量轉換方式水流方式反擊式貫流式206001000斜流式40180150350混流式3070050300軸流式380200850比轉速： =2000/ =135.7 m.kW比較結果：選擇混流式水輪機。查閱水輪機附表1，選擇水輪機型號HL160/D46，其模型轉輪主要參數(shù)如表1-3。 表1-3 模型轉輪主要參數(shù)轉輪型號推薦使用水頭H(m)

13、模型轉輪直徑D1(cm)流道尺寸最優(yōu)工況 (r/min) (m/s) (%)HL160/D46135-200 400.16171.2520 67.5 0.54891.60.0391.6初選工況點A式中： 模型的最優(yōu)單位轉速計算結果得： =67.2r/min在模型轉輪綜合特性曲線上作的水平線交5%功率限制線于A點，A點即為初選設計工況點，見圖1-1。A點的單位流量即為初選設計工況點下的單位流量。圖1-1模型轉輪綜合特性曲線1.7轉輪直徑的確定1.7.1 水輪機的額定出力式中：N 水輪機額定功率，kW；發(fā)電機額定功率；發(fā)電機功率,一般可取0.96或0.98,本次設計取。1.7.2 轉輪直徑式中：N

14、水輪機額定功率，kW； 真機單位流量，m/s；水輪機的效率，由初設工況點A的加上修正值得到，本次設計取=3%，由HL160/D46模型綜合特性曲線上A點讀出得=89.5%，計算結果如表1-4。表1-4各種機組臺數(shù)下的轉輪直徑機組臺數(shù)234單機功率（MW）4026.720直徑D1計算結果（m）1.861.51.3D1圓整結果（m）1.91.51.3 1.8額定轉速的確定額定轉速n:式中: 設計單位轉速, ； 加權平均水頭, =165.5m； 真機的轉輪直徑, m。計算結果如表1-5所示。表1-5 額定轉速n的計算結果機組臺數(shù)234n (r/min)455576.34665查水輪機水輪發(fā)電機額定轉

15、速系列表，每個型號選擇兩個標準額定轉速，選取結果見表1-6。表1-6 水輪發(fā)電機標準額定轉速機組臺數(shù)234 n (r/min)428.6和500500和600600和7501.9 效率及單位參數(shù)的修正1.9.1 效率換算及其修正值真機的效率修正：參照相應規(guī)范，=-0.01，=0.01 =max.t -max.m式中：max.t真機的最優(yōu)工況效率； max.m模型機的最優(yōu)工況效率，由中小型混流式水輪機模型運轉主要參數(shù)表查閱得max.m=91.6%。式中： D1m為模型轉輪直徑，D1m為40cm；D1為真機的轉輪直徑。1.9.2 單位參數(shù)的修正值及上述修正值可在最優(yōu)工況點進行選取，其他工況點采用等

16、值修正處理。當，時，單位參數(shù)可不予修正。最終計算結果見表1-7。 表1-7 效率及單位參數(shù)的修正機組臺數(shù)轉輪直徑（cm）效率修正值真機效率單位參數(shù)修正值是否修正21.92.3%91.8%1.3%否31.52.0%91.5%0.83%否41.31.8%91.3%0.55%否1.10 核對所選擇的真機轉輪直徑1.10.1 確定水輪機的真實工況點B實際水輪機的轉速： 式中：單位轉速修正值，取為0 B點在水平線上，在其上查找點，計算功率，并作輔助曲線，即： 而，在輔助曲線上有一個與之對應，從而得到，將的值返回到模型綜合特性曲線圖上與線相交于B點，即為真實工況點。各種方案計算結果如下：兩臺機組：(1)H

17、L160/D40：轉輪直徑D1=1.9m，轉速=5.13kW表1-8 輔助曲線計算數(shù)據(jù)表0.850.860.870.880.890.8730.8830.8930.9030.9130.3650.3800.3980.4200.441( kW)3.133.313.493.723.95圖1-2 輔助曲線(2)HL160/D40：轉輪直徑D1=1.9m，轉速n=500r/min=5.13kW表1-9 輔助曲線計算數(shù)據(jù)表0.850.860.870.880.890.8730.8830.8930.9030.9130.4450.4690.4970.5380.561( kW)3.814.064.354.765.0

18、2圖1-3 輔助曲線 三臺機組：(1)HL160/D40：轉輪直徑D1=1.5m，轉速n=500r/min=5.72kW表1-11 輔助曲線計算數(shù)據(jù)表0.850.860.870.880.890.870.880.890.900.910.3680.4070.430.4640.48( kW)3.143.403.754.104.29 圖1-3 輔助曲線(2)HL160/D40：轉輪直徑D1=1.5m，轉速n=600r/min=5.72kW表1-12 輔助曲線計算數(shù)據(jù)表0.850.860.870.880.890.870.880.890.900.910.3660.3990.4190.4450.480( k

19、W)3.123.443.663.924.29圖1-4 輔助曲線四臺機組：(1)HL160/D40：轉輪直徑D1=1.3m，轉速n=600r/min=5.71kW表1.13 輔助曲線計算數(shù)據(jù)表0.850.860.870.880.890.870.880.890.900.910.3680.400.4150.4420.461( kW)3.143.453.623.904.11圖1-5輔助曲線(2)HL160/D40：轉輪直徑D1=1.3m，轉速n=750r/min=5.71kW表1-14 輔助曲線計算數(shù)據(jù)表0.850.860.870.880.890.8680.8780.8880.8980.4170.44

20、20.4620.4950.521( kW)3.553.794.024.364.64圖1-6輔助曲線綜上圖所得真是工況點B如表1-15表1-15各轉速下真是工況點B機組臺數(shù)234額定轉速r/min428.6500500600600750單位轉速n11.tr6373.558.0369.660.3675.4單位流量Q11.tr0.5420.5720.5830.5950.5920.631.10.2 工作范圍的檢查最大水頭下，對應一個；最小水頭下下，對應一個。這2條直線之間應包含主要綜合特性曲線的優(yōu)效率區(qū)；同時，B點應在最優(yōu)工況點的附近，則可認為所選擇的和n是合理的、正確的，否則應重新選擇和n的值。最大

21、水頭=178.3m， 最小水頭=144.6m，；下面分別求出各種方法下的和大小，計算結果見表1-16。表1-16 和大小機組臺數(shù)轉輪直徑（cm）轉速n21.9428.660.967.750071.17931.550056.262.460067.474.841.360058.464.875068.181.1 各方案的工作范圍及真實工況點B如下圖所示： 圖1-7 D1=1.9m，額定轉速=428.6r/min 圖1-8 D1=1.9m，額定轉速=500r/min 圖1-9 D1=1.5m，額定轉速=500/min 圖1-10 D1=1.5m，額定轉速=600r/min圖1-11 D1=1.3m，額

22、定轉速=600r/min 圖1-12 D1=1.3m,額定轉速=750r/min綜上各種方案的工作范圍和真實工況點B的檢查，可得選用HL160/D40，轉輪直徑D1=1.9m，額定轉速n=428.6r/min。1.11 確定水輪機導葉的最大可能開度在模型機和真機保持幾何相似時，有：式中：D0，D0m分別為真機，模型機的導葉分布直徑； Z0，Z0m分別為真機，模型機的導葉數(shù)；查閱水輪機表8-1得Z0=16，由中小型混流式水輪機模型轉輪主要參數(shù)表得Z0m =20； B點的模型開度值，查閱HL160/D46模型轉輪綜合特性曲線得a0max=29.6mm；計算結果得：a0max=176mm。因此，導葉

23、的最大可能開度： =1.05 a0max= 184mm1.12計算水輪機額定流量的計算公式：式中：N水輪機的軸功率，kW； 設計水頭，m； 設計工況點B的真機效率， =0.914；計算結果得：=27.8m/s。1.13確定水輪機的允許吸出高度計算時可選擇、等若干水頭分別計算，從中選擇一個最小值作為允許吸出高度，本次設計計算，下的，選擇最小值作為水輪機的允許吸出高度。水輪機允許吸出高度按下式計算：式中： 水電站水輪機安裝海拔高度，=395.5m各對應水頭下的工況點的空蝕系數(shù)；由水輪機查得，在HL160/D40模型轉輪綜合特性曲線上所對應的值；空蝕系數(shù)的修正值；由水輪機圖3-7查的=0.02。在進

24、行各水頭的工況點空蝕系數(shù)查找時，需作輔助曲線，為此列表計算，結果見表2-17并得出各水頭下的輔助曲線圖1-13和圖1-14。且在各水頭下，為已知，從輔助曲線上即可找到該水頭下發(fā)出的額定功率的工況點，從而得出其空蝕系數(shù)。表1-17各水頭下的輔助曲線(m)=144.6=178.3m=(r/min)67.761(r/min)67.761(m)(kW)(m)(kW)10.860.8830.3783.270.860.8830.3853.3320.860.8830.6895.970.860.8830.6765.8630.870.8930.3993.500.870.8930.403.540.870.8930

25、.685.960.870.8930.6655.8250.880.9030.4133.670.880.9030.433.8160.880.9030.6615.860.880.9030.6415.6770.890.9130.4463.990.890.9130.4423.9680.890.9130.6435.780.890.9130.6175.53 圖1-13 =144.6m輔助曲線 圖1-14 =178.3m輔助曲線分別從輔助曲線上即可找到各水頭下發(fā)出的額定功率的工況點，查閱HL160/D40模型綜合特性曲線從而得出其空蝕系數(shù)。最小水頭下=0.08，最大水頭下=0.035。代入計算結果：=144.

26、6m =-4.9m =178.3m = -0.25m比較結果得：水輪機的允許吸出高度Hs= -4.9m。1.14計算水輪機的飛逸轉速HL式及其他固定葉片式水輪機飛逸轉速的計算公式為：式中：原型機的飛逸轉速； 模型機最大可能開度下的單位飛逸轉速，由水輪機中小型混流式水輪機模型轉輪主要參數(shù)表，可知：=122.3r/min； 最大水頭， =178.3m。計算得， =859.5r/min。1.15 計算水輪機軸向水推力對于混流式水輪機：式中：軸向水推力，tf（1tf=9.81kN）； 轉輪直徑， =1.9m； K軸向水推力系數(shù)，由水輪機中小型混流式水輪機模型轉輪主要參數(shù)表，可知：k=0.24。計算得：

27、 =121.3tf 或P=9.81=1189.8kN1.16 估算水輪機的質量水輪機的質量G可按下式計算：式中：G水輪機質量，t； H水頭，取H=178.3m； K系數(shù)，由水利機械及工程設計表1.10，查得：k=8.1； 與直徑有關的指數(shù)，由水利機械及工程設計表1.10查得： =2.6； 與水頭有關的指數(shù)，由水利機械及工程設計表1.10查得：=0.16計算得：G=97.5t。1.17 繪制水輪機運轉綜合特性曲線1.17.1 繪制各水頭H下，工作特性曲線列表計算：在內取35個水頭列表計算，計算結果如表1-18。表1-18，HL水輪機運轉綜合特性曲線計算表 (m)=144.6m=165.5m（續(xù)表

28、）= (r/min)67.763.3(m/s)(kW)(m/s)(kW)工作特性曲線10.860.8830.37820.550.860.8830.37825.1720.860.8830.68937.460.860.8830.68645.6730.870.8930.39921.940.870.8930.39626.6740.870.8930.6837.390.870.8930.67745.5850.880.8930.41322.970.880.8930.42028.6060.880.9030.66136.760.880.9030.65744.7370.890.9130.44625.070.890

29、.9130.44130.3580.890.9130.64336.150.890.9130.63343.58(m)=167m=178.3m=(r/min)6361(r/min)6361(m/s)(kW)(m/s)(kW)工作特性曲線10.860.8830.38025.640.860.8830.38528.6620.860.8830.68546.230.860.8830.67650.3330.870.8930.39827.160.870.8930.40030.1240.870.8930.67646.140.870.8930.66550.07(續(xù)表)50.880.8930.4228.990.880.

30、8930.43032.7460.880.9030.65545.20.880.9030.64148.8070.890.9130.44130.770.890.9130.44234.0280.890.9130.63244.100.890.9130.61747.50以為縱坐標，以N為橫坐標，得出各水頭下的工作特性曲線。1.17.2繪制等效率曲線在H-N坐標圖上，做個水頭的水平線，如H1，H2，H3在曲線圖上每隔1%2%作=const水平線，交給曲線與各點，將各點投影到H-N坐標圖上，再將各相等的點連成光滑的曲線，即成為等效率線。如圖1-15。1.17.3繪制功率限制線水輪機的功率限制線由2部分組成。在

31、設計水頭到最大水頭范圍內，水輪機功率受發(fā)電機額定容量的限制，所以這一段功率限制線為一條垂直線；在設計水頭到最小水頭范圍內，水輪機功率受水輪機的最大過流能力限制。此時，導葉開度已達最大，所以功率限制就是5%功率儲備線。在下以得出功率值，于是在H-N坐標上，得到B點，連接AB即為設計水頭的出力限制線。如附圖SJZ-11.17.4繪制等吸出高度線（1）繪制Q=f（N）輔助曲線，從計算表中可直接得出。（2）在模型綜合特性曲線上作各水頭下的n11=const水平線，交=const線與若干點，將各點的及Q11計入表中，根據(jù)Q=f（N）查出N值，計入表中， 計算Hs得值，根據(jù)Hs和N繪制Hs=f（N）曲線。

32、計算表格如表1-19表1-19等吸出高度計算值Hi/m=144.6m=165.5m=(r/min)67.763.3(r/min)67.763.30.020.02(續(xù)表)吸出高度的計算+Q11(m3/s)N(kW)Hs(m)Q11(m3/s)N(kW)Hs(m)0.040.060.59233.90.880.5840.1-0.370.0450.0650.64536.20.160.6343.3-1.20.050.070.67037.0-0.560.66345.8-2.030.0550.0750.69437.6-1.290.68346.1-2.850.060.080.7138.0-2.010.7246

33、.4-3.68Hi/m=167m=178.3m=(r/min)6361(r/min)63610.020.02吸出高度的計算+Q11(m3/s)N(kW)Hs(m)Q11(m3/s)N(kW)Hs(m)0.040.060.57840.8-0.460.55243.1-0.50.0450.0650.62843.9-1.30.6147.2-2.030.050.070.6645.8-2.130.64349-2.920.0550.0750.6846.1-2.970.6750.1-3.810.060.080.746.4-3.680.6951-4.12水輪發(fā)電機的的初步選擇計算2.1水輪發(fā)電機的結構形式和冷卻

34、方式水輪發(fā)電機的結構形式主要取決于轉輪的類型和額定轉速，本電站轉輪額定轉速為428.6375時取44.5，本次設計取4.5。計算結果： =421.3。（6）校核發(fā)電機的結果尺寸20000KV.A）,（3）轉子外徑D3式中：單邊氣隙，初步設計忽略不計，故=。（4）下機架最大跨度10000+0.6m式中：水輪機機坑直徑，查閱水電站設計手冊表3-2，=3m。2.3.2軸向尺寸計算（1）定子機座高度計算結果=2.5m（2）上機架高度懸式機組：=0.25=1.05m（3）推力軸承的高度，勵磁機高度，副勵磁機高度，永磁機的高度，查閱水電站設計手冊3-8得：=2m ，=2m，=0.8m，=0.6m。（4）下

35、機架的高度懸式機組： =0.12=0.5m（5）定子支座支撐面至下機架之間的距離懸式機組：h8=0.15=0.63m（6）下機架與支撐面至主軸法蘭底面之間的距離按照已生產(chǎn)的發(fā)電機統(tǒng)計資料，取=1000mm。（7）轉子磁軛軸向高度有風扇：=L1=（7001000）mm計算結果：=1.3m。（8）發(fā)電機主軸高度=8.28m=（0.70.9）H =5.8m 取0.7（9）定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面距離=0.46+=2.48m2.4水輪發(fā)電機的質量估算（1）水輪發(fā)電機的總質量式中：Kt系數(shù)，對懸式機組取89，本次設計取8計算結果：=206t。（2）發(fā)電機轉子的估算發(fā)電機轉子的質量一般可按發(fā)電機

36、的總質量的1/2估算，即計算結果=103t。3 調節(jié)保證計算3.1調節(jié)保證計算概述在電站運行過程中，常會遇到由于各種事故、機組突然解列，把負荷甩掉的情況。此時機組轉速上升，調速器關閉導葉。經(jīng)一段時間，機組恢復到空載轉速。在此調節(jié)過程中，除調速系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在調解過程中的最大轉速上升至也是非常重要，它可能會影響到機組的強度、壽命及引起機組振動。在甩負荷時，由于導葉迅速關閉，水輪機的流量會急速變化，因此在水輪機壓力過水系統(tǒng)內會產(chǎn)生水擊，此時產(chǎn)生的最大壓力和最大壓力下降對過水系統(tǒng)的強度是有影響的。工程實踐中曾因甩負荷善生太高導致壓力鋼管爆破的災難性事故。為此，在設計階段就應該計算出最大壓力上升和最大

37、轉速上升值。工程上稱這種計算為調節(jié)保證計算。調節(jié)保證計算的任務：根據(jù)水電站過水系統(tǒng)和水輪發(fā)電機組的特性，合理的選擇導葉關閉時間和關閉規(guī)律，進行水擊壓力變化和機組轉速變化計算使壓力變化值和轉速上升值在允許范圍內，并以此指導電站的最終設計和調節(jié)系統(tǒng)的整定。3.2調節(jié)保證計算的標準機組在甩負荷過程中轉速上升率。一般情況下，最大轉速上升率。對于大型電站，對于沖擊式機組。機組在甩負荷過程中最大壓力上升率。在機組甩全負荷時，有壓過水系統(tǒng)允許的最大壓力上升率見表3-1。表3-1.蝸殼甩全負荷時有壓過水系統(tǒng)允許的最大壓力上升率電站設計水頭Hr/m100蝸殼允許最大壓力上升率70%50%50%30%30%3.3

38、計算基本數(shù)據(jù)壩后地面廠房，采用單管單機飲水式。壓力鋼管長度取，取整的260m，管道直徑取與蝸殼進口端面直徑相等D=2m。蝸殼中心線長度L=15.8m，最大水頭 =178.3m，最小水頭=144.6m，加權平均水頭=165.5m ，額定水頭=167.0m總裝機容量N=80MW，海拔高程=395.5 m ，機組臺數(shù)2臺，水輪機設計流量=27.8m/s，最大水頭額定出力時水輪機工作流量=25.95m/s。額定轉速nr=428.6m/s，飛輪力矩=421.3。管段水機波速。因為引水管道為長有壓引水管道系統(tǒng)，忽略尾水管的計算。3.4計算設計水頭、最大水頭下額定出力時引水系統(tǒng)的計算結果：設計水頭時=243

39、3/s；最大水頭下額定出力時=2516/s。計算平均流速：設計水頭時 =8.82m/s；最大水頭下額定出力時=9.12m/s。3.5假定導葉的直線關閉時間和關閉規(guī)律關閉時間是在設計水頭下機組甩全負荷時的工況確定的，對于最大水頭機組甩全負荷時的關閉時間由下式計算：式中：，分別為最大水頭和額定帶額定負荷時導葉的開度，其中=126.68mm, =147.25mm,暫取=8s、相應=6.88s。3.6水擊壓力上升計算3.6.1壓力管道水利損失計算根據(jù)飲水系統(tǒng)布置，分別計算設計水頭和最大水頭下沿程損失、局部損失，由此得到設計水頭和最大設計水頭的水力損失，。因此各水頭下的的凈水頭為：，壓力引水系統(tǒng)水力損失

40、按（m）。計算結果得：=1.9m=1.7m各水頭下的凈水頭：=168.9m3.6.2管道特征系數(shù)計算并判斷水擊類型額定水頭時: 8 根據(jù)水輪機調節(jié)圖8-3水擊分類圖可得水擊類型為末相水擊。3.6.3最大壓力上升計算末相水擊：，滿足簡化條件： 82修正結果：3.6.44水擊計算 壓力水管末端最大水擊升高 3.6.5蝸殼末端最大壓力升高 3.7最大轉速上升計算計算公式：其中： 式中：調節(jié)遲滯時間s； 調速器不動時間，一般取0.10.3s本次設計取0.1s； 由電站在系統(tǒng)中的地位而定，一般取2%6%，本次設計取2%； f水機修正系數(shù)； C水輪機飛逸特性影響機組升速時間系數(shù)； 甩負荷前單位轉速，r/m

41、in，由中小型混流式水輪機模型運轉主要參數(shù)表查的 =122.3r/min。 單位轉速，r/min ，n1=63r/min。計算結果： 修正： 綜上，當為7s、8s、9s、10s時在設計水頭和最大水頭額定出力水擊壓力和轉速上升計算結果如表3-2.表3-2. 設計水頭和最大水頭額定出力水擊壓力和轉速上升計算結果水頭直線關閉時間/m/m設計水頭=7s0.213.244.747.30.2847.4%最大水頭=6.02s0.233.149.552.40.3144.7%設計水頭=8s0.183.238.8540.540.2450.3%（續(xù)表）最大水頭=6.88s0.23.146.848.60.2747.7

42、%設計水頭=9s0.163.231.9533.780.253%最大水頭=7.74s0.183.140.843.20.2450.4%設計水頭=10s0.153.230.332.10.1955.6%最大水頭=8.6s0.163.134.1360.252.7% 將上述計算結果與所選標準比較，選擇符合標準的最小導葉直線關閉時間=8s。3.8調節(jié)系統(tǒng)設備的選擇3.8.1導葉接力器采用油壓裝置額定油壓為2.5MP和標準導水機構為兩個單缸接力器操作，每個接力器直徑dc計算公式： = =0.304m式中：計算系數(shù)，標準對稱導葉，查閱水電站設計手冊表6-4，取0.03； 查閱水電站機電設計手冊導葉接力器直徑系列

43、表6-5，取標準導葉直徑350mm，則dc=350mm。接力器最大行程，取系數(shù)1.8=1.8176=316.8mm接力器容積V =0.061m3.8.2調速器選擇根據(jù)大型調速器容量選擇主配壓閥直徑，主配壓閥直徑計算公式： =70mm式中：V導水機構接力器總容積； v管路中油的流速，一般取，本次設計去2m/s； 導葉直線關閉時間。查主配壓閥直徑系列，取主配壓閥直徑80mm，選擇調速器型號BWT-80-2.5。3.8.3油壓裝置的選擇油壓裝置壓力油罐容積按經(jīng)驗公式估算：查閱水電站機電設計手冊油壓裝置型號系列表，選擇分離式油壓裝置YZ-1.6。其油壓裝置基本參數(shù)如表3-3。表3-3 YZ-1.6油壓

44、裝置基本參數(shù)壓力油槽油槽容積（m）1.6螺旋油型號LY-3.0槽內油體積（m）0.56輸油量（l/s）3.0油罐重量（kg）1600泵轉速（r/min）2920油罐及裝油重量（kg）2100最大工作壓力（kg/cm）25軸功率（kW）13回油箱有效容積（m）2.5電動機型號JQ2-52-2（續(xù)表）郵箱內油體積（m）1.3電壓（V）220/380郵箱重量（kg）2030功率（kW）13回油箱及裝油重量（kg）3200轉速（r/min）2920第二部分：水電站長廠房布置設計4 發(fā)電機層平面布置設計在進行主廠房平面設計時，必須將上部結構部分和下部結構結合起來考慮，因為兩者關系比較密切。主廠房的長度、

45、寬度尺寸，主要取決于水輪發(fā)電機定子及風罩、水輪機蝸殼、尾水管、調速設備系統(tǒng)的布置，以及主要設備的裝卸方法和安裝、檢修、運行管理的要求、同時還應考慮到結構布置和里面的藝術處理問題。4.1主廠房長度確定4.1.1機組段長度L1的確定機組段長度L1可按下式計算：式中： 機組段+x方向的最大長度； 機組段-x方向的最大長度；和可分別用蝸殼層、尾水管層、發(fā)電機層計算，然后取最大值。本次畢業(yè)用發(fā)電機層計算。= =4.4+2+0.4=6.8m= =4.4+2+0.4=6.8m式中：發(fā)電機風罩內徑； 發(fā)電機風罩壁厚，取0.4； b兩臺機組之間風罩外壁凈距，在兩臺機組之間設置樓梯，取b=4m計算結果：L1 =+

46、=13.6m。4.1.2端機阻斷長度L2的確定L2= L1+L =13.6+1.9=15.5m式中：L考慮起重機吊運設備極限要求的附加長度取L=D1 =1.9m。4.1.3裝配廠的確定L3=（11.5）L1，本次畢業(yè)設計取1，則L3=13.6m。4.1.4主廠房總長度L= L1+ L2+ L3=42.7m4.1.5主場房寬度的確定 以機組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側寬度Bs和下游側寬度Bx兩部分。 B=Bx+Bs式中： Bs= /2+A =4.4+0.4+3.6=8mA風罩外壁至上游側墻內側的凈距，有上游側電氣設備和附屬設備的布置及通道尺寸確定，m。取A=3m； Bx除滿足與Bs相同長度要求外，還需