軸流轉槳式水輪機初設方案的研究

軸流轉槳式水輪機初設方案的研究

1區(qū)域內2種風機公司的初設方案在研究階段，作者向中國六個機械廠的負責人咨詢，并對5個45mw泡沫傳輸方案和3個75mw軸流推進器方案進行了初步設計。經綜合研究各廠家所提資料并參考類似電站的設計經驗,同時考慮技術水平發(fā)展的趨勢,提出了設計方案見表1。2決定高度hs的決定2.1軸速槳挖掘機吸收高度hs的確定軸流轉槳式水輪機吸出高度Hs是指轉輪葉片中心線與下游尾水位的高程差。(1)各制造材料的初始體系hs的吸收高度為-5.6h-8.0m,平均值為-6.525m。(2)轉速n1r/min及定額單位流量無明顯差異式中,σ模型轉輪額定水頭(額定工況)下的臨界空化系數,由額定單位轉速n11r=148.2r/min及額定單位流量Q11r=1.95m3/s,在某廠家提供的特性曲線上查得相應的σ=0.82。于是,計算得額定水頭(額定工況)下的吸出高度Hs≤-6.523m。(3)臨界空化系數式中,k為安全系數,取為1.1;▽為電站海拔高程,近似取1882.20m;σ為模型轉輪最大水頭下的臨界空化系數,由此時的單位轉速n11=130.3r/min及單位流量Q11=0.49m3/s,在某廠家提供的特性曲線上查得相應的σ<0.4,可按σ=0.4計。于是,計算得最大水頭下的吸出高度Hs≤-1.2m。(4)最大水頭下的吸出高度式中,σ為模型轉輪最大水頭下的臨界空化系數,由此時的單位轉速n11=168.3r/min及單位流量Q11=2.21m3/s,在某廠家提供的特性曲線上查得相應的σ=1.1。于是,計算得最大水頭下的吸出高度Hs≤-7.095m。綜合考慮上述各種因素后,取軸流轉槳式水輪機吸出高度Hs=-7.0m。2.2在泡沫流處理器中吸收高度hs的計算(1)相近轉輪取值式中,k為轉輪葉片頂點處的安全系數,取為1.05;σ為模型轉輪葉片頂點處的臨界空化系數,暫參考相近轉輪取為1.1(尼那電站GZ4BN32,4×40MW,Hr=14.0m,D1=6m,nr=107.1r/min。該電站水頭高于尼那而單位流量低于尼那,故σ值趨于減小,因此參考尼那電站取σ值是偏安全的);▽為電站海拔高程,近似取1882.20m。計算得Hs≤-10.6m。(2)然后將其轉換為車輪直徑c1.06.0m，hs13.6m綜合考慮各種因素,取燈泡貫流式水輪機吸出高度Hs=-14.6m。3高安裝和安裝3.1機尾水位的確定▽=▽下+Hs+xD1▽=▽下+Ηs+xD1式中,▽下為設計尾水位,即用來確定水輪機安裝高程的尾水位。按照常規(guī)的作法是選用1臺水輪機額定流量所對應的尾水位。但根據本電站屬低水頭徑流式電站的特點,在滿足運行要求的前提下為了節(jié)省工程投資,此處取為全廠機組發(fā)額定出力時的相應尾水位1882.20m;Hs為吸出高度,Hs=-7.0m;xD1為安裝高程(導葉中心線高程)至葉片中心線高程的距離,xD1=3.48m。于是,計算得▽=1878.68m,故取軸流轉槳式水輪機安裝高程(導葉中心線高程)為1878.68m。3.2hs的測定▽=▽下+Hs▽=▽下+Ηs式中,▽下為同3.1中的▽下;Hs為吸出高度,Hs=-14.6m。計算得▽=1867.60m,于是取燈泡貫流式水輪機安裝高程為1867.60m。4高修量修復4.1影響軸流轉槳式水輪機值的因素所謂水輪機安裝高程的復核就是在電站可能出現的所有運行工況下,驗證該安裝高程(1878.68m)是否全部滿足抗空化性能的要求,也就是驗算所有工況下的空化安全系數k值是否均不小于1.1,詳見表2。由表可見:①對于軸流轉槳式水輪機,隨著(單位)流量的減少,其σ值減小的很快;②發(fā)電流量越是接近額定流量,水輪機的σ值越大,反之則越小;③水輪機σ值對吸出高度﹑安裝高程及安全系數k等的影響程度遠遠超過了水頭對它們的影響程度;④現在所確定的水輪機安裝高程可以滿足電站可能出現的所有運行工況的要求(即從最小水頭至最大水頭的所有運行工況下的安全系數k均不小于1.1),并且是經濟的,比按以往方法確定的安裝高程可減少土建開挖近2m,從而節(jié)省工程投資。4.2確定每軸區(qū)域內最大流量時尾集的未排液燈泡式水輪機安裝高程復核的方法及步驟與軸流式水輪機安裝高程復核的方法及步驟極為相似,所不同的是要考慮到以下情況:(1)以轉輪葉片頂點處為計算點;(2)要求安全系數k值不小于1.05即可;(3)轉輪葉片頂點或上部1/2處雖易發(fā)生空蝕,但該區(qū)域真正處于上部的歷時較短;(4)應保證最小流量時尾水管出口頂部的淹沒深度不低于0.5m。詳細的計算過程此處從略。5抗空化系數k按照常規(guī)的作法,用來確定水輪機安裝高程的下游設計尾水位,對裝機3臺的電站選用1臺水輪機額定流量所對應的尾水位。但對于低水頭徑流式電站,在滿足運行要求的前提下,可以取為全廠機組發(fā)額定出力時的相應尾水位。其結果是比按前者方法確定的安裝高程可減少幾米深的土建開挖工程量(如蘇只電站可減少近2m深的土建