水轮机-选型设计PPT幻灯片课件.ppt

三峡大学机械与动力学院孙巧梅Email:elita0411Tel能源动力系统及自动化专业必修课程,水轮机,绪论,1,教学章节,水轮机的相似原理与模型试验,3,水轮机的空化与空蚀,4,反击式水轮机的基本结构,5,冲击式水轮机,6,水轮机的特性曲线与选型设计,7,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,水轮机选型设计是水电站设计中的一项重要工作。它不仅包括水轮机型号的选择和有关参数的确定，还应认真分析与选型设计有关的各种因素，如水轮发电机的制造、安装、运输、运行维护，电力用户的要求以及水电站枢纽布置、土建施工、工期安排等。因此，在选型设计过程中应广泛征集水工、机电和施工等多方面的意见，列出可能的待选方案，进行各方案之间的动能经济比较和综合分析，力求选出技术上先进可靠、经济上合理的水轮机,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,一、水轮机选型设计的内容、要求及基本资料,确定单机容量及机组台数；确定机型和装置形式；确定水轮机的功率、转轮直径、同步转速、吸出高度及安装高程，轴向水推力，飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等；,1.水轮机选型设计的内容,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,一、水轮机选型设计的内容、要求及基本资料,绘制水轮机的运转综合特性曲线；确定蜗壳和尾水管的型式及尺寸；估算水轮机的外形尺寸、重量和价格；提出在特性或结构上的某些特殊要求进行设备投资总概算等。,1.水轮机选型设计的内容,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,一、水轮机选型设计的内容、要求及基本资料,2.水轮机选型设计的要求,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,一、水轮机选型设计的内容、要求及基本资料,枢纽资料；电力系统资料；水轮机设备产品技术资料；运输及安装条件；,3.水轮机选型设计的基本资料,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,二、水轮机选型的基本方法,1.应用统计资料选择水轮机,2.按水轮机系列型谱选择水轮机,3.用套用法选择水轮机,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,三、机组台数及单机容量的选择,1.成本因素,水电站总装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。在总装机容量确定的情况下，可以拟定出不同的机组台数方案。当机组台数不同时，则单机容量不同，水轮机的转轮直径、转速也就不同，有时甚至水轮机的型号也会改变，从而影响水电站的工程投资、运行效率、运行条件以及产品供应,机组台数的多少直接影响单机容量，而通常水轮机、发电机、调速器及变压器的单位千瓦成本均随机组的单机容量增加而降低。有的制造厂认为当机型一定时，水轮机的价格与单机容量的大致关系是,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,三、机组台数及单机容量的选择,1.成本因素,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,三、机组台数及单机容量的选择,2.运行效率因素,机组台数不同时电厂效率特性,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,三、机组台数及单机容量的选择,3.运行维护因素,机组台数较多时，其优点是运行方式灵活，发生事故时对电站及所在系统的影响较小，检修也容易安排。但台数较多时，运行人员增加，运行用的材料、消耗品增加，因而运行费用较高。同时，较多的设备与较频繁的开停机会使整个电站的事故发生率上升,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,三、机组台数及单机容量的选择,4.电厂主接线因素,由于水电厂水轮发电机组常采用扩大单元接线方式，故机组台数多采用偶数。对于装置大型机组的水电厂，由于主变压器的最大容量受到限制，常采用单元接线方式，因此机组台数的选择不必受偶数的限制,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,三、机组台数及单机容量的选择,5.电力系统因素,对于占电力系统容量比重较大的水电厂及大型机组，发生事故时对电力系统的影响较大，考虑到电力系统中备用容量的设置及电力系统的安全性，在确定台数时，单机容量不应大于系统的备用容量，即使在容量较小的电网中，单机容量也不宜超过系统容量的10%15%,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,三、机组台数及单机容量的选择,6.设备制造、运输及安装因素,机组台数增加时，水轮机和发电机的单机容量减小，则机组的尺寸小，制造、运输及现场安装都较容易。反之，台数减小则机组尺寸增大，机组的制造、运输和安装的难度也相应加大。因此，最大单机容量的选择要考虑制造厂家的加工水平及设备的运输、安装条件。此外，从发电机转子的机械强度方面考虑，发电机转子的直径必须限制在转子最大线速度的允许值之内，机组的最大容量有时也会因此受到限制,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,四、水轮机型号及装置方式的选择,1.型号选择,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,四、水轮机型号及装置方式的选择,1.型号选择,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,四、水轮机型号及装置方式的选择,2.装置方式,在大中型水电站中，其水轮发电机组的尺寸一般较大，安装高程也较低，因此其装置方式多采用竖轴式，即水轮机轴和发电机轴在同一铅垂线上，并通过法兰盘联接。这样使发电机的安装位置较高不易受潮，机组的传动效率较高，而且水电站厂房的面积较小，设备布置较方便。对机组转轮直径小于1m，吸出高度为正值的水轮机，常采用卧轴装置，以降厂房高度。而且卧式机组的安装、检修及运行维护也较方便,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,五、反击式水轮机的主要参数选择,1.转轮直径D1的计算,2.转速n的计算,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,五、反击式水轮机的主要参数选择,3.检验水轮机的工作范围,水轮机实际运行区域的检验。水轮机实际运行区域的检验是指最大水头和最小水头求得的模型单位转速，绘在模型综合特性曲线上，以检验水轮机运行区域的效率高低。,检验水轮机的设计单位流量,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,五、反击式水轮机的主要参数选择,4.水轮机最大允许吸出高度Hs的计算,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,五、反击式水轮机的主要参数选择,5.飞逸转速的计算,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,六、水轮机选型算例,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,六、水轮机选型算例,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,六、水轮机选型算例,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,六、水轮机选型算例,第八章水轮机的特性曲线与选型设计,六、水轮机选型算例