水电站课程设计(1)

目录一、题目3二、确定水轮机类型及装置方式321确定水轮机类型322确定水轮机装置方式4三、A25346型水轮机431确定转轮直径D1及转速N4311水轮机转轮直径D1的计算4312水轮机转速N的计算4313效率的修正5314单位转速的修正532校核A25346水轮机的工作范围6321最大引用流量的计算6322各特征水头下单位转速的计算6323水轮机工作范围分析6324计算水头下的额定出力733确定吸出高度和安装高程7331吸出高度HS的计算7332安装高程ZS的计算8333此工况是否是气蚀最危险工况8四、A50235型水轮机841确定转轮直径D1及转速N8411水轮机转轮直径D1的计算8412水轮机转速N的计算9413效率的修正9414单位转速的修正942校核水轮机的工作范围10421最大引用流量的计算10422各特征水头下单位转速的计算10423水轮机工作范围分析10424计算水头下的额定出力1143计算吸出高度和安装高程11431吸出高度HS的计算11432安装高程ZS的计算12433此工况是否是气蚀最危险工况12五、两种方案的比较1251方案比较1252主要结论13六、蜗壳尺寸计算与绘制1361蜗壳中水流运动1361金属蜗壳的水力计算1463金属蜗壳单位线绘制15七、尾水管尺寸和计算1571尾水管管型的确定1572尾水管主要尺寸的确定1573尾水管局部尺寸的确定1674尾水管单位线绘制17八、原型运转综合特性曲线的绘制1781等水头线的绘制1782等效率线的绘制1983出力限制线的绘制2084等吸出高度线的绘制2185运转综合特性曲线的绘制23一、题目某坝后式电站，总装机容重为120MW，初拟装四台机组，电站最大水头HMAX140米，最小水头HMIN1000米，加权平均水头HMAX1160米，计算水头HL10M，下游水位流量曲线如下表所列流量QM3/S0102030405060水位Z（米）450450945184526453345384542流量QM3/S708090100110120水位Z（米）454545484550455245534554要求（L）确定水轮机类型及装置方式；（2）确定水轮机转轮直径及转速，校核水轮机工作范围和计算水头下的额定出力；（3）计算在设计水头下，机组发出额定出力时的允许吸出高HS，并算出此时水轮机的安装高程。问此工况是否是气蚀最危险工况为什么（4）采用圆形断面的金属蜗壳，最大包角MAX345，导水叶高度B00224D1。请计算蜗壳及尾水管轮廊尺寸。并用CAD绘出蜗壳、尾水管单线图。（5）将模型综合特性曲线转换成原型运转综合特性曲线。二、确定水轮机类型及装置方式21确定水轮机类型原始资料电站最大水头HMAX140M，最小水头HMAX1000M，加权平均水头1160AVHM，计算水头HL10M。选型分析水轮机型号选择起主要作用的是水头，每一种水轮机都有一定的水头使用范围。上限是由其结构强度和气蚀条件决定的一般不允许超出。下限是由经济条件决定的。HMAX不能超过该轮系的适用水头的上限；HAV、HR在适用水头范围之内。已知电站的最大水头HMAX140M，最小水头HMIN100M，加权平均水头HAV116M，计算水头H110M，根据这些水头数据参考水轮机的系列型谱选择水轮机类型。查中小型混流式、轴流式水轮机模型参数表有多种选择方案，为了便于分析本文初步选择水轮机型号为A25346与A50235，为混流式水轮机。22确定水轮机装置方式大中型水电站，其水路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。三、A25346型水轮机31确定转轮直径D1及转速N311水轮机转轮直径D1的计算查表得到A25346型水轮机在限制工况下的单位流量，效率SMSLQM/805/31，由此可以初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量,68MM/31效率，又已知,904168HR0，将上诉的、，代入下列式子得水轮机的直MWNNFR2539101QRN径为，MHNDR90110859328192/2/131选取与之接近而偏大的标称直径20M1312水轮机转速N的计算查表得A50235型水轮机在最优工况下单位转速63R/MIN,初步假定，将已MN1010NM知的62R/MIN，1160M，20M代入下列式子得水轮机的同步转速为，10NAVH1DMIN/263902610RNAV选取与之接近的同步转速N3333R/MIN,P9313效率的修正查表得A50235型水轮机在最优工况下的模型最高效率为，模型转轮直径为92MAXM，将上诉代入下列式子得原型的效率为，MDM4601940269115/15/1MAXAXDM然后再将92，94，K1，代入下列式子得效率修正值为，MAXMAX94MAXAMK考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，在已经求得的中再减去一个修正值06，则可得效率修正值14由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为，493192MAXAXM068314单位转速的修正单位转速的修正值按下列式子计算，760192431MAX10MN由于076D2的情况下，尾水管一般选尺寸数据如表2。表2尾水管尺寸表H/D1L/D1B5/D1D4/D1H4/D1H6/D1L1/D1H5/D122451808110110057409413HLB5D4H4H6L1H544903616220220114818826图4混流式水轮机弯肘型尾水管73尾水管局部尺寸的确定（1）进口直锥段进口直锥段是一段垂直的圆锥行扩散管，其单边扩散角的最优取值对于混流式水轮机为。97（2）中间弯肘段中间弯肘段是一段90转弯的变截面弯管，其进口断面为圆形，出口断面为矩形，标准混凝土肘管尺寸如水电站教材表22和图218所示，其中所列数据对应应用时MDH014乘以选定的，即可得到所需值。MH24（3）出口扩散段出口扩散段是一段水平放置、两侧平行、顶板上翘角的矩形扩散管。其顶板仰角一般取。10（4）尾水管的高度尾水管的高度H是指水轮机底环平面的高度。对于高水头混流式水轮机（D1D2），,即1DHMH（5）尾水管的平水长度尾水管的水平长度L是指机组中心线到尾水管出口断面的距离。通常取，1543L即H9774尾水管单位线绘制见附图八、原型运转综合特性曲线的绘制81等水头线的绘制给定某一水头，对应综合特性上的一条横线，该横线与效率等高线相交，形成一系列交点，算出对应的原型出力，可以作出等水头曲线，即绘出对应每个H值的效率特性曲线。FNA23546型水轮机等水头曲线计算表格见表5，用到的公式有NDM1123189HQN表3等水头曲线计算成果表最小水头100M,6666MINHM1最大水头140M,5635MAXHMN1序号/1SLQN序号/1SLQN1501305142622017150120514400927125414055430434542541305544681383358158594368275235814959457529924621756344353678462162634667613856619067450250745661886748236426670215714602373267022571410442447722257346480486772240734114506874240754710087874260754127428397625877478359149762857741433861078275794856805410783107941599938118029581494227011180330814174606112823208341047237128236383419678581384352854117958613844008542220439148643087414747181486425874241446815885008941754028158847289427428411689530904188006716895089042985061179056591420263931790558914331513718916089242204472189166092439640319917209242610559199175092445045820907359142636104209080091447528842189778904275979621898359044906547228880589428239852288875894508471523868408742880844238690587451413962484875854293220924849308545162522平均水头116M,6189AVHMN1计算水头110M,6356RHMN1序号M/1SLQN序号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图5等水头线82等效率线的绘制在等水头曲线上作出某一效率值的水平线，与图中的各等H线相交，读出所有交点的H、N值，并将其点绘制在HN坐标图上，将其连成一条光滑的曲线，即得到一条等效率线。同样，取不同的值便可绘出相应的等效率线。表4等效率线绘制表格HN9249048748548341001957919188006714747181179586104723711023843222046240162223313724741208187116253674021538761722477153233913574381403964030298506124144682220439196785814045045804906547514139651625225183648116321622435543393702040374292737574881102990860313074634225173440851347353710024075152759796288084429322092945354图6等效率线83出力限制线的绘制出力限制线表示水轮机在不同水头下实际允许发出的最大出力。出力限制线也称5出力储备线或95出力限制线。水轮机的单位出力可以按下式计算，12/32/31891QHDN在绘有等效率线的图（图312）上任取一值，并作一水平线与等效率线相交一QN1N系列的交点，将每个交点的值分别代入上面式子求出相应的，便可绘出曲1,1N11QF线，如图316所示。图中P点为最大单位出力点，其相应的流量为，为了避免水轮机MAX1P调节的恶性循环，规定水轮机不能在P点及其右侧运行，并须留有5的出力储备，如图3MAX116中的D点。根据与D点相对应的单位流量和前取的值，即可绘出出力限制线的一点。同PQ11N样，可找出其他值相对应的出力限制工况点，将这些点连接成光滑曲线，便是出力限制线，如1N图6。表4等效率线绘制表格H924904874854834100240752759828808293222945311029908313083422534408347351402990831307342253440834735图6等效率线84等吸出高度线的绘制（1）绘出各水头下的辅助曲线，如图7。1QFN（2）求出各水头下的值，并在相应的模型综合特性曲线上查出水平线与各等气蚀系