轴流转桨式水轮机初设方案的研究

轴流转桨式水轮机初设方案的研究

1区域内2种风机公司的初设方案在研究阶段，作者向中国六个机械厂的负责人咨询，并对5个45mw泡沫传输方案和3个75mw轴流推进器方案进行了初步设计。经综合研究各厂家所提资料并参考类似电站的设计经验,同时考虑技术水平发展的趋势,提出了设计方案见表1。2决定高度hs的决定2.1轴速桨挖掘机吸收高度hs的确定轴流转桨式水轮机吸出高度Hs是指转轮叶片中心线与下游尾水位的高程差。(1)各制造材料的初始体系hs的吸收高度为-5.6h-8.0m,平均值为-6.525m。(2)转速n1r/min及定额单位流量无明显差异式中,σ模型转轮额定水头(额定工况)下的临界空化系数,由额定单位转速n11r=148.2r/min及额定单位流量Q11r=1.95m3/s,在某厂家提供的特性曲线上查得相应的σ=0.82。于是,计算得额定水头(额定工况)下的吸出高度Hs≤-6.523m。(3)临界空化系数式中,k为安全系数,取为1.1;▽为电站海拔高程,近似取1882.20m;σ为模型转轮最大水头下的临界空化系数,由此时的单位转速n11=130.3r/min及单位流量Q11=0.49m3/s,在某厂家提供的特性曲线上查得相应的σ<0.4,可按σ=0.4计。于是,计算得最大水头下的吸出高度Hs≤-1.2m。(4)最大水头下的吸出高度式中,σ为模型转轮最大水头下的临界空化系数,由此时的单位转速n11=168.3r/min及单位流量Q11=2.21m3/s,在某厂家提供的特性曲线上查得相应的σ=1.1。于是,计算得最大水头下的吸出高度Hs≤-7.095m。综合考虑上述各种因素后,取轴流转桨式水轮机吸出高度Hs=-7.0m。2.2在泡沫流处理器中吸收高度hs的计算(1)相近转轮取值式中,k为转轮叶片顶点处的安全系数,取为1.05;σ为模型转轮叶片顶点处的临界空化系数,暂参考相近转轮取为1.1(尼那电站GZ4BN32,4×40MW,Hr=14.0m,D1=6m,nr=107.1r/min。该电站水头高于尼那而单位流量低于尼那,故σ值趋于减小,因此参考尼那电站取σ值是偏安全的);▽为电站海拔高程,近似取1882.20m。计算得Hs≤-10.6m。(2)然后将其转换为车轮直径c1.06.0m，hs13.6m综合考虑各种因素,取灯泡贯流式水轮机吸出高度Hs=-14.6m。3高安装和安装3.1机尾水位的确定▽=▽下+Hs+xD1▽=▽下+Ηs+xD1式中,▽下为设计尾水位,即用来确定水轮机安装高程的尾水位。按照常规的作法是选用1台水轮机额定流量所对应的尾水位。但根据本电站属低水头径流式电站的特点,在满足运行要求的前提下为了节省工程投资,此处取为全厂机组发额定出力时的相应尾水位1882.20m;Hs为吸出高度,Hs=-7.0m;xD1为安装高程(导叶中心线高程)至叶片中心线高程的距离,xD1=3.48m。于是,计算得▽=1878.68m,故取轴流转桨式水轮机安装高程(导叶中心线高程)为1878.68m。3.2hs的测定▽=▽下+Hs▽=▽下+Ηs式中,▽下为同3.1中的▽下;Hs为吸出高度,Hs=-14.6m。计算得▽=1867.60m,于是取灯泡贯流式水轮机安装高程为1867.60m。4高修量修复4.1影响轴流转桨式水轮机值的因素所谓水轮机安装高程的复核就是在电站可能出现的所有运行工况下,验证该安装高程(1878.68m)是否全部满足抗空化性能的要求,也就是验算所有工况下的空化安全系数k值是否均不小于1.1,详见表2。由表可见:①对于轴流转桨式水轮机,随着(单位)流量的减少,其σ值减小的很快;②发电流量越是接近额定流量,水轮机的σ值越大,反之则越小;③水轮机σ值对吸出高度﹑安装高程及安全系数k等的影响程度远远超过了水头对它们的影响程度;④现在所确定的水轮机安装高程可以满足电站可能出现的所有运行工况的要求(即从最小水头至最大水头的所有运行工况下的安全系数k均不小于1.1),并且是经济的,比按以往方法确定的安装高程可减少土建开挖近2m,从而节省工程投资。4.2确定每轴区域内最大流量时尾集的未排液灯泡式水轮机安装高程复核的方法及步骤与轴流式水轮机安装高程复核的方法及步骤极为相似,所不同的是要考虑到以下情况:(1)以转轮叶片顶点处为计算点;(2)要求安全系数k值不小于1.05即可;(3)转轮叶片顶点或上部1/2处虽易发生空蚀,但该区域真正处于上部的历时较短;(4)应保证最小流量时尾水管出口顶部的淹没深度不低于0.5m。详细的计算过程此处从略。5抗空化系数k按照常规的作法,用来确定水轮机安装高程的下游设计尾水位,对装机3台的电站选用1台水轮机额定流量所对应的尾水位。但对于低水头径流式电站,在满足运行要求的前提下,可以取为全厂机组发额定出力时的相应尾水位。其结果是比按前者方法确定的安装高程可减少几米深的土建开挖工程量(如苏只电站可减少近2m深的土建