【S水电站水轮机选型设计计算3400字】

VIIS水电站水轮机选型设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u3879S水电站水轮机选型设计计算 161541.1机组台数的选择 1122201.2水轮机型号选择 1221451.3HL200水轮机基本参数计算 1188981.4HL180水轮机主要参数计算 61.1机组台数的选择由于每个电站的自然条件、水力条件以及河流对开发利用的要求不同，所以，在经济上要合理选择，使电站运行方面能有效运转的水轮机在水电工程设计中占有重要地位。水轮机组型号对水电站投资各方面的经济效益有很大的影响，同时也制约着电力系统生产、运输、安装和运行方式。S水电站总装机容量300万千瓦，设计安装4台，单机容量75万千瓦。电站地下厂房位于右岸山体内。1.2水轮机型号选择由基本资料已知，水电站工作范围在173.0m~263.6m，基本资料显示加权平均水头Ha=228.37m，在水轮机系列型谱表2-1中，选用HL200型和HL180型水轮机做比较方案，经方案比较后确定水轮机型号。表2-1大中型混流式转轮参数（暂行系列型谱）适用水头H/m转轮型号导叶相对高度b0/D1最优单位转速n推荐使用的最大流速Q模型空化系数σ90~125mHL2000.2689600.190~125mHL1800.2678600.0851.3HL200水轮机基本参数计算（1）选择转轮标称直径D1,计算公式如（式2-1）所示D1其中D1——转轮标称直径——m；Pr——水轮机额定出力——kW，由发电机额定出力求得：Pr式中ηg取95%;η——原型水轮机在限制工况下的效率——%，由于未求出转轮直径，效率修正值无法计算，不确定具体数值，一般将限制工况下的ηM增加2%~3%作为η。ηM查表2-2混流式水轮机模型转轮主要参数表,选用限制工况下的ηM，取ηM=89.4%，计算得η=——限制工况下单位流量——m3/s,查表2-2混流式水轮机模型转轮主要参数表；Hr——水轮机额定水头——m。由式2-1计算得HL200水轮机转轮标称直径为D1根据（式2-3）计算出的转轮标称直径为520cm，查水轮机转轮标称直径系列表，选用相近偏大的转轮标准直径D1=550cm。表2-2混流式水轮机模型转轮主要参数转轮型号最优工况限制工况单位转速n'10/(r/min)单位流量Q'10/(L/s)效率η/%空化系数σ比转速单位流量Q'10/(L/s)效率η/%空化系数σHL2006880090.70.08821095089.40.088HL1806772091.00.07520786089.50.083（2）选择额定转速n0水轮机转速n计算如（式2-4）所示：n=n式中的单位转速n1'应采用原型机最优单位转速n10'，由表2-1查得，HL200水轮机最优单位转速n=68×由额定转速系列表2-3查得相近而偏大的转速n=187.5r/min。表2-3发电机磁极对数与标准同步转速磁极对数P910121416同步转速n0/(r/min)333.3300.250250214.3187.5（3）效率及单位转速修正①效率修正。HL200水轮机在最优工况下的模型水轮机效率为ηMmax=90.7%,模型转轮标称直径D1Mηmaxηmax效率修正值:Δη=η其中，ε1为考虑到原型与模型水轮机种种因素对比影响效率的效率修正值，取ε1=1%~2%；ε2为考虑到圆形与模型水轮机异形部件影响效率的效率修正值，取ε限制工况下的原型水轮机效率：η=η限制工况下模型水轮机效率ηη=η综上所述，与计算转轮直径时所假定的原型水轮机在限制工况下的效率相符，说明所选的D1合适。②单位转速修正，单位转速修正假设计算公式如（2-12）所示：（2-12）式中：n10n10MηMmax——最优工况下的模型水轮机效率，查表2-2ηmaxηmax由（式2-14）计算得（2-14）因Δn4.工作范围的检验经过转速和水轮机直径的选择，在模型综合特性曲线图上画出水轮机最佳运行范围的高效率区域，才能确定涡轮机的合理参数。选择的直径和合理性良好。按所选水轮机额定水头Hr和选定的直径D1计算水轮机额定出力工作时的最大单位流量Q1max由水轮机额定出力Pr的表达式如（式2-15）所示Pr导出最大单位流量Q1maxQ1max'=水轮机最大引用流量（2-17）按最大水头,最小水头H以及选定的转轮标称直径以及转速等分别计算出最小和最大单位转速n1min'和（2-18）图2-1HL200-46转轮综合特性曲线在HL200水轮机的模型综合特性曲线上分别作出所选用的Q1max'、n确定吸出高度由设计工况参数n1maxQ1max'=0.85m3H（2-20）Hs最大可取-19.34m。1.4HL180水轮机主要参数计算在对HL180型水轮机进行选型对比计算时，计算思路、计算步骤等与上相同，变动不大。（1）选择转轮标称直径D1：Pr式中ηgηM=89.5%，由（式2-23）计算得HL200水轮机转轮标称直径为D1根据上式计算出的转轮标称直径为546cm，查表水轮机转轮标称直径系列，选用相近的标准直径：D1=550cm。（2）选择额定转速n0水轮机转速n计算式n=n式中的单位转速n1'应采用原型机最优单位转速n10'，由表2-1查得，HL180水轮机最优单位转速n=67×由额定转速系列表2-3查得相近而偏大的转速n=187.5r/min。效率及单位转速修正①效率修正效率修正。HL200水轮机在最优工况下的模型水轮机效率为ηMmax=ηmaxη（2-27）效率修正值:Δη=η其中：ε1为效率修正值，影响效率的原型水轮机和模型水轮机的技术水平差异，取ε1=1%~2%；ε2原型水轮机与模型水轮机异形部件因有差异而产生的影响效率的效率修正值，取ε限制工况下的原型水轮机效率：η=η查表2-2，选用限制工况下的模型水轮机效率ηη=η综上，与计算转轮直径时所假设的受限条件下原型水轮机的效率一致，表明所选的转轮标称直径尺寸是合适。②单位转速修正查表2-2ηηmax由（式2-5）计算得（2-32）因Δn工作范围的检验在HL180水轮机的模型综合特性曲线上分别作出所选用的Q1max'、n由水轮机额定出力Pr的计算表达式如（式2-33）所示Pr导出最大单位流量Q1maxQ1max'=(2-34)水轮机最大引用流量（2-35）按最大水头Hmax,最小水头Hmin以及选定的D1、n分别计算出最小和最大单位转速n1min'和（2-36）在HL180水轮机的模型综合特性曲线上分别作出Q1max'图2-2HL180-46转轮综合特性曲线确定吸出高度由设计工况参数，n1maxQ1max'=0.85mH（2-38）Hs最大可取-14.36m。1.5方案比选分析HL200与HL180水轮机标称直径均为5.5m，转速和最大引用流量等参数均相同，相比HL200,HL180具有更高的运行效率，更小的空化系数，在水轮机安装方面，HL180所需要的开挖量更小。综合考虑，本电站选用HL180型方案更合理。水轮机型号为HL180-JL-550，HL180型水轮机的等效率曲线图如图2-3所示。其安装高程为Zs经过上述计算，两方案的相关参数如表2-4所示：表2-4水轮机方案参数对比表序号项目HL200HL1801模型转轮参数推荐使用水头范围H/m90~12590~1252最优单位转速n68.067.03最优单