水輪機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、 Fujian College of Water Conservancy and Electric Power水輪機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電教研室編2007.5目錄笫一章 水輪發(fā)電機(jī)組的選擇1笫一節(jié) 水能資料1笫二節(jié) 機(jī)組臺數(shù)與機(jī)型的選擇1第三節(jié) 水輪機(jī)主要參數(shù)的選擇與計(jì)算2第四節(jié) 配套發(fā)電機(jī)的選擇4第五節(jié) 機(jī)組方案的比較7第六節(jié) 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制8第七節(jié) 蝸殼、尾水管外形尺寸的估算10第八節(jié) 電站動能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算12第二章 進(jìn)水閥與調(diào)速器設(shè)備的選擇13第一節(jié) 進(jìn)水閥的選擇13第二節(jié) 調(diào)速設(shè)備的選擇14笫一章 水輪發(fā)電機(jī)組的選擇笫一節(jié) 水能資料根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，列

2、出水能設(shè)計(jì)計(jì)算和規(guī)劃給出的以下特征值：多年平均流量；水電站水庫調(diào)節(jié)類型；水電站類型與廠房型式；水電站特征水頭；水電站裝機(jī)容量；水電站設(shè)計(jì)保證率；水電站保證出力；多年平均發(fā)電量；年利用小時(shí)數(shù)；電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平年最大負(fù)荷；引水系統(tǒng)的引水方式；水電站下游水位與流量關(guān)系曲線。在得到上述資料后，需要對資料進(jìn)行適當(dāng)?shù)男：?；其中重點(diǎn)是校核水電站特征水頭。笫二節(jié) 機(jī)組臺數(shù)與機(jī)型的選擇一、機(jī)組臺數(shù)的選擇：1臺數(shù)與投資的關(guān)系臺數(shù)多，單機(jī)容量小，小機(jī)組單位千瓦造價(jià)高，同時(shí)，相應(yīng)的主閥、調(diào)速器、附屬設(shè)備及電氣設(shè)備的套數(shù)增加，投資亦增加。一般情況下，臺數(shù)多對成本和投資不利。2臺數(shù)對運(yùn)行效率的影響機(jī)組臺數(shù)多，可以靈活改變

3、機(jī)組運(yùn)行方式，調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，避開低效率區(qū)運(yùn)行，以是電站保持較高的平均效率。機(jī)組類型不同，臺數(shù)對電廠平均效率的影響就不同。軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，由于單機(jī)的效率曲線平緩且高效區(qū)寬，臺數(shù)多少對電廠的平均效率影響不明顯；而混流式、軸流定漿式水輪機(jī)其效率曲線較陡，當(dāng)出力變化時(shí)，效率變化較劇烈，適當(dāng)增加臺數(shù)可明顯改善電廠運(yùn)行的平均效率。3臺數(shù)與運(yùn)行維護(hù)的關(guān)系臺數(shù)多，運(yùn)行方式靈活機(jī)動，事故停機(jī)影響小，單機(jī)檢修易于安排，但對全廠檢修麻煩；同時(shí)，臺數(shù)多，機(jī)組開、停機(jī)操作頻繁，事故的次數(shù)可能增加。4臺數(shù)與其他因素的關(guān)系41 臺數(shù)與電網(wǎng)的關(guān)系對于區(qū)域電網(wǎng)的單機(jī)：裝機(jī)容量較小15%系統(tǒng)最大負(fù)荷（不為主導(dǎo)電站）；裝機(jī)容量較

4、大10%系統(tǒng)容量(系統(tǒng)事故備用容量)，因而，單機(jī)容量與臺數(shù)選取不受限制。42臺數(shù)與保證出力的關(guān)系根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，機(jī)組單機(jī)容量應(yīng)以水輪機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)其出力在機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域范圍內(nèi)確定為原則。不同型式的水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷區(qū)域如表1。綜上所述，可以確定機(jī)組臺數(shù)選擇的原則：對中小型水電站，一般選擇24臺；保證在水頭低于額定水頭時(shí)，機(jī)組受阻容量盡量??；在可能的情況下盡量選用單機(jī)容量較大的水輪機(jī)，以降低設(shè)備造價(jià)。表11 不同型式的水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷區(qū)域型式穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷區(qū)域（%）型式穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷區(qū)域（%）混流式40100沖擊式25100軸流定漿式70100軸流轉(zhuǎn)漿式30100貫流轉(zhuǎn)漿式25100二、轉(zhuǎn)

5、輪型號的選擇轉(zhuǎn)輪型號的選擇主要根據(jù)電站水頭變化范圍(HminHmax)查相應(yīng)的水輪機(jī)型譜參數(shù)表，以選擇適用電站水頭變化范圍的水輪機(jī)型號為原則；若有多種型號可供選擇，則需要列為備選方案，待進(jìn)行參數(shù)計(jì)算比較后再確定。第三節(jié) 水輪機(jī)主要參數(shù)的選擇與計(jì)算在確定了不同的備選方案后，應(yīng)對所有的備選方案進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，為水輪機(jī)選擇比較提供依據(jù)。參數(shù)計(jì)算的內(nèi)容和步驟如下：1水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1式中，f發(fā)電機(jī)效率，通常中小型取0.930.96，大中型取0.960.98；Q11對混流式水輪機(jī)，取限制工況下的單位流量。對軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，取最優(yōu)工況與限制工況之間的單位流量；一般水頭較高時(shí)取靠近下限值，水頭較低時(shí)取靠近上

6、限值。取n110與Q11交點(diǎn)的效率，并加上13%修正值。D1（cm）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可適當(dāng)取大一點(diǎn)，一般是取5的倍數(shù)關(guān)系的直徑值。2原型水輪機(jī)最高效率與效率修正值式中1水輪機(jī)工藝誤差引起的效率下降值，對大中型水輪機(jī)取12%，對中小型水輪機(jī)取24%；2水輪機(jī)異形部件引起的效率下降值，一般取13%（中小型水輪機(jī)通常不予考慮）3水輪機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算與選擇式中 取與計(jì)算結(jié)果接近的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速，原則上取相近偏大值；若在兩同步轉(zhuǎn)速中間附近需作進(jìn)一步比較。4檢驗(yàn)水輪機(jī)實(shí)際工作范圍水輪機(jī)計(jì)算點(diǎn)出力的校核計(jì)算Hr時(shí)的出力： ，要求NNr且接近。水輪機(jī)實(shí)際工作范圍的校核分別求出求Hmax、HW、Hr、Hmin下對應(yīng)的單位

7、轉(zhuǎn)速，列表12，要求HW下對應(yīng)的11Ma與11M0相近，Hmax、Hmin時(shí)對應(yīng)的11Mmin、11Mmax在模型綜合特性曲線圖上，其范圍應(yīng)包含高效率區(qū)。若是有兩同步轉(zhuǎn)速，分別計(jì)算出各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速，并檢查兩方案的運(yùn)行區(qū)域后，選擇較優(yōu)的轉(zhuǎn)速方案。表12各水頭對應(yīng)單位轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果表轉(zhuǎn)速方案HmaxHwHr Hminn1= r/minn2= r/min5水輪機(jī)最大允許吸出高度計(jì)算 K的取值方法：混流式轉(zhuǎn)輪：用不銹鋼時(shí)，K1.11.2；易空化部位有抗空化措施時(shí)，K 1.21.4；采用優(yōu)質(zhì)碳鋼時(shí)，K 1.4。(對含砂量較大電站K適當(dāng)取大些；多機(jī)組K取小些)Hs的選擇：分別計(jì)算出在Hr、Nr和Hma

8、x、Nr時(shí)的Hs值，選偏小的Hs，以防止產(chǎn)生空化。E水輪機(jī)安裝處的海拔高程，初設(shè)時(shí)可用最低尾水位Zxd計(jì)算出。6實(shí)際的水輪機(jī)額定水頭(重算) 因不同的D1、與水能預(yù)算Hr有差異： 式中=M+ ，M以與Q11查模型曲線交點(diǎn)處值。7水輪機(jī)額定流量(重算) 式中Hr采用上述（6）中的計(jì)算結(jié)果。8水輪機(jī)安裝高程式中：為電站的下游尾水位，單位m。水電站的下游尾水位是隨電站的流量變化而變化的，它與機(jī)組運(yùn)行方式、水庫綜合利用等有關(guān)。在實(shí)際工程中，一般是根據(jù)水電站的最低尾水位來計(jì)算。在初步設(shè)計(jì)階段，對中小型水電站，若裝機(jī)12臺時(shí)，可按一臺機(jī)組50%額定出力時(shí)相應(yīng)的流量所對應(yīng)的下游水位作為；若裝機(jī)大于34臺時(shí)，

9、可按一臺機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)的流量所對應(yīng)的下游尾水位作為。對于大中型水電站，下游水位需作方案比較和專題論證。9水輪機(jī)最大飛逸轉(zhuǎn)速為該機(jī)型的單位飛逸轉(zhuǎn)速，可通過相關(guān)設(shè)計(jì)資料查找得出。10水輪機(jī)軸向水推力、總軸向力可按下式近似計(jì)算原型水輪機(jī)的軸向水推力：式中：D1為轉(zhuǎn)輪直徑（m）；Hmax為最大水頭（m）；K為轉(zhuǎn)輪的軸向水推力系數(shù)（kN/m3），一般由經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法得出，具體見表1-3和表1-4所示。表1-3 混流式水輪機(jī)的軸向水推力系數(shù)轉(zhuǎn)輪型號HL310HL240HL230HL220HL200HL180HL160HL120HL110HL100K0.370.450.340.410.180.220.280.3

10、40.220.280.220.280.200.260.100.130.100.130.080.14表1-4 軸流式水輪機(jī)的軸向水推力系數(shù)轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)45678K0.850.870.900.930.95立軸水輪機(jī)總的軸向推力Fz包含除軸向水推力、轉(zhuǎn)輪重量Wr和主軸重量Wz，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下式估算Fz= Ft + Wr +Wz水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪重量Wr計(jì)算式為混流式： （N） （若轉(zhuǎn)論為分瓣轉(zhuǎn)輪，需再增加10的重量）軸流式： （N），式中為輪轂比。主軸重量Wz計(jì)算式：Wz =（0.41.0）Wr 式中：比例系數(shù)按應(yīng)用水頭、主軸是否與發(fā)電機(jī)共用等因素選取，低水頭或共用軸情況取下限系數(shù)。第四節(jié) 配套發(fā)電機(jī)的選擇

11、一、配套水輪發(fā)電機(jī)選擇方法對有現(xiàn)成配套的水輪發(fā)電機(jī)組，可查相關(guān)資料進(jìn)行選擇；若無現(xiàn)成配套的水輪發(fā)電機(jī)組，可通過計(jì)算方法選擇水輪發(fā)電機(jī)組。配套的水輪發(fā)電機(jī)的選擇原則如下：1Nf=Nrf2發(fā)電機(jī)rf=水輪機(jī)r3水輪機(jī)Rmax發(fā)電機(jī)Rf ；二、水輪發(fā)電機(jī)的型號表示方法1中、小型水輪發(fā)電機(jī)的型號表示 SF8000 16/3250 功率KW 定子鐵芯外徑mm 立式 磁極對數(shù) SFW80010/1180 功率kw 定子鐵芯外徑mm 臥式 磁極對數(shù) SFWG8000 16/3250 功率KW 定子鐵芯外徑mm 臥式貫流式 磁極對數(shù)2大型水輪發(fā)電機(jī)的型號表示 SF1528/5500 功率MW 定子鐵芯外徑mm

12、 立式 磁極對數(shù)三、水輪發(fā)電機(jī)外形尺寸參數(shù)計(jì)算（一）水輪發(fā)電機(jī)尺寸參數(shù)計(jì)算1極距式中，Sf發(fā)電機(jī)額定容量(KVA)；P 磁極對數(shù)；Kj系數(shù)，一般為810，容量大的取上限。由上式求出后，應(yīng)校核發(fā)電機(jī)在飛逸狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的飛逸線速度Vf是否在轉(zhuǎn)子的允許材料范圍內(nèi)。2定子鐵芯內(nèi)徑： 3定子鐵芯長度 式中，r額定轉(zhuǎn)速 (r/min)，C系數(shù)，C=4×10-66.5×10-6，Sf 發(fā)電機(jī)容量，單位KVA 。4定子鐵芯外徑(機(jī)座號)當(dāng)r166.7r/min (cm)當(dāng)r166.7r/min (cm)計(jì)算出后，可參考有關(guān)資料選取標(biāo)準(zhǔn)的(即機(jī)座號)，確定水輪發(fā)電機(jī)型號。 (二)水輪發(fā)電機(jī)的

13、外形尺寸估算水輪發(fā)電機(jī)的外形尺寸主要有定子機(jī)座外徑D1，風(fēng)罩內(nèi)徑D2，轉(zhuǎn)子外徑D3等。1定子機(jī)座外徑D1136.4r214r/min，D1=1.18214r300r/min， D1=1.202風(fēng)罩內(nèi)徑D2Sf20000KVA D2=D1+2.0mSf20000KVA D2=D1+2.4m3轉(zhuǎn)子外徑D3D3=Di2式中單邊空氣間隙，初步估算時(shí)可不計(jì)。四、水輪發(fā)電機(jī)的重量估算水輪發(fā)電機(jī)的重量估算內(nèi)容包括總重量（Gf）、轉(zhuǎn)子重量（G）和飛輪力矩GD2的計(jì)算。1發(fā)電機(jī)總重量Gf式中 視在功率，系數(shù)，懸式發(fā)電機(jī)取810，2轉(zhuǎn)子重量G3飛輪力矩GD2 (t·m2)式中 系數(shù)，100r375r/m

14、in， =5.2。 第五節(jié) 機(jī)組方案的比較根據(jù)前述計(jì)算結(jié)果，將所有計(jì)算結(jié)果列表后進(jìn)行比較，見表15。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過程中，還需要進(jìn)行電站投資的比較（包含主機(jī)設(shè)備投資、土建投資以及電站總投資），本設(shè)計(jì)過程主要對機(jī)組的性能和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比較，對投資部分不作比較。在進(jìn)行方案的比較過程中，主要從以下幾方面進(jìn)行：1使用水頭范圍的比較：要求所選的水輪機(jī)的適用水頭范圍要符合水電站提出的要求；若電站水頭高于所選水輪機(jī)的最大水頭，則水輪機(jī)的各部件的強(qiáng)度將受工作水壓的影響；若電站水頭低于所選水輪機(jī)的最小水頭，則水輪機(jī)在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)因偏離額定工況過遠(yuǎn)，以至水流狀態(tài)惡化，使得水輪機(jī)的工作效率下降的現(xiàn)象。2模型轉(zhuǎn)

15、輪各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)的比較：對不同模型轉(zhuǎn)輪的相應(yīng)的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速、最優(yōu)單位流量、設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)速、模型最高效率、限制工況單位流量、限制工況空化系數(shù)以及模型曲線的曲率變化情況進(jìn)行全面的比較；得出不同型式模型轉(zhuǎn)輪相應(yīng)的能量性能指標(biāo)和空化性能指標(biāo)的差異，并說明優(yōu)勢較大的模型轉(zhuǎn)輪型號。3原型水輪機(jī)計(jì)算點(diǎn)的能量性能的比較：這需要比較三方面的參數(shù)指標(biāo)，一是不同原型水輪機(jī)最高效率的比較，二是不同原型水輪機(jī)計(jì)算點(diǎn)效率和出力的比較，三是不同原型水輪機(jī)所包含的高效率區(qū)的比較；經(jīng)過三方面比較后，得出效率最好的水輪機(jī)的型號結(jié)論。4原型水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的比較：轉(zhuǎn)速高的水輪機(jī)，其發(fā)電機(jī)尺寸小，重量輕，一方面可以減少設(shè)備的造價(jià)，另一方面有利于

16、減小廠房的平面尺寸，降低廠房的土建投資。5原型水輪機(jī)空化與空蝕性能的比較：一方面可以對計(jì)算點(diǎn)的空化系數(shù)進(jìn)行比較，空化系數(shù)小的空化與空蝕性能更好；另一方面從吸出高度的大小進(jìn)行比較，吸出高度較大的，廠房的開挖深度小，也有利于降低廠房的土建投資。綜合上述比較結(jié)果，可以選擇其中優(yōu)點(diǎn)占主導(dǎo)的方案作為推薦方案。然后再對該方案涉及的設(shè)備的供應(yīng)、廠家的制造加工水平、產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性和應(yīng)用廣泛性，工程的投資、工期的各方面的因素進(jìn)行綜合比較，最后得出綜合參數(shù)最佳的方案。表15機(jī)組方案比較表方 案比較項(xiàng)目方案一方案二方案三方案四單機(jī)容量×臺數(shù)水輪機(jī)型號適用水頭范圍H（m）模型最優(yōu)單位流量(m3/s)模型最

17、優(yōu)單位轉(zhuǎn)速（r/min）模型設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)速（mkw）模型最高效率（%）限制工況單位流量(m3/s)限制工況空化系數(shù)總裝機(jī)容量Ny (KW)轉(zhuǎn)輪直徑（cm）額定轉(zhuǎn)速nr（r/min）水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速n R(r/min)發(fā)電機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速nRf（r/min）水輪機(jī)額定水頭Hr（m）水輪機(jī)額定流量Qr(m3/s)水輪機(jī)額定點(diǎn)效率（%）水輪機(jī)額定出力Nr(KW)水輪機(jī)最高效率max（%）額定點(diǎn)單位轉(zhuǎn)速n11(r/min)額定點(diǎn)單位流量Q11(m3/s)額定點(diǎn)氣蝕系數(shù)水輪機(jī)吸出高度Hs(m)水輪機(jī)安裝高程Z(m)保證出力P保(KW)年電能E(億KWh)年利用小時(shí)數(shù)hy(h)水輪發(fā)電機(jī)型號調(diào)速器型號主廠房尺寸(長&

18、#215;寬×高)(m)第六節(jié) 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線既是水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)時(shí)方案分析、比較的依據(jù)，也是水電站運(yùn)行管理、擬定機(jī)組運(yùn)行方式以及考察機(jī)組動力特性的主要依據(jù)，是在機(jī)組運(yùn)行過程中檢查水輪機(jī)運(yùn)行情況的依據(jù)之一。水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線采用以出力為橫坐標(biāo)，以水頭為縱坐標(biāo)，并采用在坐標(biāo)圖上繪制的等效率曲線、出力限制線和的等吸出高曲線來綜合表示水輪機(jī)的能量特性、空蝕特性和運(yùn)行限制范圍。模型與原型等效率線參數(shù)的轉(zhuǎn)換公式如下：式中：，n11 的單位為r/min，P的單位為MW。椐椐計(jì)算出來的機(jī)組轉(zhuǎn)速n(r/min)，轉(zhuǎn)輪直徑D1(m)，對選定的5個(gè)特定水頭按第一式換算

19、為n11 作水平線與模型等效率線相交查得Q11和M，然后依上述各式求得與P，把計(jì)算數(shù)值列在如下表16中。繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線時(shí)應(yīng)注意：1在水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線上，額定水頭應(yīng)是水輪機(jī)實(shí)際的額定水頭，而不是水電站的額定水頭。表1-6水輪機(jī)等效率曲線計(jì)算表M(%)H1=mH2mH3=mH4=mH5=m n11=r/min n11=r/min n11=r/min n11=r/min n11=r/min P =K1 Q1，N =K2 Q1，N =K3 Q1，N =K4 Q1，N =K5 Q1，Q1，(m3/s)(%)(MW)Q1，(m3/s)(%)(MW)Q1，(m3/s)(%)(MW)Q1

20、，(m3/s)(%)(MW)Q1，(m3/s)(%)(MW)5% 出 力 限 制 線 上 的 點(diǎn)同樣，計(jì)算各水頭下的吸出高度值填入下表17中。2繪制出力限制線的斜線部分（水輪機(jī)出力限制線）時(shí)，可用兩種方法：21 在HP坐標(biāo)內(nèi)，連接（Hr、Pr）、（Hmin、Pmin）兩點(diǎn)，其連線即為水輪機(jī)出力限制線的斜線部分；表1-7水輪機(jī)等吸出高度曲線計(jì)算表H(m)n'1(r/min)Q1，(m3/s)N(MW)KMKM HHs(m)H1n22 在等效率曲線計(jì)算表中，把5%出力限制欄中的H、P值繪在運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線上，連接各點(diǎn)，即為出力限制線的斜線部分（水輪機(jī)的出力限制線）。斜線與垂直線的交點(diǎn)水頭即是實(shí)

21、際的水輪機(jī)額定水頭。第七節(jié) 蝸殼、尾水管外形尺寸的估算一、蝸殼1蝸殼型式的選擇可用金屬蝸殼和砼蝸殼的兩種型式(方案比較)，通常當(dāng)水頭H30m時(shí)，選用金屬蝸殼，當(dāng)水頭H30m時(shí)，選砼蝸殼。2按等速度假設(shè)計(jì)算2.1蝸殼進(jìn)口斷面的計(jì)算金屬蝸殼的進(jìn)口斷面型式一般都作成圓形，為鋼板制作。(蝸殼是沿座環(huán)圓周焊接在上下碟形邊上，由于過流量的減小，蝸殼斷面也隨之減小，為使小斷面能和碟形邊相接，在某一包角后均采用橢圓斷面)進(jìn)口斷面的面積： 式中 ，為水輪機(jī)的最大引用流量，m3/s； ，為蝸殼包角，對于金屬蝸殼一般取345°；為進(jìn)口斷面的平均流速，由由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水m，查蝸殼進(jìn)口斷面平均流速曲線(書上或

22、手冊)查表得，m/s。 所以 即可求出進(jìn)口斷面的半徑，m。從軸中心線到蝸殼外緣的半徑： m蝸殼座環(huán)外半徑，查有關(guān)資料的蝸殼座環(huán)尺寸系列表，可以得到座環(huán)尺寸，即。2.2. 對蝸殼中間的任一斷面設(shè)為從蝸殼鼻端起算至計(jì)算斷面處的包角，則該計(jì)算斷面處有：根據(jù)上面計(jì)算式，可按30°（或15°）作為計(jì)算包角，分別計(jì)算出，填入下表18中。表18蝸殼斷面計(jì)算表(m3/s)(m)(m)345°315°15°3蝸殼單線圖的繪制由上表計(jì)算結(jié)果，在作圖紙上繪制出蝸殼單線圖。二、尾水管1尾水管的尺寸計(jì)算尾水管主要由進(jìn)口直錐段、肘管段和出口擴(kuò)散段組成，其外形尺寸是以水輪機(jī)

23、的型號為依據(jù)，在有關(guān)資料上查找相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尾水管的型式，再根據(jù)轉(zhuǎn)輪及尾水管相應(yīng)部位的尺寸，對標(biāo)準(zhǔn)尾水管進(jìn)行尺寸放大即可得出尾水管各相應(yīng)部位的尺寸。計(jì)算出尾水管各部位尺寸值后，填入尾水管尺寸表19中。2尾水管單線圖的繪制根據(jù)上面表19中的計(jì)算結(jié)果，在作圖紙上繪制出繪制出尾水管單線圖。表19 尾水管尺寸表項(xiàng)目DID3D4hh4L1Lh5h6bB模型尺寸原型尺寸第八節(jié) 電站動能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算按規(guī)范機(jī)型確定后，要確定多年平均電能和裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)。一、水輪機(jī)平均效率用面積法(圖解法即數(shù)方格)根據(jù)所繪制的水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合曲線，由水輪機(jī)工作范圍內(nèi)不同效率所占的面積，求出水輪機(jī)平均效率。 運(yùn)轉(zhuǎn)曲線上，兩相鄰等效

24、率線之間的面積（水輪機(jī)工作范圍內(nèi)）。 1、2運(yùn)轉(zhuǎn)曲線上，兩相鄰等效率線的效率值。 二、重新估算平均年發(fā)電量，年平均功率和裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù) 原水能設(shè)計(jì)時(shí)，出力系數(shù) 取8.0 原原水能設(shè)計(jì)估算的水輪機(jī)效率 則： 平均年發(fā)電量 ： 年平均出力： 裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)三、機(jī)組主要設(shè)備的投資概算(本設(shè)計(jì)略)第二章 進(jìn)水閥與調(diào)速器設(shè)備的選擇第一節(jié) 進(jìn)水閥的選擇一、進(jìn)水閥的設(shè)置條件水輪機(jī)進(jìn)水閥在一些水電站起著上述的重要作用，但是，進(jìn)水閥造價(jià)昂貴，而且增大水電站的土建和安裝工作量，因而在設(shè)置進(jìn)水閥時(shí)，一般應(yīng)符合下列條件：（1）聯(lián)合供水方式的電站，應(yīng)在每臺水輪機(jī)前設(shè)置進(jìn)水閥。（2）單元供水方式的電站（一臺機(jī)組一根壓

25、力管道），當(dāng)水頭高于120m或引水管道較長時(shí)，為了保護(hù)機(jī)組和運(yùn)行方便，可考慮在每臺水輪機(jī)前設(shè)置進(jìn)水閥。（3）當(dāng)最大水頭低于120m且引水管較短時(shí)，一般不設(shè)置進(jìn)水閥，但應(yīng)在引水管進(jìn)水口設(shè)置快速閘門。如需設(shè)置水輪機(jī)進(jìn)水閥，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的論證。二、進(jìn)水閥的型式電站常用的進(jìn)水閥有蝴蝶閥、閘閥和球閥等。各種閥門的結(jié)構(gòu)型式和代號見表21。在這些閥門中，以蝴蝶閥使用最為廣泛。1進(jìn)水閥的型式選擇通常，當(dāng)水頭在200m以下的水電站，多選擇蝴蝶閥；當(dāng)水頭在200m以上的水電站，多選擇球閥；而閘閥適用于高水頭、小管徑的水電站，對于700800m以下，管徑在1000mm以下均可采用。表21 閥門類型、閥軸布置方式和

26、操作機(jī)構(gòu)型式規(guī)定進(jìn)水閥門類型代號閥軸布置方式代號操作機(jī)構(gòu)型式代號鐵餅型蝴蝶閥DF臥軸W油壓操作Y平板型蝴蝶閥PDF立軸L水壓操作C球形閥QF電動操作D手動操作S2進(jìn)水閥的直徑選擇可根據(jù)蝸殼進(jìn)口斷面尺寸來確定進(jìn)水閥的直徑，然后確定進(jìn)水閥的類型和操作方式。3進(jìn)水閥的承壓能力選擇在選擇不同型式的進(jìn)水閥時(shí)，應(yīng)充分考慮進(jìn)水閥的承壓能力，要能夠承受水電站工作水頭及其在緊急關(guān)機(jī)是，引水管中產(chǎn)生的水錘壓力的上升值。注：進(jìn)水閥采用液壓操作時(shí)，需考慮選用專用的進(jìn)水閥油壓裝置。第二節(jié) 調(diào)速設(shè)備的選擇一、調(diào)速器的選擇原則調(diào)速器的選擇原則是應(yīng)在任何水頭、流量下，平穩(wěn)可靠地操作水輪發(fā)電機(jī)組，其關(guān)閉時(shí)間要滿足調(diào)節(jié)保證計(jì)算的

27、要求。根據(jù)機(jī)組所需要的調(diào)速功大小及導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間，從產(chǎn)品系列中選取調(diào)速器型號。二、調(diào)速器工作容量的選擇計(jì)算調(diào)速器的大小與活動導(dǎo)葉上承受的水力矩和阻力矩有關(guān)，還與機(jī)組的制造、安裝質(zhì)量有關(guān)。1中小型調(diào)速器的調(diào)速功計(jì)算公式：2大型水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器的調(diào)速功： (kgf.m)K系數(shù)，對軸流式及混流式水輪機(jī)，當(dāng)D13m時(shí)，可取K=0.3；對混流式水輪機(jī)，當(dāng)D13m時(shí)，可取K=0.4。如W3000kgf·m，即為大型調(diào)速器。大型調(diào)速器的容量選擇主要是選擇合適的主配壓閥直徑。目前有80，100，150，200，250mm等規(guī)格。（1）導(dǎo)葉接力器的容積計(jì)算式中： 接力器直徑（m），b0導(dǎo)葉高度（ m）， 計(jì)算系數(shù)，可根據(jù)資料查取。