紅石水電站總裝機(jī)容量175萬千瓦方案水輪機(jī)選型

1、摘要本說明書共六個(gè)章節(jié)，主要介紹了紅石水電站總裝機(jī)容量17.5萬千瓦方案水輪機(jī)選 型，水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制，蝸殼、尾水管的設(shè)計(jì)方案和工作原理。主要內(nèi)容 包括水電站水輪機(jī)、排水裝置、所滿足的設(shè)計(jì)方案及控制要求和設(shè)計(jì)所需求的相關(guān)輔助 圖和設(shè)計(jì)圖。系統(tǒng)的闡明了水電站相關(guān)應(yīng)用設(shè)備和輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)方案的步驟和圖形繪 制的方法。關(guān)鍵詞：水輪機(jī)、綜合運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線圖、蝸殼、尾水管。目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 第一章 基本資料-1 - HYPERLINK l bookmark4 o Current Document

2、第二章 水輪機(jī)的特征水頭的計(jì)算 -1 -最大水頭-1-最小水頭-3-設(shè)計(jì)水頭-4- HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第三章 水輪機(jī)型號及裝置方式的確定 -4 - HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 水輪機(jī)型號的選擇 -4 - HYPERLINK l bookmark16 o Current Document HL240 型基本工作參數(shù)的確定 -5 -轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算 -5 -轉(zhuǎn)速計(jì)算 -5 -效率修正值的計(jì)算 -5 -出力校核 -6 -運(yùn)行范圍校核 -6 -裝置方式 -8 -吸出高度與安裝高程的確

3、定 -8 - HYPERLINK l bookmark18 o Current Document ZZ440型水輪機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算 -9 -轉(zhuǎn)輪直徑 -9 -轉(zhuǎn)速n計(jì)算 -9 -效率及單位參數(shù)修正 -10 -工作范圍的驗(yàn)算 -11 -吸出高度 Hs的計(jì)算 -12 -裝置方式 -13 -安裝高程的確定 -13 -3.3兩種方案的比較分析 -13- HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第四章水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制 -14 - HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 基本資料-14 - HYPERLINK

4、l bookmark24 o Current Document 等效率線的計(jì)算與繪制 -15- HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 出力限制線的繪制 -17- HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 等吸出高度線的計(jì)算 -17- HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第五章 蝸殼設(shè)計(jì) -20 - HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 蝸殼型式選擇 -20 - HYPERLINK l bookmark34 o Cu

5、rrent Document 主要參數(shù)確定 -20 -斷面形狀的確定 -20 -蝸殼包角的選擇 -21 -蝸殼進(jìn)口斷面流速 -21 -蝸殼進(jìn)口斷面流量: -21 -蝸殼進(jìn)口斷面面積: -21 - HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 蝸殼尺寸的計(jì)算 -21 -進(jìn)口斷面尺寸的計(jì)算 -21 -中間斷面尺寸的計(jì)算 -22 - HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第六章 尾水管設(shè)計(jì) -24 - HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 尾水管型式的選擇 -24 -彎肘

6、形尾水管主要尺寸的確定 -25 -尾水管高度確定 -25 -進(jìn)口錐管尺寸的確定 -25 -肘管型式的確定 -26 -出口擴(kuò)散段的設(shè)計(jì) -26 - HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 參考文獻(xiàn) -27 -第一章基本資料紅石水電站位于第二松花江的上游，在豐滿水庫干流回水的末端，壩址以上的流域 面積為20300平方公里，其上游 38公里處的水庫末端為白山水電站。紅石電站系松 花江上游白山電站與豐滿電站之間的一個(gè)梯級電站。紅石水電站水庫正常蓄水位為290米。白山至紅石區(qū)間河段集水面積不大，百分之九十來水經(jīng)白山水庫進(jìn)行調(diào)節(jié)，紅石水庫庫小，僅能考慮日調(diào)節(jié)，增

7、加水庫削落深度 將增加電能損失，故水庫水位削落過大顯然是不適合的。根據(jù)上述情況，按日調(diào)節(jié)要求， 并考慮在必要時(shí)尚能滿足以臺機(jī)組擔(dān)任事故備用八小時(shí)這個(gè)條件確定水庫設(shè)計(jì)死水位 為289米。東北地區(qū)電網(wǎng)大，發(fā)展快，而水力資源又較少，開發(fā)條件較好可用于調(diào)峰的電站為 數(shù)不多。紅石水電站不但上有白山電站調(diào)節(jié)，而且地理位置適中，因此適當(dāng)加大裝機(jī)容 量以滿足電力系統(tǒng)的要求是很必要的。 建議紅石水電站裝機(jī)容量的選擇應(yīng)考慮以下因素： （1）機(jī)組過水能力應(yīng)與白山機(jī)組的總過水能力900m3/s相適應(yīng)；（2）年利用小時(shí)數(shù)控制在2000小時(shí)左右；（3）參照國內(nèi)機(jī)組的實(shí)際生產(chǎn)情況。第二章水輪機(jī)的特征水頭的計(jì)算最大水頭Hma

8、x=Z 上 max-Z 下min根據(jù)給出的流量Q和壩址Z數(shù)據(jù)，在excel工作表中找出流量Q和壩址Z的關(guān)系如 圖2-1得出公式 y = 3E-09x3 - 6E-06x2 + 0.0063x + 262.69再根據(jù)公式粗算出力？?，找出最符合的區(qū)間范圍再進(jìn)行精算，最后找到4臺水輪機(jī) 總出力為17.5萬kw時(shí)對應(yīng)的下游水深，即可求出最大水頭，計(jì)算結(jié)果見表2-1、2-2。圖2-1QZHN4N100263.26326.73721389.685558.4110263.314426.6856123483.3393933.34120263.364826.6352225569.81102279.213026

9、3.414226.5858127649.24110597140263.462626.5373729721.85118887.4150263.510126.4898831787.85127151.4160263.556726.4433133847.44135389.8170263.602326.3976635900.82143603.3180263.647126.352937948.18151792.7190263.69126.3090239989.71159958.9200263.73426.26642025.6168102.4210263.776226.2238244056.01176224

10、.1-2 -220263.817526.1824646081.12184324.5230263.858126.141948101.09192404.4（表 2-1）QZHN4N（表 2-2）202263.7425026.2575042432.11479169728.45916203263.7467426.2532642635.29054170541.16214204263.7509726.2490342838.41208171353.64831205263.7552026.2448043041.47959172165.91834206263.7594126.2405943244.4932317

11、2977.97292207263.7636226.2363843447.45318173789.81272208263.7678126.2321943650.35961174601.43843209263.7720026.2280043853.21268175412.85071210263.7761826.2238244056.01256176224.05024最后由（表2-2）計(jì)算算得Hmax=26.228m最小水頭最小水頭由設(shè)計(jì)死水位的高度減去單機(jī)發(fā)電尾水位是對應(yīng)的高度Hmin=Z上min-Z下max同樣可按照最大水頭的算法求出列表如下QZHN880265.63223.3679816451

12、0.6890265.659323.34069166185.7900265.68723.313167853.6-3 -910265.715123.28489169514920265.743723.25634171166.6930265.772723.22733172811.3940265.802223.19785174447.8950265.832123.16788176075.9960265.8626232970265.893623.10638179305.5表2-3表2-4最后計(jì)算得Hmin=23,188m2.3設(shè)計(jì)水頭河床式水電站設(shè)計(jì)水頭應(yīng)按照公式Hp=- (?”

13、、? 1-進(jìn)行計(jì)算2QZHN940265.8021523.19785174447.81696941265.8051323.19487174611.00498942265.8081123.19189174774.10818943265.811092312632944265.814082305914945265.817082390639946265.820082366780947265.823082334312948265.8260923932

14、11根據(jù)公式算得設(shè)計(jì)水頭Hp=24.64m第三章水輪機(jī)型號及裝置方式的確定3.1水輪機(jī)型號的選擇根據(jù)該水電站的水頭變化范圍 23.188m26.228m,參照水電站教材附錄中的 附表1和附表2的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型譜參數(shù)表，查出合適的機(jī)型有HL240型水輪機(jī)（適用水頭范圍2545m）和ZZ440型水輪機(jī)（適用水頭范圍 2040m）兩種。現(xiàn)將這兩種水 輪機(jī)作為初步方案，分別求出其有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行比較分析。HL240型基本工作參數(shù)的確定從型譜中查得HL240模型參數(shù)為：最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速？?0 =72?模型最高效率?蜜=0.92,模型轉(zhuǎn)輪直徑？?=0.46m。轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑? =?(3-1)19.81

15、? ? ? 717.5式中：Nt 水輪機(jī)額定出力，？%=? ?=4-096=4.56萬kW (為發(fā)電機(jī)效率： 0.950.98,取 0.96);Q1 采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點(diǎn)處單位流量，Q； =1.24m3 /s；H p設(shè)計(jì)水頭，H p =24.64m；水輪機(jī)效率，設(shè)=0.90。代入式中得? = 456J=5.84m19.81 X 1.24 x 24.642 X 0.90采用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑 D1 = 6.00m o轉(zhuǎn)速計(jì)算, 、? ?轉(zhuǎn)速n 二安 (3-2) ? 1式中：n1單包轉(zhuǎn)速米用取優(yōu)單包轉(zhuǎn)速 n10=72r/min；H采用設(shè)計(jì)水頭Hp=24.64m；Di采用選用的標(biāo)準(zhǔn)直

16、徑D=6m。代入式中，則n=T=59.57r/min6采用與其接近的同步轉(zhuǎn)速60 r/min,磁極對數(shù)P=50。效率修正值的計(jì)算.真機(jī)最高效率根據(jù)水電站教材圖3-6中查得HL240型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下最高效率為nM max=92.0%,模型轉(zhuǎn)輪直徑D1M =0.46m,所以原型水輪機(jī)的最高效率可采用下式計(jì)算，即5 ?= 1 - (1 - ? -?(3-3) 代入算得？?后0.95.效率修正值考慮到制造水平的差異，根據(jù)水輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)直徑，憑經(jīng)驗(yàn)5=1%,如果原型水輪機(jī)所使用的蝸殼和尾水管與模型試驗(yàn)時(shí)采用的型式不同，則意味著原型水輪機(jī)使用了異型部件。憑經(jīng)驗(yàn)知,要減去一個(gè)名值原型水輪機(jī)的實(shí)際效率要比計(jì)

17、算值低，由于使用異型部件的原因，還在本設(shè)計(jì)中，?。?0,則效率修正值有下式計(jì)算m max - minA =0.95- 0.92- 0.01- 0=0.02 ?_?-?0?-1=0.0160.03故單位轉(zhuǎn)速與單位流量可不予修正0出力校核?= 9.81?(kW) (3-4)式中？?為水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量,?= ? ? ?根據(jù)？? =-Z=?=72.52r/min 與出力限制 ?線交點(diǎn)處？=1.24? ? ?=0.895,代入式中得：？?=221.59?3 ?般計(jì)水頭？2=24.64m；水輪機(jī)效率？=?+ A =0.915則？&=49000kw,稍大于4.56萬Kw ,基本滿足要求運(yùn)行范圍校核在選定？=6

18、.0m和n=60 r/min后，水輪機(jī)的最大的Qmax及各特征水頭相對應(yīng)的n1即 可計(jì)算出來。水輪機(jī)在H p =24.64 m、？?=4.56萬KW下工作時(shí)，其相應(yīng)的最大單位流量 Q；即為Q1max,故：Q max9.81D2H3/2p456002_ 3/29.816224.64= 1. 15m3 / s 0. 915則水輪機(jī)的最大引用流量為Qax = Q maxDi2. HP = 1.15 6224. 64 = 205. 5m3 / s對%值：在設(shè)計(jì)水頭Hp=24.64m時(shí),%606.24. 64=72.52r / min在最大水頭 Hmax=26.228m 時(shí)，_ nD 60 6n1而70

19、. 29r / minHmax 26. 228在最小水頭 Hmin=23.188m時(shí),n1 naxnD _ 60 6Hmin 23. 188=74. 76r / min最大水頭對應(yīng)的單位流量應(yīng)試算求得？?和單位流量?,在模型綜合特性曲線上找到對應(yīng)的點(diǎn)，進(jìn)而確定水輪機(jī)的工作范圍，其實(shí)算結(jié)果見表3-1假設(shè)？?刀?0.90.89810.928139623.840.920.8970.92740456.360.9408990.92941425.030.960.9050.93542579.650.980.9130.94343838.6410.9160.94644875.611.020.920.954596

20、6.67表3-1式中？?根據(jù)綜合特性曲線表查出， 干?十4毛A干0.03, ?=9. 81QD2Hp/) ,算得水輪機(jī)出力最接近4.56萬kw時(shí)，選取Q為最大水頭的單位流量，填入表 3-2項(xiàng)目HmaxH pHmin水頭(m)26.22824.6423.188單位轉(zhuǎn)速？70.2972.5274.76單位流量？1.011.241.24表3-2在HL240型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上，分別繪出Qe = 1240L/ s , n；max = 74.76r / min和n1min = 70. 29r / min為常數(shù)的直線，由圖 3-1可見，由這三根 直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍（圖中陰影部分）基本上包含

21、了該特性曲線的高效率區(qū)。所以又t于HL240型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù) D1=6m和n = 60r / min是比較滿意的, 但是還需要和其他方案作前面的比較圖3-1裝置方式采用立軸安裝方式吸出高度與安裝高程的確定當(dāng)?shù)睾０胃叨龋?1047m,列表計(jì)算如表3-3項(xiàng)目r取大水頭設(shè)計(jì)水頭最小水頭水頭（m）26.22824.6423.188單位轉(zhuǎn)速?70.2972.5274.76氣蝕系數(shù)b0.2020.1980.195修正值A(chǔ) （T0.050.0540.056(o+A )H6.60956.20935.8202-8 -吸出高度HS(m)1.22721.62742.0165表3-3采用最小值H=1.23m

22、,確定水輪機(jī)安裝高程Za = 2刖Hsb=263.772+1.23+03A5 =266.097m(b0=0.365Di)3.3 ZZ440型水輪機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑從型譜中查得ZZ440模型參數(shù)為：最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速？?0=115?陂制工況下的單位流量 Q=1650L/s轉(zhuǎn)輪直徑D1的計(jì)算公式Di=上門(3-5)- 9. 81Q H：/ 2式中Nt和H p均同前?采用限制工況為1.65?3 ?杯用限制工況？?與最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速？相應(yīng)的？?=0.823(查zz440綜合特Tt曲線)，設(shè)A 干 0.02,則n=?+ A = 0.8435. 23m45600,9. 81 1.65 24. 643 /20.

23、 843米用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑D1 =5m轉(zhuǎn)速n計(jì)算115.24.645=114. 16r / minn1Hp轉(zhuǎn)速n =D1選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速 n = 115. 38r / min,磁極對數(shù)為P=26效率及單位參數(shù)修正對于軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，必須對其模型綜合特性曲線圖上的每個(gè)轉(zhuǎn)角中的效率進(jìn)行 修正。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)角為邛時(shí)的原型水輪機(jī)最大效率可用下式計(jì)算5 ? 10 ?= 1 - 0.3 1 - ?- 0.7(1 - ?2?)? ? ?已知 D1M=0.46m、HM=3.5m、D1=5m、H=24.64m,代入上式,則得：？令?萬 1- 0.657(1 - ?)?葉片在不同轉(zhuǎn)角邛時(shí)的狗翱m

24、ax可由模型綜合特性曲線查得，從而可求出相應(yīng)的中值的原型水輪機(jī)的最高效率“加ax并將計(jì)算結(jié)果列于表3-4當(dāng)選取效率的制造工藝影響修正值 工藝=1%和不考慮異性部件的影響時(shí)，即可計(jì)算出不同轉(zhuǎn)角邛時(shí)的效率修正值= nmax -n(pmin - 1%。其中計(jì)算2果如下表3-4表3-4 ZZ440型水輪機(jī)效率修正值計(jì)算表轉(zhuǎn)角c?1- ?-100.8490.1510.9007930.041793-50.880.120.921160.0311600.8880.1120.9264160.02841650.8830.1170.9231310.030131100.8720.1280.9159040.033904

25、150.860.140.908020.03802210.8280.1720.8869960.048996設(shè)計(jì)水頭時(shí)水輪機(jī)出力為？?= 9.81?2?-10 -n、Hp 115.38 24.64=114.54(r/min)及？=1.65m3/s查得相應(yīng)的裝置角 小=21模型效率？?=0.828,效率修正值 A?21 =0.049,則中0.828+0.049=0.877,代入式中得?= 9.81 X1.65 X52 X24.643 2 X0.877=43406kw,稍小于 45600,故滿足要求。2.效率修正值由在水電站教材附錄中附表1查得ZZ440型水輪機(jī)最優(yōu)工況的模型效率為 州你ax=89%。

26、由于最優(yōu)工況接近于中=0等轉(zhuǎn)角線，故可采用2. 8%乍為其修正值，從而可得原型最高效率為max =0.89+0.028=0.918=91.8% ?10?0.918-1= - 1 = 0.0230.030.877故單位轉(zhuǎn)速與單位流量可不予修正03.2.4工作范圍的驗(yàn)算在選定D = 5m, n = 115. 38r / min后，水輪機(jī)的Q1 max及各特征水頭相對應(yīng)的4即可計(jì)算出來。水輪機(jī)在Hp=24.64m、NT = 4. 56萬KW 下工作時(shí)，其相應(yīng)的最大單位流量 Q1即為 Q1max,故：Q maxNT9.81D2H；/2456003 /23- = 1. 73m / s ,9. 81 52

27、4. 640. 877則水輪機(jī)的最大引用流量為Qmax = QmaxD12 Hp = 1.73 5224. 64 = 214. 68m3 / s對n1值：在設(shè)計(jì)水頭Hp=24.64m時(shí),n1nD1 _ 115. 385Hp .24.68二 116. 22r / min-11 -在最大水頭 Hmax=26.228m 時(shí),115, 38 5=112. 65r / min* 26. 228在最小水頭Hmin=23.188m時(shí),n1 maxnDHmin115.38 5,23. 188=119. 8r / min在ZZ440型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖（圖3-2）上分別繪出，Q；max=1730L/s和4

28、A0一轉(zhuǎn)0 600麗!KU IQ00 11001200 1300 1400 1500 1533 170 1陰$1。2。型水輪機(jī)攝制尊介特性曲找n1max = 119. 8r / min , n1m1n = 112. 65r / min 的直線。圖3-2由圖可見，由這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍（圖中陰影部分）基本上包含了 該特性曲線的高效率區(qū)。所以對于ZZ440型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù) Di = 5m,n = 115.38r / min是較合理的3.2.5吸出高度Hs的計(jì)算由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況參數(shù) n1 = 116. 22r / min , Q1max=1730L/s ,由水電站教材ZZ44

29、0型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖查得其氣蝕系數(shù)約為仃=0.72,則可求出水輪機(jī)的吸出高度為1047H = 10.0（0. 720. 05）24. 64 =- 10. 13ms900-12 -裝置方式采用立軸安裝方式安裝高程的確定立軸軸流式水輪機(jī)ZA =+Hs+xD1=263.772-10.13+0.4lM5=255.69m (其中 x取 0.41)3.3兩種方案的比較分析為了便于分析比較，現(xiàn)將上述兩種方案的有關(guān)參數(shù)列表如下: 表3-5 水輪機(jī)方案參數(shù)對照表廳P項(xiàng)目HL240ZZ4401模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)推薦使用的水頭范圍(m)25 4520 362最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速721153最優(yōu)單包流量 Q10(L/s)1

30、1008004限制工況單位流量?L/s)124016505最圖效率”max(%)92896設(shè)計(jì)工況氣蝕系數(shù)仃0.1950.427原型水輪機(jī)參數(shù)工作水頭范圍(m)23.19 26.2323.19 26.238轉(zhuǎn)輪直徑D1(m)659轉(zhuǎn)速 n(r/min)60115.38-13 -10最局效率列max (%)9591.811額定出力Nt(KW)456004560012最大引用流量Qmax(m3/s)205.5214.6813吸出高度Hs (m)1.23-10.1314安裝圖程Za (m)266.097255.69從上列對照表來看，兩種不同型號的水輪方案在同樣水頭下的同時(shí)工作滿足額定出 力的情況下，

31、HL240和ZZ440比較來看：HL240包含了較好的高效率區(qū)，氣蝕系數(shù) 小，安裝高程較高等優(yōu)點(diǎn)，這可以提高水電站的年發(fā)電量和減少廠房的開挖工程量， HL240最高效率為95%大于ZZ440型水輪機(jī)，可以充分利用水力資源，同時(shí)也為水輪 機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造條件。ZZ440型方案的優(yōu)點(diǎn)僅表現(xiàn)在水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高，有利于減小發(fā) 電機(jī)尺寸，降低發(fā)電造價(jià)，但這種機(jī)型的水輪機(jī)為雙重調(diào)節(jié)的水輪機(jī)，水輪機(jī)和調(diào)速設(shè) 備的造價(jià)較高。由此看，若在制造供貨方面沒有問題時(shí)，初步選用 HL240型方案較為有利。在技 術(shù)設(shè)計(jì)階段，尚需要計(jì)算出個(gè)方案的動能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，進(jìn)一步進(jìn)行分析比較，以選 出合理的方案。本設(shè)計(jì)采用 HL240

32、型號的水輪機(jī)。第四章水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制4.1基本資料轉(zhuǎn)輪的型式HL240型，主要綜合特性曲線由水電站教材圖 3-6,轉(zhuǎn)輪的直徑Di=5m,額定轉(zhuǎn)速n = 60r / min ,特征水頭 Hmax=26.228m, Hp=24.64m, Hmin=23.188m,水輪機(jī)的額定出力 Nt=45600KW尾水位高程263.772 m安裝高程266.097m-14 -效率修正值為:.m max - min - ； = 0. 95 - 0. 92 - 0. 01 =0.02等效率線的計(jì)算與繪制由于水電站的水頭變化范圍較小，現(xiàn)取水輪機(jī)工作范圍內(nèi)3個(gè)水頭，列表4-1分別進(jìn)行計(jì)算。依據(jù)表 4-1中的數(shù)據(jù)

33、繪制對應(yīng)每個(gè) H值的效率特性曲線n = f(N),如圖 4-1。在該圖上作出某效率值的水平線，它與圖中各等H線相交，繪制HN坐標(biāo)圖，連成光滑曲線，既得出等效率線，如圖4-2o表4-1HL240型水輪機(jī)等效率曲線計(jì)算表Hmax = 26.23 mnD60 m 6_n1max一= =70.2Sr / min；Hmaxv26. 23N =(9.81D12H3/2)Q1Tl=47.44Q MWHp =24.64m pnD160 M 6n1max = =72.52r / minfaxJ24. 64N =(9. 81D12H3/2)Q。= 43. 19Q q MWHmin =23. 19mnD160 x

34、6n1= =74. 76r / minHJ23. 19“ maxYN =(9. 81D12H3/2)Q”_ _ _ _ _=39.43Q n(MV)“M(%)Qi(m3 /s)n+MS(%)N(MW)0M(%)Q(m3 / s) 3 TAn(%)N(MW)M(%)Qi(m3/s)T| - T| + m T1%)N(MW)870.838935.0870.838931.90870.858929.83880.879037.1880.879033.82880.899031.58890.919139.2890.929136.16890.949133.73-15 -900.949241.0900.9592

35、37.75900.979235.19910.989343.2910.999339.77911.029337.40911.189352.0911.29348.20911.219344.37901.219252.8901.239248.87901.249244.98891.249153.5891.269149.52891.279145.57881.279054.2881.299050.14881.39046.13871.38954.8871.318950.36871.3258946.50861.348855.9861.348850.93861.358846.84851.368756.1851.37

36、8751.48851.378747.005%出力限制線上的點(diǎn)89.41.2491.453.889.81.2491.849.290.31.2492.345.1-16 -出力限制線的繪制出力限制線表示水輪機(jī)在不同水頭下實(shí)際允許發(fā)出的最大出力。 由于水輪機(jī)與發(fā)電 機(jī)配套運(yùn)行，所以水輪機(jī)最大出力受發(fā)電機(jī)額定出力和水輪機(jī) 5%出力儲備線的雙重限 制。等吸出高度線的計(jì)算取3個(gè)水頭，計(jì)算數(shù)據(jù)列表4-2分別進(jìn)行計(jì)算。繪制Q； = f (N并甫助曲線,如圖4-2 (a)所示。求出各水頭下的n；M值，并在相應(yīng)的模型綜合特性曲線上查出 n；M水平線與各等氣蝕系數(shù)仃線的所有交點(diǎn)坐標(biāo)，Q1,仃值，填入下表。在Q； =

37、f (N )輔助曲線上查出相應(yīng)于上述各 Qi的N值，填入下表。一，V利用公式Hs=10-(6+Ab)Hp計(jì)算出相應(yīng)于上述各 仃的Hs值，填入下表。900ps根據(jù)表中對應(yīng)的Hs, N值，做出Hs = f(N)曲線，如圖4-3 (b)所示。在 也=f(N)圖上任取Hs值，做水平線與曲線相交，記下各交點(diǎn)的也、N值，繪于HN坐標(biāo)圖上，將各點(diǎn)連成光滑曲線即為等吸出高度線。-17 -0.94hmax hp hmin刀和N關(guān)系曲線圖1.40.81.31.21.110.93035404550556025hmax hphminQ和N關(guān)系曲線圖表4-2 HL240水輪機(jī)等吸出高度線計(jì)算表-18 -H(m)ni(r

38、 / min)cr,Q1(m3 / s)N(MW)cr + Act(cr +&r)H?0?(m)26.2370.290.210.8735.080.266.819281.020.21.0341.690.256.5571.280.21.1854.680.256.5571.280.211.3155.710.266.819281.020.221.3556.090.277.081560.760.231.3756.220.287.343840.490.241.3956.410.297.606120.2324.6472.520.210.8432.420.2646.504961.330.20.9738.870

39、.2546.258561.580.21.2749.710.2546.258561.580.211.3250.580.2646.504961.330.221.3651.280.2746.751361.090.231.3751.460.2846.997760.840.241.3951.780.2947.244160.5923.1974.760.210.8330.680.2666.1680081.670.20.9537.740.2565.9361281.900.21.2943.310.2565.9361281.900.211.3346.280.2666.1680081.670.221.3546.85

40、0.2766.3998881.44-19 -0.231.37470.2866.6317681.200.241.3847.180.2966.8636480.972.502.001.501.000.500.00102030405060hmaxhphminHs和N關(guān)系圖第五章蝸殼設(shè)計(jì)蝸殼型式選擇由于本水電站水頭高度小于40m,所以采用混凝土蝸殼主要參數(shù)確定斷面形狀的確定中小型水電站多采用n=0的平頂梯形斷面，有利于接力器的布置，查水電站教材 附錄可知，此設(shè)計(jì)水輪機(jī)為中型水輪機(jī)，考慮在蝸殼頂部布置調(diào)速接力器的方便選擇平 頂梯形斷面，即當(dāng)n=0時(shí)，6=10o1干選取6=15; b =1.501.75 ,

41、選擇b =1.6;由水電站教 aa材弓4表1-3座環(huán)直徑與D1關(guān)系取，座環(huán)內(nèi)直徑 2=1.52, Da=9.12m,m=1.32, DbD1D1-20 -=7.92m,即 ra = 4. 56m , rb=3. 96m o蝸殼包角的選擇混凝土蝸殼中。=180270 ,因?yàn)樵撍啓C(jī)的設(shè)計(jì)水頭為24.64m故選取中。=蝸殼進(jìn)口斷面流速進(jìn)口斷面流速：vi=ac(5-1)帶入得Vi =0.825、24. 64 =4.1 m/s (其中流速系數(shù)?加 由電站P22混凝土蝸殼流速系數(shù)表按內(nèi)插法查得)蝸殼進(jìn)口斷面流量：180水Q ： 360 0(5-2)帶入得 Q = 221. 59180 = 110. 79

42、5( m3/ s)3605.2.5蝸殼進(jìn)口斷面面積：F1 = (5-3)v代入數(shù)據(jù)計(jì)算得F1 = 110.795 = 27. 02m2)4. 15.3蝸殼尺寸的計(jì)算5.3.1進(jìn)口斷面尺寸的計(jì)算根據(jù)幾何關(guān)系，進(jìn)口斷面面積應(yīng)滿足下式?= ?-?2?.+(?-粉？?-21 -?=1.6? = ?- ?= 2.19表5-1混凝土蝸殼進(jìn)口斷面尺寸試算表按下表5-1進(jìn)行試算。?1?2?(?- - ?!? 1? - ?74.3754.8130.6253.099651.31428.839356.73%6.54.06254.3126.406252.4887251.31425.231526.62%6.64.125

43、4.4127.2252.6055511.31425.933454.02%6.74.18754.5128.056252.7250571.31426.645191.39%6.754.218754.5628.476562.7858141.31427.004750.06%6.84.254.6128.92.8472421.31427.366761.28%經(jīng)試算得？ = 4.22?= 6.75? = 4.56?,誤差僅為0.06%,符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)？?、？?、？Z、？受制進(jìn)口斷面輪廓線。5.3.2中間斷面尺寸的計(jì)算則：4.22-= = 1.984.561)頂角的變化規(guī)律可采用直線變化規(guī)律,?=?進(jìn)口 斷

44、面最大半徑 R=?+ ?= 4.22 + 4.56 = 8.78?2)根據(jù)直線作出4個(gè)中間斷面2、3、4、5,不同斷面對應(yīng)不同 R,求出？*?計(jì)算見表5-2。以b/r為縱坐標(biāo)，r為橫坐標(biāo)，繪出各斷面的b/r =f(r)關(guān)系曲線，求積分?=不胃？?算數(shù)據(jù)見表5-3 ? ?7表5-2中間斷面尺寸計(jì)算Ri8.787.937.086.245.44.563.96備注?4.223.372.521.680.8400?= ? ?4.542.901.620.720.1800?2?站方-22 -表5-3?社算表斷面1b6.756.756.756.755.322.192.19?4.339r8.787.937.086

45、.245.44.563.96b/r0.7687930.8511980.953391.0817310.9851850.4802630.55303斷面2b5.835.835.835.322.192.19S2 3.317r7.937.086.245.44.963.96b/r0.7351830.8234460.9342950.9851850.4415320.55303斷面3b4.914.914.912.192.19S32.281r7.086.245.44.563.96b/r0.6935030.7868590.9092590.4802630.55303斷面4b4.014.012.192.19S41.43

46、7r6.245.44.563.96b/r0.6426280.7425930.4802630.55303斷面5b3.12.192.19?0.757r5.44.563.96b/r0.5740740.4802630.55303斷面6b2.192.19?0.318r4.563.96b/r0.4802630.553033）各斷面的流量？?及其位置？?勺計(jì)算:蝸殼常數(shù)K = ?0 =.=2553，？?= K?/?=菱？?，列表計(jì)算如表5-4所示-23 -表5-4 ?、？帖算表編號RS?FiVi18.784.339110.7747179.96727.013194.10076327.933.31784.68301137.577919.185994.41379437.082.28158.2339394.6081312.6964.58679346.241.43736