水電站主輔機(jī)選型設(shè)計(jì)

AbstractPAGE74PAGEIII摘要水電站主輔機(jī)選型設(shè)計(jì)是對一個(gè)電站的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的計(jì)算及型號的選擇，調(diào)節(jié)保證計(jì)算則是為機(jī)組安全運(yùn)行提供保證。本設(shè)計(jì)是根據(jù)HTS水電站的原始資料，在水電站設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，進(jìn)行主輔機(jī)選型、調(diào)保計(jì)算、部分配套設(shè)備、廠房布置的設(shè)計(jì)和計(jì)算。關(guān)鍵詞：HTS水電站主輔機(jī)選型調(diào)保計(jì)算配套設(shè)備廠房布置

AbstractSelectionofmainandauxiliaryhydropowerdesignisthechoiceofapowerplant'sturbinegeneratorsetandauxiliaryequipmentandmodelcalculations,adjustmentstoensurethatthecalculationistoprovideaguaranteeforthesafeoperationoftheunit.ThedesignisbasedonoriginaldataHTShydropowerinthedesignrequirementsanddesignspecificationsonthebasisofhydropower,carriedthemainauxiliaryselection,guarantycalculation,someequipment,plantlayoutdesignandcalculation.Keywords:HTSstationmainandauxiliaryselectionguarantycalculation,equipmentplantlayout目錄目錄摘要 IAbstract II目錄 III第一章原始資料與設(shè)計(jì)任務(wù) 11.1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù)) 11.1.1工程基本概況 11.1.2電站基本參數(shù) 1第二章水力發(fā)電機(jī)組的選型及相關(guān)設(shè)計(jì) 32.1水輪機(jī)的方案選擇 32.1.1水輪機(jī)類型的選擇 32.1.2各方案的基本參數(shù)試算 42.1.3經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 182.1.4最優(yōu)方案比較 202.2運(yùn)行特性曲線的繪制 212.2.1等效率線繪制 212.2.2出力限制線的繪制 212.2.3等吸出高度線的繪制 242.3蝸殼、尾水管、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 262.3.1蝸殼的計(jì)算 262.3.2尾水管的計(jì)算 282.3.3導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的計(jì)算 292.3.4進(jìn)出口流道單線圖 302.4發(fā)電機(jī)型號選擇及主要參數(shù) 312.4.1發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算 312.4.2發(fā)電機(jī)型式及冷卻方式 312.4.3發(fā)電機(jī)主要尺寸 312.4.4發(fā)電機(jī)外形尺寸的計(jì)算 332.4.5發(fā)電機(jī)軸向尺寸計(jì)算 332.4.6發(fā)電機(jī)重量估算 352.5進(jìn)水閥的類型及選擇 352.5.1進(jìn)水閥的類型、作用及使用范圍 352.5.2進(jìn)水閥直徑計(jì)算 35第三章調(diào)保計(jì)算及調(diào)速器與油壓裝置選擇 373.1調(diào)節(jié)保證計(jì)算 373.1.1調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的、任務(wù)及標(biāo)準(zhǔn) 373.1.2電站基本參數(shù) 373.1.3額定水頭下的調(diào)保計(jì)算 383.1.4最高水頭下的調(diào)保計(jì)算 443.2調(diào)速器形式及工作容量選擇 493.2.1調(diào)速器形式的選擇 493.2.2調(diào)速器工作容量選擇 493.2.3導(dǎo)葉接力器其他參數(shù)計(jì)算 503.2.4主配壓閥直徑 503.2.5油壓裝置的選擇 51第四章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算 524.1油系統(tǒng)部分設(shè)計(jì) 524.1.1用油量的計(jì)算 524.1.2油系統(tǒng)設(shè)備選擇 554.1.3油系統(tǒng)圖 574.2氣系統(tǒng)部分設(shè)計(jì) 574.2.1各種用氣額定壓力 574.2.2供氣方式 574.2.3設(shè)備選擇計(jì)算 574.2.4廠內(nèi)低壓壓縮空氣系統(tǒng) 584.2.5氣系統(tǒng)圖 604.3水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 604.3.1技術(shù)供水系統(tǒng) 604.3.2排水系統(tǒng) 634.3.3水系統(tǒng)圖 65第五章廠房設(shè)計(jì) 665.2主廠房機(jī)組段長度的確定 665.2.1廠房計(jì)算基本參數(shù) 665.2.2機(jī)組段長度（機(jī)組間距） 665.2.3裝配場長度 675.2.4邊機(jī)組段加長長度 685.2.5確定廠房長度 685.2主廠房寬度的確定 685.2.1主廠房寬度 685.2.2確定廠房寬度 695.3主廠房起重設(shè)備的選擇 705.3.1形式和臺數(shù)的選擇 705.4主廠房各層高程的確定 705.4.1機(jī)組的安裝高程的確定 715.4.2尾水管底板的高程 715.4.3水輪機(jī)層地面高程 715.4.4發(fā)電機(jī)層地面高程 715.4.5吊車軌道頂?shù)母叨?725.4.6廠房頂面的高程 725.5廠房布置圖 72結(jié)語 73參考文獻(xiàn) 74致謝 75第一章原始資料與設(shè)計(jì)任務(wù)PAGE75第一章原始資料與設(shè)計(jì)任務(wù)1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))1.1.1工程基本概況HTS電站位于云南德宏傣族景頗族自治州盈江縣境內(nèi)的大盈江干流下游河段。電站廠房距盈江縣城42km，距昆明786km。本電站為引水式電站。主體建筑物由首部樞紐、有壓引水隧洞、鋼管道和廠區(qū)樞紐組成。電站引水道系統(tǒng)布置在大盈江左岸，引水道總長約280m，采用一管三機(jī)引水方式，由電站進(jìn)水口、壓力引水隧洞、洞內(nèi)壓力管道組成，為有壓引水系統(tǒng)。其中壓力引水隧洞長202m，直徑為8.8m；壓力引水總鋼管長42m，直徑為8.8m；支管42米本電站裝機(jī)有如下方案：1.1.2電站基本參數(shù)1、水位（1）上游水位,正常蓄水位788m死水位781m（2）廠房尾水位-流量關(guān)系表1-1廠房尾水位-流量關(guān)系水位(m)738.2739740．5741741.5742742.5流量(m3/s)04.6562.1100175230330水位(m)743743.5744流量(m3/s)4005206002、流量電站多年平均流量213m33、水頭最大靜水頭54m額定水頭46.5m最小水頭40m4、泥沙0.47kg／m35、氣象年平均氣溫19.4最高溫度36.8最低氣溫－8年平均相對濕度80％

6、電站特性裝機(jī)容量3×33MW保證出力22.609MW多年平均發(fā)電量53198萬kW.h年利用小時(shí)數(shù)5374h第二章水力發(fā)電機(jī)組的選型及相關(guān)設(shè)計(jì)第二章水力發(fā)電機(jī)組的選型及相關(guān)設(shè)計(jì)2.1水輪機(jī)的方案選擇2.1.1水輪機(jī)類型的選擇表2-1水輪機(jī)類型及適用范圍由任務(wù)書電站基本參數(shù)可知本電站的水頭范圍為40至54米，結(jié)合型譜表初步選用HLA551、HLD74、HLA384三種轉(zhuǎn)輪。采用三臺機(jī)方案。模型參數(shù)如表2-2:表2-2模型參數(shù)HLA384HLD74HLA551模型轉(zhuǎn)輪直徑D1(cm)303535.2推薦最大使用水頭(m)1258060最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速(r/min)77.77979.3最優(yōu)單位流量(m3/s)0.921.081.08最優(yōu)工況點(diǎn)效率%93.192.793.2限制單位流量(m3/s)1.0171.2471.326限制工況點(diǎn)效率%90.489.489.6限制工況汽蝕系數(shù)0.10.1430.14續(xù)表2-2HLA384HLD74HLA551限制工況比轉(zhuǎn)速(m.kW)233261270.5單位飛逸轉(zhuǎn)速(r/min)137150.4147.2水輪機(jī)的額定出力由于本機(jī)組屬于中型機(jī)組故發(fā)電機(jī)效率取97%2.1.2各方案的基本參數(shù)試算1、方案一、3×HLA551（1）轉(zhuǎn)輪直徑取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=79.3r/min;與出力限制線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量,則=1.324/s,對應(yīng)模型的效率為0.9,暫取效率修正值0.02;原型水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的效率0.9+0.02=0.92取標(biāo)準(zhǔn)值3m（2）原型水輪機(jī)的效率其中由模型綜合特性曲線查的0.932故效率修正值為效率修正采用等效率修正法，統(tǒng)一修正+2.4%（3）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算與選擇以加權(quán)平均水頭作為標(biāo)準(zhǔn)水頭計(jì)算發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速此值介于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速166.7r/min與187.5r/min之間,其運(yùn)行區(qū)間比較如下當(dāng)取187.5r/min時(shí)當(dāng)取166.7r/min時(shí)圖2-1HLA551發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取187.5r/min模型運(yùn)行區(qū)間圖2-2HLA551發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取166.7r/min模型運(yùn)行區(qū)間由上圖所示的HLA551的模型曲線可知當(dāng)取166.7r/mi時(shí)運(yùn)行區(qū)間已偏離最優(yōu)效率區(qū),不利于機(jī)組穩(wěn)定高效的運(yùn)行,綜上所述發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取187.5r/min（4）流量的計(jì)算由，兩公式通過試算可得對應(yīng)水頭下的單位流量和模型效率，從而推算出實(shí)際工況下的流量及效率。1）額定水頭：設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的模型轉(zhuǎn)速結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.908時(shí)流量為1.304恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)的單位流量2）最高水頭：模型轉(zhuǎn)速：結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.926時(shí)流量為1.022恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)最低流量為（5）比轉(zhuǎn)速的計(jì)算(6)吸出高度的計(jì)算1）計(jì)算，，所對應(yīng)得單位轉(zhuǎn)速確定各水頭所對應(yīng)的單位流量最小水頭取對應(yīng)單位轉(zhuǎn)速與5%出力限制線交點(diǎn)處流量為所取點(diǎn)單位流量，則最低水頭的單位流量為：確定各點(diǎn)的空化系數(shù)由上述計(jì)算結(jié)果對應(yīng)模型綜合特性曲線找到相應(yīng)的工況點(diǎn)上分別查出、、所對應(yīng)得模型空化系數(shù)，分別為0.125,0.113,0.099.查空化系數(shù)修正值與水頭的關(guān)系曲線可知。4）水輪機(jī)安裝高程的確定水輪機(jī)的安裝高程在初步計(jì)算時(shí)取下游水位的平均海拔高程.因此電站采用三臺機(jī)的形式,故設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過流量按1臺機(jī)的額定流量,結(jié)合任務(wù)書中水位流量關(guān)系表由差值法得出尾水位高度是E=m吸出高度的計(jì)算（7）飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算r/min（8）軸向水推力2、方案二、3×HLD74（1）轉(zhuǎn)輪直徑取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=79r/min;與出力限制線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量,則=1.247/s,對應(yīng)模型的效率為0.893,暫取效率修正值0.02;原型水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的效率0.893+0.02=0.913m計(jì)算值處于我國標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑3~3.3m之間,因取3m時(shí)轉(zhuǎn)輪直徑較小無法保證設(shè)計(jì)水頭下發(fā)額定出力;而取3.3m又過大,且本機(jī)組為大型機(jī)組所以取非標(biāo)準(zhǔn)值3.1m（2）原型水輪機(jī)的效率其中由模型綜合特性曲線查的0.927故效率修正值為0.953-0.927=0.026效率修正采用等效率修正法，統(tǒng)一修正+2.6%（3）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算與選擇以加權(quán)平均水頭作為標(biāo)準(zhǔn)水頭計(jì)算發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速r/min此值介于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速166.7~187.5r/min之間,其運(yùn)行區(qū)間比較如下當(dāng)取187.5r/min時(shí)r/minr/min當(dāng)取166.7r/min時(shí)r/minr/min圖2-3HLD74發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取187.5r/min模型運(yùn)行區(qū)間圖2-4HLD74發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取166.7r/min模型運(yùn)行區(qū)間由上圖所示取187.5r/min時(shí)覆蓋最優(yōu)效率區(qū)面積較大且轉(zhuǎn)速越高尺寸越小發(fā)電機(jī)極對數(shù)越少,比較經(jīng)濟(jì),故選取187.5r/min（4）流量的計(jì)算由，兩公式通過試算可得對應(yīng)水頭下的單位流量和模型效率，從而推算出實(shí)際工況下的流量及效率。1）額定水頭：設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的模型轉(zhuǎn)速r/min結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.91時(shí)流量為1.215恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)的單位流量2）最高水頭：模型轉(zhuǎn)速：結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.902時(shí)流量為0.98恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)最低流量為（5）比轉(zhuǎn)速的計(jì)算(6)吸出高度的計(jì)算1）計(jì)算，，所對應(yīng)得單位轉(zhuǎn)速確定各水頭所對應(yīng)的單位流量最小水頭取對應(yīng)單位轉(zhuǎn)速與5%出力限制線交點(diǎn)處流量為所取點(diǎn)單位流量，則最低水頭的單位流量為：確定各點(diǎn)的空化系數(shù)由上述計(jì)算結(jié)果對應(yīng)模型綜合特性曲線找到相應(yīng)的工況點(diǎn)上分別查出、、所對應(yīng)得模型空化系數(shù)，分別為0.143,0.14,0.1.查空化系數(shù)修正值與水頭的關(guān)系曲線可知。4）水輪機(jī)安裝高程的確定水輪機(jī)的安裝高程在初步計(jì)算時(shí)取下游水位的平均海拔高程.因此電站采用三臺機(jī)的形式,故設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過流量按1臺機(jī)的額定流量,結(jié)合任務(wù)書中水位流量關(guān)系表由差值法得出尾水位高度是E=m吸出高度的計(jì)算（7）飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算r/min（8）軸向水推力3、方案三、3×HLA384（1）轉(zhuǎn)輪直徑取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=77.7r/min;與出力限制線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量,則=1.017/s,對應(yīng)模型的效率為0.902,暫取效率修正值0.02;原型水輪機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的效率0.902+0.02=0.922計(jì)算值處于我國標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑3.3~3.8m之間,因取3.3m時(shí)轉(zhuǎn)輪直徑較小無法保證設(shè)計(jì)水頭下發(fā)額定出力;而取3.8m又過大,且本機(jī)組為大型機(jī)組所以取非標(biāo)準(zhǔn)值3.5m（2）原型水輪機(jī)的效率其中由模型綜合特性曲線查的0.931故效率修正值為0.958-0.931=0.027效率修正采用等效率修正法，統(tǒng)一修正+2.7%（3）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算與選擇以加權(quán)平均水頭作為標(biāo)準(zhǔn)水頭計(jì)算發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速r/min此值介于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速150~166.7r/min之間,其運(yùn)行區(qū)間比較如下當(dāng)取150r/min時(shí)r/minr/min當(dāng)取166.7r/min時(shí)r/minr/min圖2-5HLA384發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取150r/min模型運(yùn)行區(qū)間圖2-6HLD74發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取166.7r/min模型運(yùn)行區(qū)間由上圖所示的HLA384的模型曲線可知當(dāng)取166.7r/min時(shí)運(yùn)行區(qū)間已偏離最優(yōu)效率區(qū),不利于機(jī)組穩(wěn)定高效的運(yùn)行,綜上所述發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速取150r/min（4）流量的計(jì)算由，兩公式通過試算可得對應(yīng)水頭下的單位流量和模型效率，從而推算出實(shí)際工況下的流量及效率。1）額定水頭：設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的模型轉(zhuǎn)速r/min結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.93時(shí)流量為0.932恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)的單位流量2）最高水頭：模型轉(zhuǎn)速：結(jié)合模型綜合特性曲線進(jìn)行試算得當(dāng)模型效率為0.91時(shí)流量為0.761恰在模型曲線故符合要求。原型水輪機(jī)最低流量為。（5）比轉(zhuǎn)速的計(jì)算(6)吸出高度的計(jì)算1）計(jì)算，，所對應(yīng)得單位轉(zhuǎn)速2）確定各水頭所對應(yīng)的單位流量最小水頭取對應(yīng)單位轉(zhuǎn)速與5%出力限制線交點(diǎn)處流量為所取點(diǎn)單位流量，則最低水頭的單位流量為：確定各點(diǎn)的空化系數(shù)由上述計(jì)算結(jié)果對應(yīng)模型綜合特性曲線找到相應(yīng)的工況點(diǎn)上分別查出、、所對應(yīng)得模型空化系數(shù)，分別為0.12,0.08,0.059.查空化系數(shù)修正值與水頭的關(guān)系曲線可知。4）水輪機(jī)安裝高程的確定水輪機(jī)的安裝高程在初步計(jì)算時(shí)取下游水位的平均海拔高程.因此電站采用三臺機(jī)的形式,故設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過流量按1臺機(jī)的額定流量,結(jié)合任務(wù)書中水位流量關(guān)系表由差值法得出尾水位高度是E=m5）吸出高度的計(jì)算（7）飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算r/min（8）軸向水推力各方案基本參數(shù)列表:表2-3各方案水輪機(jī)基本參數(shù)項(xiàng)目方案一方案二方案三水輪機(jī)型號HLA551HLD74HLA384水輪機(jī)額定出力（kw）340213402134021機(jī)組臺數(shù)333轉(zhuǎn)輪直徑（m）33.13.5同步轉(zhuǎn)速（r/min）187.5187.5150續(xù)表2-3項(xiàng)目方案一方案二方案三額定工況比轉(zhuǎn)速（m·kW）額定流量（）80.379.678.5額定工況點(diǎn)效率0.9560.9530.958吸出高度（m）2.531.63.057軸向水推力（N）各方案在模型圖上的運(yùn)行區(qū)域如圖2-7至2-9所示：圖2-7HLA551運(yùn)行區(qū)域圖2-8HLD74運(yùn)行區(qū)域圖2-9HLA384運(yùn)行區(qū)域2.1.3經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、水輪機(jī)重量估算水輪機(jī)總重K、b為與水頭有關(guān)的系數(shù);a為與轉(zhuǎn)輪直徑有關(guān)的系數(shù),由《畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》表2.7得K=8.1,b=0.16,（1）方案一：水輪機(jī)總重（2）方案二：水輪機(jī)總重（3）方案三：水輪機(jī)總重2、發(fā)電機(jī)重量方案比較時(shí)采用估算算法其中為估算系數(shù)由裝置形式?jīng)Q定,又因三個(gè)方案轉(zhuǎn)速都較高由《水電站設(shè)計(jì)手冊水利機(jī)械分冊》可知宜選用懸式布置,取8-9，為發(fā)電機(jī)額定容量，為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。（1）方案一：（2）方案二：（3）方案三：綜上所述將各方案估算重量列表如下:表2-4各部分造價(jià)表項(xiàng)目參考價(jià)格水輪機(jī)3萬元/噸發(fā)電機(jī)3.5萬元/噸3各方案預(yù)算投資表2-5各方案經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目方案一方案二方案三水輪機(jī)重量(t)137.43147.5192.1發(fā)電機(jī)重量(t)251.25251.25291.54機(jī)組造價(jià)估算(萬元)1291.671321.881596.7差價(jià)(萬元)0+30.21+305.032.1.4最優(yōu)方案比較1、最優(yōu)方案比較標(biāo)準(zhǔn)（1）技術(shù)指標(biāo)的比較1）轉(zhuǎn)速比較轉(zhuǎn)速作為機(jī)組的重要性能指標(biāo)，提高額定轉(zhuǎn)速，可以有效降低轉(zhuǎn)輪直徑，減小水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的尺寸，降低整個(gè)電站的投資成本。經(jīng)過真機(jī)參數(shù)對應(yīng)在模型綜合特性曲線上分析幾種型號均在良好的運(yùn)行工況內(nèi)，HLD74、HLA551轉(zhuǎn)速均為187.5r/min，而HLA384轉(zhuǎn)速僅為150r/min不經(jīng)濟(jì)，其發(fā)電機(jī)投資最大。2）轉(zhuǎn)輪直徑比較HLA551的轉(zhuǎn)輪直徑為3m最小，制造最為簡單，相應(yīng)造價(jià)最小。HLA384直徑最大，制造難度比其他兩個(gè)轉(zhuǎn)輪略大，經(jīng)濟(jì)性不好。3）額定工況比轉(zhuǎn)速比較較高的比轉(zhuǎn)速的機(jī)組動能效益較高且機(jī)組和廠房土建投資都較低，HLD74、HLA551比轉(zhuǎn)速都為m·kW，HLA384比轉(zhuǎn)速為。因此HLA384不宜選用。4）轉(zhuǎn)輪運(yùn)行特性比較在HLA551和HLD74兩個(gè)轉(zhuǎn)輪比較中不難看出，雖然兩者的額定轉(zhuǎn)速相等，但兩轉(zhuǎn)輪中HLD74的單位轉(zhuǎn)速稍低、額定工況效率兩者相似，轉(zhuǎn)輪直徑更大。且運(yùn)行區(qū)間最優(yōu)效率區(qū)的范圍沒有HLA551大。因本電站裝機(jī)規(guī)模較大，選用有較多成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的轉(zhuǎn)輪極為重要。HLA551轉(zhuǎn)輪多年來成功運(yùn)行于多個(gè)中低水頭電站，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較為豐富，為整個(gè)電站以后的運(yùn)行維護(hù)管理打下了良好基礎(chǔ)。故本階段宜推薦選用的轉(zhuǎn)輪型號為HLA551。(2)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較由表2-4所得結(jié)果可知HLA551經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最好,機(jī)組造價(jià)最低.綜上所述，本電站宜推薦采用的轉(zhuǎn)輪型號為HLA5512.2運(yùn)行特性曲線的繪制2.2.1等效率線繪制等效率曲線是指在某一效率值曲線上任意一點(diǎn)的運(yùn)行工況,水輪機(jī)效率相等,計(jì)算表格如表2-6:2.2.2出力限制線的繪制機(jī)組出力限制線表示在不同水頭下水輪機(jī)能發(fā)出的最大出力.同時(shí)受發(fā)電機(jī)額定容量的限制.設(shè)計(jì)水頭將出力限制線分為兩段①時(shí),水輪機(jī)出力受發(fā)電機(jī)額定容量限制②時(shí),水輪機(jī)出力受最大過流能力限制,由模型曲線上5%出力限制線換算計(jì)算表格如表2-6:表2-6等效率線出力限制線計(jì)算表0.4200.0240.4440.3803768.4960.4200.0240.4440.3524375.3880.5000.0240.5240.4224939.0710.5000.0240.5240.3845633.1780.5600.0240.5840.4656065.5100.5600.0240.5840.4156785.0320.6200.0240.6440.5107335.9700.6200.0240.6440.4558203.2930.6600.0240.6840.5518418.0050.6600.0240.6840.4859287.2850.7000.0240.7240.5939589.4740.7000.0240.7240.52110560.0810.7400.0240.7640.64511006.6350.7400.0240.7640.57212234.3340.7800.0240.8040.70212606.5040.7800.0240.8040.62214000.3010.8000.0240.8240.72513343.4070.8000.0240.8240.65014994.4840.8200.0240.8440.76214364.7780.8200.0240.8440.68216114.5350.8400.0240.8640.79815399.9080.8400.0240.8640.71817367.1730.8600.0240.8840.85516881.8440.8600.0240.8840.76418907.6070.8800.0240.9040.97519686.7740.8800.0240.9040.85021511.8770.9000.0240.9241.07122103.5970.9000.0240.9240.94524445.2640.9100.0240.9341.10523052.1090.9100.0240.9340.98225677.2970.9200.0240.9441.14524142.3190.9200.0240.9441.02627115.0430.9200.0240.9441.24026145.3940.9250.0240.9491.05428002.5620.9100.0240.9341.29226953.2350.9250.0240.9491.19231668.9320.9200.0240.9441.22332321.3435%出力限制線0.9040.0240.9281.32027360.4610.9010.0240.9251.33834648.847表2-7等效率線出力限制線計(jì)算表0.4200.0240.4440.3394551.1720.4200.0240.4440.3104822.2180.5000.0240.5240.3705862.3750.5000.0240.5240.3506425.4200.5600.0240.5840.4007063.3930.5600.0240.5840.3807774.9680.6200.0240.6440.4408567.9930.6200.0240.6440.4159363.4550.6600.0240.6840.4659617.2210.6600.0240.6840.44010544.1340.7000.0240.7240.50010945.8410.7000.0240.7240.47612073.9030.7400.0240.7640.54312543.9340.7400.0240.7640.51613811.6390.7800.0240.8040.59114367.5950.7800.0240.8040.66318675.4780.8000.0240.8240.62215497.3760.8000.0240.8240.60017321.3050.8200.0240.8440.66016843.2910.8200.0240.8440.63918894.9380.8400.0240.8640.70018287.4160.8400.0240.8640.68320674.5760.8600.0240.8840.74920020.4870.8600.0240.8840.74623104.3230.8800.0240.9040.83222742.1920.8800.0240.9040.81825907.4040.9000.0240.9240.91825648.1010.9000.0240.9240.89228876.1300.9100.0240.9340.95727027.0950.9100.0240.9340.93130464.8270.9200.0240.9440.99028258.4120.9200.0240.9440.97832345.4360.9250.0240.9491.01028981.9860.9250.0240.9491.00033248.2180.9250.0240.9491.17633745.3620.9250.0240.9491.15038235.4500.9200.0240.9441.21034538.0590.9200.0240.9441.18839290.7750.9100.0240.9341.25541066.9790.9000.0240.9241.30542245.9075%出力限制線0.9000.0240.9241.33037159.0130.8980.0240.9221.32042639.0002.2.3等吸出高度線的繪制表2-8等吸出高度計(jì)算表0.0600.6960.7800.8045.45712498.7560.0700.7710.8250.8575.05714758.3130.0800.8900.8740.9064.65718010.2490.0900.9900.8810.9134.25720188.6590.1001.1700.9270.9593.85725061.4370.1101.2500.9180.9503.45726523.7620.1201.3000.9100.9423.05727352.4200.0600.6450.7980.8224.99214843.0270.0700.7300.8420.8744.52717861.8010.0800.8350.8760.9084.06221225.7610.0900.9440.9000.9323.59724630.8190.1001.1920.9250.9573.13231935.8990.1101.2900.9190.9512.66734344.8140.1201.3330.9000.9322.20234780.595續(xù)表2-80.0600.6540.8180.8424.96716650.6200.0700.7380.8580.8904.47819860.3510.0800.8400.8820.9143.98823214.8590.0900.9350.9050.9373.49926490.5980.1001.1620.9260.9583.00933659.8520.1101.2700.9100.9422.52036173.8880.1201.3200.9010.9332.03037238.8390.0600.6950.8420.8664.69521086.5170.0700.8100.9791.0114.15528690.5140.0800.8900.8990.9313.61529029.6530.0900.9400.9120.9443.07531088.6600.1001.0400.9270.9592.53534942.5100.1101.1500.9250.9571.99538557.7720.1201.2500.9110.9431.45541297.5100.1301.2800.9060.9380.91542064.426運(yùn)行特性曲線見附圖一。2.3蝸殼、尾水管、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1蝸殼的計(jì)算1、蝸殼形式及應(yīng)用水頭當(dāng)水頭在40m以上時(shí)宜選用鋼板焊接蝸殼,故本電站采用金屬蝸殼,其包角=345度2、座環(huán)及其尺寸座環(huán)由上環(huán)下環(huán)及固定導(dǎo)葉組成,與金屬蝸殼相連的座環(huán)分為帶蝶形邊何不帶蝶形邊兩類.因?yàn)椴粠У芜叺淖h(huán)其上下環(huán)入口處不為圓滑過渡會造成一定的水力損失，但為保證與模型相似保證計(jì)算準(zhǔn)確性，故采用箱式座環(huán)。座環(huán)尺寸由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊,水利機(jī)械》表2-16得:;;;蝸殼進(jìn)口端面參數(shù)計(jì)算為保證和模型幾何相似，蝸殼部分由幾何相似計(jì)算。結(jié)合HLA551-35.2流道單線圖，由相似理論可得：（1）斷面半徑（2）斷面中心距（3）斷面外徑m（4）蝸殼系數(shù)（5）蝸殼常數(shù)4、蝸殼細(xì)部尺寸（1）模型蝸殼尺寸，如圖2-和表2-：表2-9模型蝸殼尺寸單位（mm）尺寸617.9367.9599.9573.2446.354360.93圖2-9蝸殼模型圖（2）原型蝸殼尺寸，計(jì)算過程：，其中為模型尺寸計(jì)算結(jié)果如表2-10：表2-10原型蝸殼尺寸單位（m）尺寸5.273.145.114.883.953.082.3.2尾水管的計(jì)算1、尾水管形式尾水管是水輪機(jī)的重要過流部件,其尺寸和形式對水輪機(jī)穩(wěn)定高效的運(yùn)行有很大的影響.尾水管分為直錐形和彎肘形兩類.大中型反擊式水輪機(jī)中除貫流機(jī)組外都采用彎肘形.故本電站采用彎肘形尾水管.其由進(jìn)口椎管\肘管和擴(kuò)散段三部分組成.錐管段預(yù)設(shè)金屬里襯,由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P128頁,因此電站平均流速大于6m/s故肘管段加裝金屬里襯.又出口尺寸較大故加設(shè)支墩.2、尾水管主要尺寸由A551模型流道單線圖圖2-10模型尾水管側(cè)視圖圖2-11模型尾水管俯視圖（1）尾水管高度尾水管高度h是水輪機(jī)底平面到尾水管底板的高度,決定了尾水管的水力性能.增加高度會提高尾水管性能但造價(jià)增加.（2）尾水管長度（3）出口寬度（4）由模型相似理論結(jié)合A551流道單線圖可得尾水管細(xì)部尺寸如下錐管進(jìn)口直徑:椎管高度:轉(zhuǎn)輪出口直徑:肘管進(jìn)口直徑:肘管高度:肘管長度:肘管出口高度:擴(kuò)散段出口距水平面高度:擴(kuò)散段出口高度:頂板仰角由設(shè)計(jì)手冊查的角度=10-13度,取13度2.3.3導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的計(jì)算倒水機(jī)構(gòu)形式及導(dǎo)葉葉形因本電站為混流式機(jī)組故導(dǎo)水機(jī)構(gòu)采用徑向式布置,導(dǎo)葉選取正曲率葉型2、導(dǎo)葉數(shù)由《水輪機(jī)》P218頁表8-1查得，當(dāng)轉(zhuǎn)輪直徑為3m時(shí)導(dǎo)葉數(shù)=24導(dǎo)葉開度導(dǎo)葉開度表征在水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)過程中導(dǎo)葉位置的一個(gè)參數(shù)，其值為導(dǎo)葉出口邊與相鄰導(dǎo)葉體之間的最短距離。導(dǎo)葉處于徑向位置時(shí)有最大徑向開度值,其中——導(dǎo)葉在徑向位時(shí)，尾部所處的圓周直徑；——導(dǎo)葉軸線所在的圓周直徑；——導(dǎo)葉數(shù)——導(dǎo)葉軸線至尾部長度又因本電站采用標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)葉有，而且。將其代入上式得最大徑向?qū)~開度近似公式導(dǎo)葉軸線分布圓直徑及導(dǎo)葉弦長L由經(jīng)驗(yàn)公式；其中小型水輪機(jī)一般選用較大的比值，對于較大型的機(jī)組一般采用1.16故本電站采用1.174。=1.174=3.52m葉柵密度和翼弦長度導(dǎo)葉相對開度導(dǎo)葉在任意位置開度與最大徑向開度的比值稱為相對開度為無因次量，對幾何相似的水輪機(jī)值相同，在已知模型導(dǎo)葉開度以下式計(jì)算真機(jī)開度2.3.4進(jìn)出口流道單線圖如附圖二。2.4發(fā)電機(jī)型號選擇及主要參數(shù)2.4.1發(fā)電機(jī)的參數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)出力：=33MW發(fā)電機(jī)功率因數(shù)：0.85水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑：=300cm同步轉(zhuǎn)速：187.5r/min額定水頭：46.5m水輪機(jī)型號：HLA551－LJ－300機(jī)組臺數(shù)：3臺2.4.2發(fā)電機(jī)型式及冷卻方式由上述參數(shù)結(jié)合《水電機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》確定發(fā)電機(jī)形式及冷卻方式如下：型式:立式懸型冷卻方式:密閉式空氣冷卻下機(jī)架類型:懸式非承重機(jī)架上機(jī)架類型:懸式承重機(jī)架上機(jī)架布置方式:露出地面發(fā)電機(jī)勵磁方式：靜止可控硅勵磁2.4.3發(fā)電機(jī)主要尺寸圖2-12發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖1、發(fā)電機(jī)額定容量2、極距cm其中發(fā)電機(jī)額定容量；p為磁極對數(shù)，由標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速表知同步轉(zhuǎn)速為187.5r/min時(shí)磁極對數(shù)為16；由容量和線速度決定，取93、定子內(nèi)徑cm4、定子鐵心長度cm5、定子鐵心外徑無統(tǒng)一的機(jī)座號，由于本電站沒有容量和轉(zhuǎn)速相似的發(fā)電機(jī)故按下式估算166.7r/min，>166.7r/min，故定子鐵心外徑cm2.4.4發(fā)電機(jī)外形尺寸的計(jì)算1、定子基座外徑由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P160可知，轉(zhuǎn)速為187.5r/min時(shí)cm故發(fā)電機(jī)型號為SF33-32/5942、風(fēng)罩內(nèi)徑由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P161可知，發(fā)電機(jī)額定容量為時(shí)cm3、轉(zhuǎn)子外徑其中忽略不計(jì)cm4、下機(jī)架最大跨度由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P161可知，，其中由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》表3-6得；故5、推力軸承外徑和勵磁機(jī)外徑由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》表3-7由差值法算得2.4.5發(fā)電機(jī)軸向尺寸計(jì)算1、定子機(jī)座高度由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P162可知，轉(zhuǎn)速為187.5r/min時(shí)cm2、上機(jī)架高度對于懸式非承載機(jī)架3、推力軸承高度由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P163表3-8得推力軸承高度。4、下機(jī)架高度由于本發(fā)電機(jī)為懸式非承載機(jī)架由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P162可知下機(jī)架高度。5、定子支座支撐面值下機(jī)架支撐面距離對于懸式非承載機(jī)架6、下機(jī)架支撐面至主軸法蘭底面距離7、轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度因本機(jī)組采用風(fēng)冷帶風(fēng)扇，故轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度8、發(fā)電機(jī)主軸高度其中H為發(fā)電機(jī)總高度：發(fā)電機(jī)主軸高度9、定子鐵芯中心線至主軸法蘭底面距離2.4.6發(fā)電機(jī)重量估算1、發(fā)電機(jī)總重其中為估算系數(shù)由裝置形式?jīng)Q定,又因三個(gè)方案轉(zhuǎn)速都較高由《水電站設(shè)計(jì)手冊水利機(jī)械分冊》可知宜選用懸式布置,取82、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重式中系數(shù)取0.53、發(fā)電機(jī)飛輪力矩為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P164表3-10知其值為5.2。2.5進(jìn)水閥的類型及選擇2.5.1進(jìn)水閥的類型、作用及使用范圍1、停機(jī)檢查或檢修水輪機(jī)時(shí)，在靜水中關(guān)閉閥門，截?cái)嗨?、機(jī)組長時(shí)間停機(jī)時(shí)截?cái)嗨?，減少導(dǎo)葉漏水造成間隙汽蝕，同時(shí)避免機(jī)組長期運(yùn)行后因?qū)~漏水造成不能停機(jī)3、事故時(shí)，在動水中緊急關(guān)閉閥門截?cái)嗨?。由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P175表4-1可知。水頭為46.5m時(shí)宜選用蝴蝶閥。2.5.2進(jìn)水閥直徑計(jì)算蝴蝶閥在全開時(shí)，實(shí)際過流面積因有活門會減少，故應(yīng)使閥的過流凈面積等于或大于蝸殼進(jìn)口斷面積。蝴蝶閥直徑其中，為蝸殼進(jìn)口斷面直徑為與水頭有關(guān)的系數(shù)為電站最大水頭由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P176表4-2查蝶閥標(biāo)準(zhǔn)直徑故本電站進(jìn)水閥直徑為5.3m。型號：DF530-80閥軸的布置方式：臥式操作機(jī)構(gòu)型式和操作方式：接力器油壓操作閥門公稱直徑：DN5300mm閥門的設(shè)計(jì)壓力：1.0MPa旁通閥直徑：DN500mm第三章調(diào)保計(jì)算及調(diào)速器與油壓裝置選擇第三章調(diào)保計(jì)算及調(diào)速器與油壓裝置選擇3.1調(diào)節(jié)保證計(jì)算3.1.1調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的、任務(wù)及標(biāo)準(zhǔn)1、調(diào)保計(jì)算的目的是在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)計(jì)算出出最大轉(zhuǎn)速上升值和最大壓力上升值以保證過水系統(tǒng)的強(qiáng)度,避免因甩負(fù)荷時(shí)壓力上升過高使壓力鋼管破裂。2、一般情況下調(diào)節(jié)保證計(jì)算只進(jìn)行設(shè)計(jì)水頭和最大水頭工況下的甩全負(fù)荷時(shí)壓力上升和速度上升.因本電站為大中型電站,要并入電力系統(tǒng),故突增負(fù)荷的調(diào)保計(jì)算可不進(jìn)行。3、我國調(diào)節(jié)保證計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn):（1）當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng)較大比重或擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù),甩全負(fù)荷最大轉(zhuǎn)速上升宜小于45%;當(dāng)機(jī)組占電力系統(tǒng)不大或不擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù)時(shí),應(yīng)小于55%。（2）甩全負(fù)荷時(shí),有壓過水系統(tǒng)允許的最大壓力上升率不能超過50~30%。（3）尾水管內(nèi)最大真空度不宜大于8m水柱。（4）壓力輸水管不應(yīng)出現(xiàn)負(fù)壓脫硫現(xiàn)象。3.1.2電站基本參數(shù)本電站為引水式電站。主體建筑物由首部樞紐、有壓引水隧洞、鋼管道和廠區(qū)樞紐組成。電站引水道系統(tǒng)布置在大盈江左岸，引水道總長約280m，采用一管三機(jī)引水方式，由電站進(jìn)水口、壓力引水隧洞、洞內(nèi)壓力管道組成，為有壓引水系統(tǒng)。其中壓力引水隧洞長202m，直徑為8.8m；壓力引水總鋼管長42m，直徑為8.8m；支管42米電站裝機(jī)容量3×33MW,水頭參數(shù)：Hmax=54m,Hr=46.5m,Hmin=40m,Hav=48.95m水輪機(jī)參數(shù)：HLA551-LJ-300,nr=187.5r/min,Qr=80.3m3/s3.1.3額定水頭下的調(diào)保計(jì)算1、壓力引水段（1）壓力管道長度Li=202m直徑Di=8.8m面積Fi=60.82流量Qi=3×80.3=240.9流速（2）壓力引水總管長度Li=42m直徑Di=8.8m面積Fi=60.82流量Qi=3×80.3=240.9流速（3）引水支管長度Li=42m直徑Di=5.3m面積Fi=22.06流量Qi=80.3流速（4）壓力飲水段總值2、金屬蝸殼段進(jìn)口斷面流速蝸殼段由2.3.1蝸殼計(jì)算結(jié)果可知，其中：K=26.35=345度3、尾水管段（1）直錐段直錐段平均面積直錐段平均流速直錐段幾何長度綜上有（2）肘管段肘管段平均面積肘管段平均流速幾何長度（3）擴(kuò)散段擴(kuò)散段平均面積擴(kuò)散段平均流速擴(kuò)算段幾何長度（4）尾水管管道特性4、完整流道特性系數(shù)5、水擊壓力升高計(jì)算本機(jī)組關(guān)閉時(shí)間較長，引水管短，為末相水擊。設(shè)定接力器導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間分別為5s、6s、7s進(jìn)行比較試算：（1）關(guān)閉時(shí)間為5s時(shí)不滿足要求（2）關(guān)閉時(shí)間為6s時(shí)1）出壓力水管末端：2）蝸殼末端最大水錘壓力上升相對值為：3）尾水管在導(dǎo)葉或閥門之后，水錘壓力變化現(xiàn)象與壓力管道相反，其進(jìn)口處壓力下降相對值為：4）為保證輸水管不出現(xiàn)負(fù)壓脫流情況，進(jìn)行校核計(jì)算其中取尾水管直錐段平均流速綜上所述符合要求。（3）關(guān)閉時(shí)間為7s時(shí)1）出壓力水管末端：2）蝸殼末端最大水錘壓力上升相對值為：3）尾水管在導(dǎo)葉或閥門之后，水錘壓力變化現(xiàn)象與壓力管道相反，其進(jìn)口處壓力下降相對值為：4）為保證輸水管不出現(xiàn)負(fù)壓脫流情況，進(jìn)行校核計(jì)算其中取尾水管直錐段平均流速綜上所述符合要求。6、轉(zhuǎn)速升高計(jì)算（1）關(guān)閉時(shí)間為5s時(shí)有上述結(jié)果可知不符合條件，故不進(jìn)行接下來的討論。（2）關(guān)閉時(shí)間為6s時(shí)根據(jù)特性曲線查得。機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)調(diào)節(jié)遲滯時(shí)間為接力器不動時(shí)間取0.2，為永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，介于0.02~0.06之間取0.4。水擊修正系數(shù)由模型飛逸特性曲線，時(shí)故。由此：故滿足要求（3）關(guān)閉時(shí)間為7s時(shí)故滿足要求綜上訴述接力器導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間設(shè)定為6s。3.1.4最高水頭下的調(diào)保計(jì)算1、最高水頭下額定流量的計(jì)算結(jié)合模型綜合特性曲線及公式進(jìn)行試算得當(dāng)效率為0.926時(shí)流量為1.022恰在模型曲線故符合要求原型水輪機(jī)的單位流量2、進(jìn)水流道水力特性計(jì)算（1）壓力管道長度Li=202m直徑Di=8.8m面積Fi=60.82流量Qi=3×67.59=202.77流速（2）壓力引水總管長度Li=42m直徑Di=8.8m面積Fi=60.82流量Qi=3×67.59=202.77流速（3）引水支管長度Li=42m直徑Di=5.3m面積Fi=22.06流量Qi=67.59流速（4）壓力引水段總值3、金屬蝸殼段進(jìn)口斷面流速蝸殼段其中=345度4、尾水管段（1）直錐段直錐段平均面積直錐段平均流速直錐段幾何長度綜上有（2）肘管段肘管段平均面積肘管段平均流速幾何長度（3）擴(kuò)散段擴(kuò)散段平均面積擴(kuò)散段平均流速擴(kuò)算段幾何長度（4）尾水管管道特性5、完整流道特性系數(shù)6、水擊壓力升高計(jì)算本機(jī)組關(guān)閉時(shí)間較長，引水管短，為末相水擊。設(shè)定接力器導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)間為。由模型綜合特性曲線可知，最高水頭下導(dǎo)葉開度為。出壓力水管末端：蝸殼末端最大水錘壓力上升相對值為：尾水管在導(dǎo)葉或閥門之后，水錘壓力變化現(xiàn)象與壓力管道相反，其進(jìn)口處壓力下降相對值為：為保證輸水管不出現(xiàn)負(fù)壓脫流情況，進(jìn)行校核計(jì)算取尾水管直錐段平均流速綜上所述符合要求。8、轉(zhuǎn)速升高計(jì)算根據(jù)特性曲線差得。機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)調(diào)節(jié)遲滯時(shí)間為接力器不動時(shí)間，為永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，介于0.02~0.06之間水擊修正系數(shù)由模型飛逸特性曲線，時(shí)故。由此：故滿足要求3.2調(diào)速器形式及工作容量選擇3.2.1調(diào)速器形式的選擇隨著技術(shù)發(fā)展，微機(jī)調(diào)速器得到廣泛使用，本電站裝機(jī)容量較大，電力系統(tǒng)對其電能要求較高故采用微機(jī)調(diào)速器。3.2.2調(diào)速器工作容量選擇1、中、小型調(diào)速器接力器工作容量的計(jì)算選擇中、小型調(diào)速器接力器工作容量A的計(jì)算：式中：Q為最大水頭下機(jī)組發(fā)出額定出力時(shí)的流量，為最大水頭，則計(jì)算結(jié)果為：由于容量>3500，所以要根據(jù)主配壓閥直徑選擇調(diào)速器的型號。2、據(jù)主配壓閥直徑選擇調(diào)速器1）、導(dǎo)葉接力器的容積計(jì)算大中型調(diào)速器的導(dǎo)葉接力器容量選擇一般是按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出接力器直徑再選取合適的主配壓閥直徑。目前調(diào)速器的主配壓閥直徑已形成系列，有200、250、300、350mm等規(guī)格。油壓裝置的額定油壓為4.0MPa,式中─計(jì)算系數(shù)由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P254表6-4得：=0.03。則接力器直徑為：由《畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》P38查導(dǎo)葉接力器直徑系列選取接力器直徑300mm。3.2.3導(dǎo)葉接力器其他參數(shù)計(jì)算由《畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》P38：導(dǎo)葉的最大開度：接力器最大行程：由《畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》P38當(dāng)轉(zhuǎn)輪直徑小于5m時(shí)，取較小的系數(shù)，式子中。雙直缸接力器總?cè)莘e：3.2.4主配壓閥直徑其中v為管路中流速，油壓裝置工作壓力為4.0Mp，一般取取4m/s由《畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》P38,選取主配壓閥直徑為80mm由此可選取調(diào)速器為WT-80-4.0。3.2.5油壓裝置的選擇油壓裝置有分離式和組合式兩種。分離式油壓裝置的壓力油罐與回油箱分開；組合式油壓裝置的壓力油罐直接裝在回油箱上面的框架上。前者容量范圍較大，適合大中型水輪機(jī)；后者結(jié)構(gòu)緊湊，但容量較小，僅適用于中小型水輪機(jī)。本電站機(jī)組水輪機(jī)屬于中型水輪機(jī)，故采用分離式油壓裝置。油壓裝置額定油壓4.0MPa，壓力油槽分為兩部分，壓力油1/3,其余空氣。壓力油槽容積：式中--壓力油罐總?cè)莘e；--水輪機(jī)進(jìn)水閥接力器總?cè)莘e，1.61；--雙直缸接力器總?cè)莘e。根據(jù)計(jì)算的壓力油槽容積選擇油壓裝置型號為YZ-6第四章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算第四章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算4.1油系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)水電廠油系統(tǒng)主要分為透平油系統(tǒng)和絕緣油系統(tǒng)。透平油系統(tǒng)主要作用是潤滑用油和液壓操作用油以及運(yùn)動部件的散熱用油。絕緣油系統(tǒng)主要的作用是絕緣、消弧和散熱。4.1.1用油量的計(jì)算設(shè)備用油量應(yīng)以制造廠提供的資料為主，在未獲得所需資料遷前，應(yīng)按經(jīng)驗(yàn)公式，統(tǒng)計(jì)曲線或參考容量和尺寸相近的同型機(jī)組進(jìn)行估算。變壓器和電抗器等電氣設(shè)備的用油可在產(chǎn)品目錄中查詢，故計(jì)算透平油系統(tǒng)的用油量。1、水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)用油量（1）油壓裝置的用油量參由《畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》P57表4-5可知，暫時(shí)按每臺機(jī)組及配套設(shè)備用油量估算。本電站選用的油壓裝置型號為YZ-6，壓力油箱的容量近似為2.1，回油箱為4，油壓裝置的用油量總和為6.1。（2）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器用油量(按兩個(gè)接力器的總?cè)莘e)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器用油量按下式計(jì)算：其中，為接力器直徑為接力器最大行程一般一臺機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)總用油量2、機(jī)組軸承充油量計(jì)算機(jī)組軸承包括發(fā)電機(jī)推力軸承和導(dǎo)軸承及油潤滑的水導(dǎo)軸承，其充油量按推力軸承和導(dǎo)軸承單位千瓦損耗來計(jì)算，其計(jì)算公式：式中q—軸承損耗單位千瓦所需油量，,查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊——水力機(jī)械》P462表9-4得?！屏S承損耗；參考《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊——水力機(jī)械》P353圖8-3和公式8-3其中，F(xiàn)為推力軸承負(fù)荷（轉(zhuǎn)動部分重量加水推力）因?yàn)檗D(zhuǎn)子重140t，水輪機(jī)重137.74t，水推力所以F為438.4t。A——系數(shù)取推力軸承扇形瓦上的單位壓力位為42kg/m，由圖8-3得A=3.2—導(dǎo)軸承損耗（kW），按下式計(jì)算：其中S為軸與導(dǎo)瓦接觸面積，計(jì)算得0.325為水輪機(jī)直徑，由《水力發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備》P125由《水力發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備》圖5-14得為400mm，由《水力發(fā)電機(jī)組輔助設(shè)備》表5-2得為415mm。h為軸瓦高度，。為主軸圓周速度。為軸瓦間隙，一般取0.2mm。為油的的動力粘度系數(shù)，對于HU-30的透平油則：機(jī)組軸承充油量總和：=4.023、管道充油量管道充油量應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)的大小和長短確定，初步估算時(shí)可按上述總油量的5%計(jì)算。4、系統(tǒng)用油量計(jì)算運(yùn)行用油量。對于透平油系指一臺機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)用油量、機(jī)組軸承用油量和管道充油量之和，即事故備用油。它為一臺最大機(jī)組用油量的110%，即：補(bǔ)充備有油式中—一年中需補(bǔ)充油量的百分?jǐn)?shù)，對于混流式取5%-10%。系統(tǒng)總用油量為式中—機(jī)組的臺數(shù)4.1.2油系統(tǒng)設(shè)備選擇1、儲油設(shè)備選擇儲油設(shè)備包括凈油槽、運(yùn)行油槽、中間油槽，事故排油池。（1）凈油槽儲備凈油以便機(jī)組或電氣設(shè)備換油時(shí)使用，容積為一臺機(jī)組充油量的110%。再加上全部設(shè)備45天的補(bǔ)充用油量，對于混流式水輪機(jī)一年添油為機(jī)組用油量的5%-10%。一臺機(jī)組的充油量為12.6，所以凈油槽的容量為12.6，對于一臺機(jī)組選用一個(gè)12.35的凈油槽。（2）運(yùn)行油槽當(dāng)機(jī)組檢修時(shí)排油和凈油用。容積為最大機(jī)組充油量的100%，但考慮兼作接受新油，并與凈油槽互用，其容量宜與凈油槽相同。為了提高污油凈化效果，通常設(shè)置兩個(gè)，每個(gè)為其容量的1/2.對于該電站每臺機(jī)組設(shè)置2個(gè)運(yùn)行油槽，每個(gè)的容量為6.3。（3）重力加油箱對于混流機(jī)組，漏油少加油次數(shù)少，不專設(shè)重力加油箱采取移動添加油罐。（4）事故排油池其作用為接受事故排油，一般設(shè)置在油庫底層，其容積為油槽容積之和，取26。2、油泵和油凈化設(shè)備的選擇（1）壓力濾油機(jī)和真空濾油機(jī)的選擇壓力濾油機(jī)和真空濾油機(jī)的生產(chǎn)率是按8h內(nèi)能凈化最大一臺機(jī)組的的用油量來確定。即式中—最大一臺機(jī)組的充油量，—濾清時(shí)間，規(guī)定為考慮到壓力濾油機(jī)要更換濾紙所需時(shí)間，所以在計(jì)算時(shí)將其額定生產(chǎn)率減少30%。本電站為大中型水電站，一般只選擇一臺移動式壓力濾油機(jī)，并考慮透平油和絕緣油共用。由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》表9-15至表9-17和圖9-3至圖9-5。選用型號為LY-50的壓力濾油機(jī)和一臺型號為ZLY-50的真空濾油機(jī)。（2）油泵的選擇油泵生產(chǎn)率按4h內(nèi)充滿一臺機(jī)組的用油量來確定Q=V1/t=11.22/4=2.85m3/h（t—充油時(shí)間,一般取4—8h取4h）油泵的揚(yáng)程應(yīng)能客服設(shè)備之間高程差和管路損失，由于齒輪油泵結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護(hù)方便，價(jià)格便宜，故多采用ZCY型和KCB型齒輪油泵，則由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P466表9-8選取：油泵型號為KCB-3.3/3.3-1。（3）主管路，管徑選擇由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》水力機(jī)械部分P470表9-19查得：定子內(nèi)徑為5.41m＞5m,故推力軸承油槽供油管直徑為50mm、推力軸承油槽排油管直徑80mm：導(dǎo)軸承油槽供油管直徑及導(dǎo)軸承油槽排油管直徑均為40mm；油壓裝置為YZ-6，故油壓裝置供油管與排油管直徑均為40mm。電站容量3*33000kW，故總油管供油管50mm，排油管80mm。（4）管材的選擇油系統(tǒng)管道采用無縫鋼管，與凈化設(shè)備相連的管道選用耐油膠管。4.1.3油系統(tǒng)圖油系統(tǒng)圖見附圖三。4.2氣系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)4.2.1各種用氣額定壓力由《畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》得1.油壓裝置壓力油槽充氣，額定壓力4.0MPa。2.機(jī)組制動裝置用氣，額定壓力為0.7MPa.3.機(jī)組作調(diào)相運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)輪室壓水用氣，額定壓力為0.7MPa.4.檢修維護(hù)時(shí)風(fēng)動工具及吹污用氣，額定壓力為0.7MPa.5.水輪機(jī)導(dǎo)軸承檢修密封圍帶充氣，額定壓力為0.7MPa.4.2.2供氣方式電站壓縮空氣裝置均安裝在主廠房內(nèi)，從供氣可靠性，經(jīng)濟(jì)性，合理性和易于維護(hù)考慮，采用廠內(nèi)壓縮空氣系統(tǒng)綜合系統(tǒng)向各個(gè)用戶供氣。中壓氣部分油壓裝置壓油槽供氣，為了提高其干燥度，空壓機(jī)后設(shè)氣水分離器和儲氣罐，低壓氣部分后也設(shè)氣水分離器和儲氣罐。4.2.3設(shè)備選擇計(jì)算1、廠內(nèi)壓縮空氣系統(tǒng)油壓裝置的壓力油罐為水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的操作能源，由高壓氣和油共同使用。為保證設(shè)備安全供氣壓力要與油壓裝置額定壓力一致。采用二級壓力供氣以提高壓力空氣干燥度。（1）空氣壓縮機(jī)選擇空壓機(jī)生產(chǎn)率根據(jù)油壓裝置容積和充氣時(shí)間計(jì)算：式中：為壓油槽容積，由3.2.5油壓裝置為YZ-6由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》查得壓力油罐中空氣容積為6.5，為油壓裝置額定工作壓力為4.0MPa為壓油槽中空氣所占容積比例系數(shù)取0.65為漏氣系數(shù)取1.2T——充氣時(shí)間，一般取2～4小時(shí)，取T=3小時(shí)；由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P509，本電站中壓氣部分選用兩臺高壓空壓機(jī)，每臺的生產(chǎn)率為0.55。由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》P527表10-23選取空壓機(jī)型號為V1/40-I,一臺工作，一臺備用，為風(fēng)冷式，一個(gè)3m3高壓氣罐。4.2.4廠內(nèi)低壓壓縮空氣系統(tǒng)本電站低壓氣系統(tǒng)的氣壓為0.7MPa。1、制動用氣用氣量計(jì)算：其中中：QZ為機(jī)組一次制動所需的總空氣量（自由空氣）m3； N為發(fā)電機(jī)額定出力; K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.03～0.05,取0.04;貯氣罐容積：其中，Z為同時(shí)制動臺數(shù)；一般考慮一臺。為制動前后儲氣罐允許壓力，一般取，取0.15MPa由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》水力機(jī)械P523表10-18，本電站為3臺機(jī)組，選取3個(gè)貯氣罐，容積為1?？諌簷C(jī)生產(chǎn)率計(jì)算： 其中：Qk為空壓機(jī)生產(chǎn)率（m3/min）;△T為貯氣罐恢復(fù)氣壓時(shí)間（min）,取10min;則：Qk=1.36*2/10=0.272(m3/min)2、機(jī)組調(diào)相用氣量因本電站不考慮調(diào)相功能，故本章節(jié)省略。3、維護(hù)檢修用氣機(jī)組檢修用氣用于風(fēng)鏟、風(fēng)砂輪、風(fēng)砂槍等風(fēng)動工具。由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》水力機(jī)械P528表10-24選取低壓空壓機(jī)為2V-6/8兩臺，一臺工作，供風(fēng)動工具及吹抽氣；一臺備用?，F(xiàn)按風(fēng)動工具連續(xù)工作的要求校核空壓機(jī)的生產(chǎn)率：式中：為某種風(fēng)動工具的耗氣量；，此為四臺；