河海大學(xué)熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)20.5m～40m水頭150MW

熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)20.5m～20.5m～40m水頭150MW石林水電站機(jī)電初步設(shè)計(jì)姓名：周玉國(guó)-PAGE姓名：周玉國(guó)-PAGE11-學(xué)號(hào)：03022213--PAGE10-畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)題目石林水電站機(jī)電設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)年級(jí)學(xué) 姓 名指導(dǎo)教師水利水電工程學(xué)院二○○七年六月目錄摘 要………………-3-原始資料： …第一章水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)第一節(jié)水輪機(jī)型號(hào)選定………………-6-第二節(jié)原型水輪機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算…………………6第三節(jié)較優(yōu)方案選擇…………………-15-第四節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算…………21第五節(jié)最優(yōu)方案選擇………………27第六節(jié)最優(yōu)方案的進(jìn)出流水道計(jì)算………………29第七節(jié)繪制廠房剖面圖……………32第二章調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)速設(shè)備的選擇第一節(jié)設(shè)計(jì)水頭下甩全負(fù)荷………-40-第二節(jié)最大水頭甩全負(fù)荷… …-44-第三節(jié)調(diào)速設(shè)備的選擇… …-49-第三章輔助設(shè)備第一節(jié)氣系統(tǒng)………-51-第二節(jié)水系統(tǒng)………-55-第三節(jié)透平油系統(tǒng)…………………-61-第四章電氣部分第一節(jié)接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………-63-第二節(jié)電氣主接線設(shè)計(jì)……………-64-第三節(jié)短路電流計(jì)算………………-70-第四節(jié)電氣設(shè)備選擇………………-79-參考文獻(xiàn)…………………-84-附表摘 要此次設(shè)計(jì)是式石林水電站的機(jī)電設(shè)備初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容共分為四個(gè)大章,包括：水輪機(jī)組主機(jī)選型，調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)速設(shè)備選擇，輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電氣一次部分設(shè)計(jì)。共分為四個(gè)大章。HL240HL26011優(yōu)方案中選出最優(yōu)方案。最終選擇第Ⅲ方案為最優(yōu)方案，4HL2604.5m，93.8rpm。ξ和ββ并選取接力器、調(diào)速器和油壓裝置的尺寸和型號(hào)。第三章輔助設(shè)備設(shè)計(jì)中分別對(duì)油、水、氣三大輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)，按照要求設(shè)計(jì)各系統(tǒng)的工作方式并按照各計(jì)算參數(shù)選出油罐、水泵及儲(chǔ)氣罐和空壓機(jī)等設(shè)備。第四章電氣一次部分設(shè)計(jì)中，按照設(shè)計(jì)要求，先對(duì)接入系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，220KV，2LGJQ-185；接著進(jìn)行慮。發(fā)電機(jī)電壓側(cè)選用擴(kuò)大單元接線，選取主變型號(hào)為110KV，2LGJ-70，SFL1-100002壓側(cè)和自用電低壓側(cè)進(jìn)行短路計(jì)算，分別求出

I"、I、i、S‘的有名值；最后，按ch照額定電壓和電流選取電氣設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，至此，本設(shè)計(jì)完成。chAbstractWhatIdoisthemechanicalandelectricalmaindesignofNanzhenhydroelectricpowerstation,including4importantpart:hydraulicturbineandpowergeneratordesigned,governorandspeedcontrolequipmentdesigned,auxiliaryequipmentdesignedandelectricalpartdesigned.Inthechapter1ofHydraulicTurbineandGeneratorDesigned,thereis1kindsofhydraulicturbineHL240orHL260forselectiononthebasicoftheheightofthehydroelectricpowerstation.Thereare11planstobecomparedinthispartaftercompute..First,selectingbetterplansbycomparingpoweroutputlineofgeneratorandworkingterritoriesofhydraulicturbine.Second,choosingthebestonebyassessinginvestmentandaverageefficiencyofeverybetterplan.Finally,decidingtomakethesecondplanasthebestone.Intheplan,’lluse4units,therunnerdiameterismeter,andthespeedofrunningis93.8rpm.Inthechapter2ofGovernorandSpeedControlEquipmentdesigned,thelayoutofthestationisarequiredusewithaninvestpenstock.Therefore,itneedstocalculateforaunitwhenitrejectswholeload.Inthispart,straightclosingtimeofwicketgetservomotorshouldbecalculatedindesignheadandmaximumpotentialhead.calculateξ andβ,β<55%.Finally,choosingservomotor,governorandoil-handlingfacility.Inthechapter3ofAuxiliaryEquipment,thispartisdesignedforwateringanddrainagesystem,airsupplysystemandturbineoilsystemdesigned.Accordingtodesigningrequirement,I’llselecttherightkindofturbineoiltanks,waterpumps,airreceiverandcompressor.Inthechapter4ofElectricalpart,firstofall,itshoulddesignintakesystem.Thevoltagestepoftransmittedwireis220KV,2lines,andthewireisLGJQ-185.Secondly,itshoulddesignmainwire.Generatorsideand220KVside,loadnearbysideandusingforstationsideshouldbeincluded.Generatorside:onelinewiring,transformerisSFPL-90000/220;220KVside:Theunitextensionform;loadnearbyside:transmitandtransformerunit,thetransformerisSFL1-10000/110;usingforpowerstationside:Transformer—linewiringform.Thirdly,itshouldcalculateshortcurrent,including

IIiUch .Finally,fixingoutelectricalequipmentaccordingto eandIe.That’sall.原始資料：石林水電站位于江西省的修水上，電站建成后將向南昌供電。2080電站建成后將承擔(dān)峰荷及部分基荷，本電站有調(diào)相任務(wù)。1635溫-6本電站建成后將承擔(dān)峰荷，少部分時(shí)間帶基荷，有調(diào)相任務(wù)，電站建成后在90110Hmax=40Hp=3215kW4000Hmin=20.5千年一遇洪水位32.1m5.5kW31.5m第一章水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)第一節(jié)水輪機(jī)型號(hào)選定一、水輪機(jī)型式的選擇：的優(yōu)點(diǎn)：30～700m；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低；裝有尾水管，可減少轉(zhuǎn)輪出口水流損失。故選擇混流式水輪機(jī)。二、比轉(zhuǎn)速的選擇：本電站是引水式建流電站，則有Hr=0.95Ha=30.4m。按我國(guó)水輪機(jī)的型譜推薦的設(shè)計(jì)水頭與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系，水輪機(jī)的n 為sHrn Hrs

20

2000

20341.2(mkw)30.4n26030.4s

《中小型混流式尺寸匯編》第2頁(yè)《中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表》，水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪知可選HL240或HL260。 主要參數(shù)表》三、機(jī)組臺(tái)數(shù)擬定：按電站建成后,在電力系統(tǒng)的作用及考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,初步擬定為2臺(tái),3臺(tái),4臺(tái),四種方案進(jìn)行比較。臺(tái)數(shù)單機(jī)容量（萬(wàn)KW）27.53543.75表1-1機(jī)組擬定臺(tái)數(shù)第二節(jié)原型水輪機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算HL240一．兩臺(tái)1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：N

7.5104

《水力機(jī)械》P56P r G

76531上式中： G

發(fā)電機(jī)效率,取0.98N 機(jī)組的單機(jī)容量Gn=72r/min110工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.10m3/s,ηm=0.904率修正值Δη=0.03，η=0.904+0.03=0.934。PrH11 rD PrH11 r1 9.811.100.9346.5m7m間。根據(jù)四分之一選擇法，兩者都考慮。（一）D=6.5m1計(jì)算原型水輪機(jī)的效率max

1 ) D1M05 D11

10.460.9475 Δη=ηmax-ηm0=0.947-0.91=0.037η=ηm+Δη=0.940同步轉(zhuǎn)速的選擇

《水輪機(jī)課本》P38nD1取62.5

n H110 p72 62.7rn H110 p72

《水輪機(jī)課本》P36Δη=ηmax-M0=0.946-0.915=0.031η=ηm+Δη=0.9263、同步轉(zhuǎn)速的選擇計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速（A）n=62.5r/min

1H1Hmaxn nDHpHp

62.5

64.2(r/min)

P3640321n nD4032111a

62.5

71.8(r/min)1Hmin（二1Hmin

n 11max

62.5

20.589.7(r/min)20.5計(jì)算原型水輪機(jī)的效率D

0.46max

1 )M05

1M 1D1

0.9487

《水輪機(jī)課本》Δη=ηmax-ηm0=0.948-0.91=0.038η=ηm+Δη=0.941轉(zhuǎn)速的選擇

P38n H110 pn H110 p72 n 58.2r/minD 71取n=57.7r/min。計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍1Hmax1Hmax40n 11min

57.7

63.9(r/min)n 11a

nD 1H32Hmin1H32Hmin20.5

57.7

71.4(r/min)1n nD111max

57.7

89.2(r/min)二．三臺(tái)1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑Pr

NNG

5 510205

《水力機(jī)械》P56上式中：G

發(fā)電機(jī)效率,取0.98N 機(jī)組的單機(jī)容量Gn=72r/min110工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.10m3/s,ηm=0.904Δη=0.03，η=0.904+0.03=0.907。PrPrH11 rD 5.5(m)1 9.811.10取D1=5.5m。2、計(jì)算原型水輪機(jī)的效率D

0.46max

1 )M05

1M 1D1

0.945Δη=ηmax-ηm0=0.945-0.91=0.035 《水輪機(jī)課本》η=ηm+Δη3、同步轉(zhuǎn)速的選擇

P38n H110 p72 n H110 pn /minD 5.51取n=75r/min。4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速40nD 755.5401H1Hmax11min

65.2(r/min)nD 755.5

《水輪機(jī)課本》1H321H3211a

72.9(r/min)p

P3620.5nD 755.520.51H1Hmin11max

/min)三．四臺(tái)1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：NP rN

3.75 104 38265(3.75 104G上式中： 發(fā)電機(jī)效,取0.98GN 機(jī)組的單機(jī)容量G取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=72r/min與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)110工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.10m3/s,ηm=0.904Δη=0.03，η=0.904+0.03=0.34。PrPrH11 r

《水力機(jī)械》P56D 4.76(m)1 9.811.14.5m5m間，根據(jù)四分之一選擇法選取D1=4.5m5m。2、計(jì)算原型水輪機(jī)的效率max

1 ) D1M05 D11

10.460.9435 Δη=ηmax-ηm0=0.943-0.91=0.033η=ηm+Δη=0.9373n H110 pnn H110 pD1

72324.532

90.5r/min

《水輪機(jī)課本》P3893.8r/min88.2r/min選取4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍D=4.5（A）n=93.8最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速n 11min

93.8

66.7(r/min)1Hmax401Hmax4011a

nD 74.6(r/min)1H321H32n 11max

nDmin

93.8

93.2(r/min)1H20.51H20.5nD

《水輪機(jī)課本》P361H32n 1H3211ap

70.2(r/min)20.5D=5m20.5

n11

nD 1H1H

88.2

87.7(r/min)(A)n=83.3nD

83.351Hmax1Hmax11minnD

65.9(r/min)4083.35401H32n 1H3211ap

73.6(r/min)1Hn 1H11max

nDmin

83.3

92.0(r/min)

《水輪機(jī)課本》P3620.5(B)n=7920.5nD

7951Hmax1Hmax11min40nD40

62.5(r/min)32795321Hn 1H11a

/min)p20.5HL26020.5

n11

nD 1H1H

79

87.2(r/min)一．兩臺(tái)1、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：N

7.5104

《水力機(jī)械》P56Pr G

7653k).0.98上式中： G

發(fā)電機(jī)效率,取0.98N 機(jī)組的單機(jī)容GPrHPrH11 r1 9.811.18

7.02(m)按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列。取7max

1(1 )5 DM0 DD1

1

7

0.941Δη=ηmax-ηm0=0.941-0.894=0.047η=ηm+Δη=0.875轉(zhuǎn)速的選擇nH3273nH32n 110 pD 71

59.6r/min根據(jù)四分之一選擇法選取n=60r/min。計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速

1H1Hmaxn 11min

60

66.4(r/min)

P3640n nD4011a

60

74.2(r/min)1Hp100n 1Hp10011max

60

92.8(r/min)1Hmin1Hmin20.51、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：N

5104P r G

51020(kw).0.98上式中：G

發(fā)電機(jī)效率,取0.98N 機(jī)組的單機(jī)容量Gn=73r/min110工況點(diǎn)單位流量，則Q11r=1.18m3/s,ηm=0.894率修正值Δη=0.03，η=0.894+0.03=0.858。PrH11 rD PrH11 r1 9.811.180.858max

1(1 )5 DM0 DD1

1(10.894)0.3850.938m055.55

《水輪機(jī)課本》Δη=ηmax-η=0.938-0.894=0.044η=ηm+Δη3、同步轉(zhuǎn)速的選擇

P38n H110 pn H110 p73 n /minD 5.51根據(jù)四分之一選取75。4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速（A）n=75r/minn 11min

75

65.2(r/min)40n nD4011a

75

1Hmax3272.9(1Hmax321Hpn 1Hp11max

75

91.1(r/min)1Hmin1Hmin20.51、計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機(jī)額定出力：N

3.75104

《水輪機(jī)課本》P36P r G

38265(kw).0.98上式中： 發(fā)電機(jī)效,取0.98GN 機(jī)組的單機(jī)容量G況點(diǎn)單位流量，則ηm=0.894，暫取效Δη=0.03，η=0.828+0.03=0.858。PrPrH11 rD 4.8(m)1 9.811.1838265按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列4.5m與5m(一)D1=4.5m、計(jì)算原型水輪機(jī)的效率max

1 ) D1M05 D11

10.3850.9355

《水輪機(jī)課本》P38Δη=ηmax-ηm0=0.935-0.894=0.041η=ηm+Δη=0.869、同步轉(zhuǎn)速的選擇n H110 pn H110 p73 n 91.8r/minD 4.5193.8r/min88.2r/min者均取。4、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速（A）n=93.8

《水輪機(jī)課本》P38n 11min

93.8

66.7(r/min)40n nD4011a

93.8

1Hmax3274.6(1Hmax321Hpn 1Hp11max

93.8

93.2(r/min)1Hmin20.51Hmin20.51Hmaxn nD11min

88.2

3262.8(r/min)32n nD11a

88.2

70.2(r/min)

《水輪機(jī)課本》P361Hp32n 1Hp3211max

88.24.587.7(r/min)1Hmin1Hmin20.5、計(jì)算原型水輪機(jī)的效率D

0.385max

1 )M05

1M 1D1

0.9355Δη=ηmax-ηm0=0.935-0.894=0.041η=ηm+Δη=0.869、同步轉(zhuǎn)速的選擇n Hn 110 pD

73 5

82.6r/min1根據(jù)四分之一選擇法，選取83.3。、計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍n=83.3r/min最大水頭、最小水頭和平均水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速

《水輪機(jī)課本》P38n 11min

nD1Hmax

83.340

59.3(r/min)n 11a

nD 83.31H 32p

66.3(r/min)臺(tái)數(shù)直徑臺(tái)數(shù)直徑轉(zhuǎn)速n11minn11pn11max方案6.562.564.271.889.712757.763.971.489.2235.57565.272.991.1344.593.866.774.693.2444.588.262.870.287.75457962.569.887.26276066.474.292.8735.57565.272.991.1844.593.866.774.693.2944.588.262.870.287.7104583.359.373.682.811HL240

83.3nnnD111maxHmin

82.8(r/min)

《水輪機(jī)課本》P36HL2601-2備選方案列表第三節(jié)較優(yōu)方案選擇一、畫(huà)各方案工作范圍HminHaHmaxH1、H2n11在最小水頭下，水輪機(jī)不能發(fā)出額定出力，此時(shí)水輪機(jī)受到出力限制線的限制，所以不需要試算最小水頭下的Q11。在最大水頭和設(shè)計(jì)水頭下，用原型水輪機(jī)效率ηQ11n11η，這就需要試算。Q11ηT=Pr/9.81D12H1.5=CηTQ11’,再由Q11’和對(duì)應(yīng)水頭的N11在圖上找到一點(diǎn)，并查出此點(diǎn)的ηm,將此ηm轉(zhuǎn)換成原型效率ηT’（按限制工況點(diǎn)效率誤差Δη 計(jì)，此時(shí)可比較ηT’和ηT是否相等，如果不等，則從新將ηT’代入公式計(jì)算，重復(fù)前面的過(guò)程，直到計(jì)算同假設(shè)值相等為止，為了減少試算次數(shù)，一般只要前面兩次單位流量相差值小于5%就認(rèn)為可以了。Ha=32mHa=32mHmax=40mQ11ηmQ11ηm方案一0.8080.8630.6800.915方案二0.700.910.5770.895方案三0.770.8410.7110.90方案四0.8470.8660.6990.915方案五0.8530.8600.5520.885方案六0.810.730.5480.885方案七0.0.8010.7510.6420.905方案八0.8060.8060.6350.905方案九0.8730.8310.6080.905方案十0.890.8100.7920.915方案十一0.8010.730.6800.905將兩個(gè)試算點(diǎn)連接起來(lái)，這樣由水輪機(jī)出力限制線、以及五個(gè)水頭所對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速就圍成了各個(gè)方案的工作范圍。二、初選較優(yōu)方案根據(jù)前面擬定的各方案的工作范圍是否包含高效區(qū)，或者包含高效區(qū)的面積（表1－4）方案方案I臺(tái)數(shù)4直徑（m）4.5轉(zhuǎn)速(r/min)88.2轉(zhuǎn)輪型號(hào)HL240Ha=32mηmQ11ηTP(MW)最大水頭Hmax=32mηm Q11m ηTP(MW)方案Ⅱ方案Ⅱ臺(tái)臺(tái)7593.888.2HL260HL260HL260Ha=20.5mηmQHa=20.5mηmQ11mηTP(MW)ηmQ11mHr=30.4mηTP(MW)方案一0.851.040.88316.932410.850.8010.88323.55036方案二0.861.0830.89317.832190.860.820.89324.38202方案三0.871.1230.90318.697880.870.8310.90324.9858方案四0.881.1610.91319.544650.880.8680.91326.3873方案五0.8900.92300.890.910.92327.9671方案六0.900.93300.90.9420.93329.26422方案七0.9100.94300.910.9820.94330.83384方案八0.9100.94300.911.1910.94337.39623方案九0.900.93300.91.2220.93337.96271方案十0.8900.92300.891.2520.92338.47782方案十一0.881.2830.91321.598430.881.2860.91339.09454方案十二0.871.3270.90322.094470.871.3140.90339.50823方案十三0.861.3520.89322.261430.861.3440.89339.96273方案十四0.851.3680.88322.272640.851.3660.88340.16204方案一0.850.80.88325.40210.850.8570.88338.02993方案二0.860.8190.89326.299920.860.8750.89339.26843方案三0.870.830.90326.951620.870.8910.90340.43426方案四0.880.8680.91328.497680.880.9220.91342.30442方案五0.890.9060.92330.071070.890.960.92344.53044方案六0.90.940.93331.537590.91.010.93347.35731方案七0.910.9790.94333.198110.9100.943方案八0.911.1790.94339.980160.9100.943Ha=32mHmax=40mηmQ11ηTP(MW)ηmQ11ηTP(MW)方案九3340.596260.91.0650.93349.93618方案十0.891.2420.92341.223260.891.1340.92352.60158方案十一0.881.280.91342.024230.881.1920.91354.69291方案十二0.871.3090.90342.505620.871.2340.90355.99986方案十三0.861.3380.89342.966160.861.2650.89356.77093方案十四0.851.360.88343.183580.851.2940.88357.42209Ha=20.5mHr=30.4mHa=20.5mHr=30.4m0.780.830.82418.818610.780.6880.82421.02907方案一0.80.84400.80.7160.84422.41609方案二0.8100.85400.810.7480.85423.69539方案三0.8200.86400.820.780.86424.99843方案四0.8300.87400.830.8580.87427.81654方案五0.8400.88400.8400.884方案六0.8500.89400.8500.894方案七0.8500.89400.8500.894方案八0.8400.88400.8400.884方案九0.8300.87400.831.130.87436.63484方案十0.8200.86400.821.1950.86438.29888方案十一0.8100.85400.811.2240.85438.77428方案十二0.80.84400.81.2590.84439.416方案十三0.781.20.82427.207630.781.3050.82439.88799方案十四0.780.830.82418.818610.780.6880.82421.02907方案一0.850.80.88325.40210.850.8570.88338.02993方案二0.860.8190.89326.299920.860.8750.89339.26843方案三0.870.830.90326.951620.870.8910.90340.43426方案四0.880.8680.91328.497680.880.9220.91342.30442方案五0.890.9060.92330.071070.890.960.92344.53044方案六0.90.940.93331.537590.91.010.93347.35731方案七0.910.9790.94333.198110.9100.943Ha=32mHmax=40mηmQ11ηTP(MW)ηmQ11ηTP(MW)方案八0.911.1790.94339.980160.9100.943方案九3340.596260.91.0650.93349.93618方案十0.891.2420.92341.223260.891.1340.92352.60158方案十一0.881.280.91342.024230.881.1920.91354.69291方案十二0.871.3090.90342.505620.871.2340.90355.99986方案十三0.861.3380.89342.966160.861.2650.89356.77093方案十四0.851.360.88343.183580.851.2940.88357.42209Ha=20.5mHr=30.4mHa=20.5mHr=30.4mηmQ11ηTP(MW)ηmQ11ηTP(MW)方案一0.7800.82100.7800.821方案二0.800.84100.800.841方案三0.8100.85100.810.7070.85120.03334方案四0.8200.86100.820.750.86121.5015方案五0.8300.87100.830.80.87123.20131方案六0.8400.88100.840.870.88125.52111方案七0.8500.89100.8500.891方案八0.8500.89100.8500.891方案九0.8400.88100.841.1180.88132.79609方案十0.8300.87100.831.1840.87134.33794方案十一0.8200.86100.821.2280.86135.20513方案十二0.8100.85100.811.260.85135.70298方案十三0.800.84100.81.2880.84136.06752方案十四0.7800.82100.781.340.82136.6313方案一0.7800.82400.7800.824方案二0.80.690.84431.283180.80.7790.84449.35876方案三0.810.70.85432.112580.810.820.85452.57219方案四0.820.7370.86434.205870.820.8570.86455.58773方案五0.830.780.87436.620590.830.9360.87461.4146Ha=20.5mHr=30.4mHa=20.5mHr=30.4mHa=32mHmax=40m方案六0.840.8360.88439.698850.8400.884方案七0.850.9110.89443.749720.8500.894方案八0.851.0820.89451.961790.8500.894方案九0.841.1680.88455.464420.8400.884方案十0.831.2430.87458.35820.831.1480.87475.32475方案十一0.821.2630.86458.618740.821.2360.86480.17087方案十二0.811.3040.85459.821160.811.2840.85482.32036方案十三0.81.3390.84460.70750.81.3220.84483.76417方案十四0.7800.82400.7800.824方案四ηmQ11ηTP(MW)ηmQ11ηTP(MW)方案一0.7800.82100.7800.821方案二0.80.760.84111.785130.80.6810.84119.06986方案三0.810.80.85112.552910.810.7050.85119.97667方案四0.820.880.86113.970460.820.740.86121.21482方案五0.831.060.87117.02350.830.7880.87122.85329方案六0.8400.88100.840.840.88124.64107方案七0.8500.89100.850.920.89127.29417方案八0.8500.89100.851.080.89132.04099方案九0.8400.88100.841.1850.88134.76151方案十0.8300.87100.831.2250.87135.52701方案十一0.821.060.86116.828050.821.2850.86136.83924方案十二0.811.160.85118.201720.811.30.85136.83641方案十三4118.297970.81.340.84137.52366方案十四0.781.260.82119.073860.7800.821ηmQ11ηTP(MW)ηmQ11ηTP(MW)方案一0.7800.82100.7800.821方案二4121.169620.80.820.84134.65723方案三0.810.720.85122.033380.810.8810.85137.67814方案四0.820.740.86122.911520.820.920.86139.80843方案五0.830.80.87125.056890.8300.871方案六0.840.860.88127.245410.8400.881方案七0.850.9250.89129.637290.8500.891方案八0.851.060.89133.962730.8500.891方案九0.841.160.88136.749620.8400.881方案十0.831.220.87138.211760.8300.871方案十一0.821.260.86139.01150.821.120.86148.4624方案十二0.811.3050.85139.93550.811.250.85153.4593方案十三0.81.340.84140.5244154.9443方案十四0.7800.82100.7800.821第四節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算一．動(dòng)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線，求各方案的平均效率1、繪制轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線和等效率曲線的繪制：5n11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)處Q11ηmηP1。將各點(diǎn)的HP值繪在坐標(biāo)圖上，將各點(diǎn)連成光滑曲線，即為某η 的率值。Hmin～Hr95%1-11-3。根據(jù)所繪制的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計(jì)算各方案的平均效率方案1H(m)P(MW) 2、利用面積法求各方案的平均效率：12 2Aa A方案平均效率I0.875Ⅱ0.877Ⅲ0.881Ⅳ0.870式中η1、η2為特性曲線上相鄰等效率線上的效率值，A方案平均效率I0.875Ⅱ0.877Ⅲ0.881Ⅳ0.870二．機(jī)電設(shè)備投資和耗鋼量(一)、水力機(jī)械部分水輪機(jī)由前選型計(jì)算可知選擇水輪機(jī)為HL180HL200,根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑,估算各種方案的水輪機(jī)的重量:（表1－6） 部分P139圖2-55方臺(tái)數(shù)直徑單重（t/總重單價(jià)(萬(wàn)元總價(jià)(萬(wàn)元案Ⅰ4(m)4.5臺(tái)）430(t)1720/t)3.56020Ⅱ35.556016803.55880Ⅲ44.543017203.56020Ⅳ44.543017203.56020調(diào)速器3030×4=12030×3=9030×4=12030×4=120起重設(shè)備量的一半來(lái)估算。發(fā)電機(jī)重量可按以下公式來(lái)計(jì)算：

《電氣一次》P1833 S3 S(nn)2F Gn （t）上式中：KG 估算系數(shù)，Sn 視在功率（KVA）nn 額定轉(zhuǎn)速150r/minKG8～10KG=9。

《水電站機(jī)電設(shè)P1493-1《水電站機(jī)電設(shè)根據(jù)發(fā)電機(jī)容量可得三種較優(yōu)方案發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)都為 計(jì)手冊(cè)電氣一次0.85。（1－7）

P1594-6熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)20.5m～20.5m～40m水頭150MW石林水電站機(jī)電初步設(shè)計(jì)姓名：周玉國(guó)-PAGE姓名：周玉國(guó)-PAGE25-學(xué)號(hào)：03022213--PAGE26-方案 轉(zhuǎn)速(r/min) Pr(萬(wàn)KW)

(t) 1G方案Ⅰ88.23.75504.1方案Ⅰ88.23.75504.1252.1方案Ⅱ755680.4340.2方案Ⅲ93.83.75504.1252.5方案Ⅳ88.23.75504.1252.5

(t)（2）根據(jù)廠房寬度來(lái)估算起重機(jī)的跨度：在初步設(shè)計(jì)階段，其跨度估算值＝4.5*D1分別為：20.25，24.75，20.25,20.25。240t,250t,240t,240t2.2：528550萬(wàn)元，528萬(wàn)元,525萬(wàn)元。D、輔助設(shè)備部分輔助設(shè)備投資=k%×（水輪機(jī)+調(diào)速器）查《原始資料匯編》59k估算分別為：方案Ⅰ k=4.2%總價(jià)為：4.2%×（6020+120）=337.7萬(wàn)元方案Ⅱ k=3%總價(jià)為：4.2%×（5880+90）=286.6方案Ⅲk=4.2%總價(jià)為：4.2%×（6020+120）=337.7萬(wàn)元方案Ⅳk=4.2%總價(jià)為：4.2%×（6020+120）=337.7萬(wàn)元E、設(shè)備安裝運(yùn)輸費(fèi)安裝設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)=κ%×設(shè)備總價(jià)查《原始資料匯編》可得各方案的κ8.8%,7.8%，8.1%，8.1%故有：方案Ⅰ：總價(jià)為：8.1%×（6020+120+528+337.3）

《水電站機(jī)電設(shè)P3307-6械部分P26圖=534.2萬(wàn)元 5-26方案Ⅱ：總價(jià)為：7.8%×（5880+90+550+286.6）=507.5萬(wàn)元方案Ⅲ：總價(jià)為：8.1%×（6020+120+528+337.3）=534.2萬(wàn)元方案Ⅳ:總價(jià)為：8.1%×（6020+120+528+337.3）=534.2萬(wàn)元（二、電氣部分A、水輪發(fā)電機(jī)方案Ⅰ總重：G總=2GF=4×504.1=2016.4(t)總價(jià)為2016.4×4＝8065.6(萬(wàn)元)方案Ⅱ總重：G總=3GF=3×680.4=2041.2(t)總價(jià)為2041.2×4＝8164.8(萬(wàn)元)方案Ⅲ總重：G總=2GF=4×504.1=2016.4(t)總價(jià)為2016.4×4＝8065.6(萬(wàn)元)方案Ⅳ總重:G總=2GF=4×504.1=2016.4(t)總價(jià)為2016.4×4＝8065.6(萬(wàn)元)B、變壓器和開(kāi)關(guān)設(shè)備方案ⅠZ=4臺(tái)總價(jià)為：440×4=1560萬(wàn)元方案ⅡZ=3臺(tái)總價(jià)為：435×3=1305萬(wàn)元方案ⅢZ=4臺(tái)總價(jià)為：440×4=1560萬(wàn)元方案ⅣZ=4臺(tái)總價(jià)為：440×4=1560萬(wàn)元C估算時(shí)以（發(fā)電機(jī)+變壓器+開(kāi)關(guān)設(shè)備）×10%計(jì)算結(jié)果如下：方案Ⅰ總價(jià)為：10%×（8065.6+1560）=962.5萬(wàn)元方案Ⅱ總價(jià)為：10%×（8164.8+1305）=946.9萬(wàn)元方案Ⅲ總價(jià)為：10%×（8065.6+1560）=962.5萬(wàn)元方案Ⅳ總價(jià)為：10%×（8065.6+1560）=962.5萬(wàn)元D、電氣部分運(yùn)輸費(fèi)各方案的κ值，分別為：8.1%,7.8%，8.1%，8.1%,故有：方案Ⅰ總價(jià)為：8.1%×（8065.6+1560+962.5）=534.2萬(wàn)元方案Ⅱ總價(jià)為：7.8%×（8164.8+1305+946.9）=507.5萬(wàn)元

10-21查《原始資料匯編》熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)20.5m～20.5m～40m150MW石林水電站機(jī)電初步設(shè)計(jì)姓名：周玉國(guó)-PAGE姓名：周玉國(guó)-PAGE27-學(xué)號(hào)：03022213--PAGE28-方案Ⅲ總價(jià)為：8.1%×（8065.6+1560+962.5）=534.2萬(wàn)元方案Ⅳ總價(jià)為：8.1%×（8065.6+1560+962.5）=534.2萬(wàn)元第五節(jié)最優(yōu)方案選擇總投資（萬(wàn)元）總耗鋼量（噸）7539.97314.17539.97314.1總投資（萬(wàn)元）總耗鋼量（噸）7539.97314.17539.97314.11960193019601960方案ⅠⅡⅢⅣ水輪機(jī)單重（噸/臺(tái)）430560430430水輪機(jī)總重（噸）1720168017201720水輪機(jī)單價(jià)（萬(wàn)元/噸）3.5水輪機(jī)總價(jià)（萬(wàn)元）6020588060206020調(diào)速器單價(jià)（萬(wàn)元/臺(tái)）30303030調(diào)速器總價(jià)（萬(wàn)元）12090120120起重機(jī)重量（噸）240250240240起重機(jī)單價(jià)（萬(wàn)元/噸）2.2起重機(jī)總價(jià)（萬(wàn)元）528550528528輔助設(shè)備投資（萬(wàn)元）337.7286.6337.7337.7安裝運(yùn)輸費(fèi)（萬(wàn)元）534.2534.2534.2534.2二、電氣部分投資估算表（表1－9）方案ⅠⅡⅢⅣ發(fā)電機(jī)單重（噸/臺(tái)）504.1680.4504.1504.1發(fā)電機(jī)總重（噸）2016.42041.22016.42016.4發(fā)電機(jī)單價(jià)（萬(wàn)元/噸）4444發(fā)電機(jī)總價(jià)（萬(wàn)元）8065.68164.88065.68164.8變壓器、開(kāi)關(guān)總價(jià)（萬(wàn)元）1560130515601560自動(dòng)化設(shè)備總價(jià)（萬(wàn)元）337.7286.6337.7337.7設(shè)備安裝運(yùn)輸費(fèi)（萬(wàn)元）534.2507.5534.2534.2總投資（萬(wàn)元）10497.510263.910497.510497.5三、最優(yōu)方案的選擇（表1－10）項(xiàng)目ⅠⅡⅢⅣ最大水頭Hmax(m)40404040最小水頭Hmin(m)20.520.520.520.5平均水頭Ha(m)32323232裝機(jī)容量Ny(萬(wàn)kw)15151515水輪機(jī)型號(hào)HL240HL260HL260HL260單機(jī)容量N(萬(wàn)kw)3.7553.753.75機(jī)組臺(tái)數(shù)4344轉(zhuǎn)輪直徑D (m)4.5機(jī)組轉(zhuǎn)速(r/min)88.27593.888.2水輪機(jī)最高效率max92.4%89.5%89.5%89.5%水輪機(jī)平均效率87.5%87.7%88.1%87.0%模型最高效率時(shí)的n 67110676867總投資(萬(wàn)元)18037.41757818037.418037.4由以上表可知，三種方案的平均效率相差不大，方案Ⅰ的投資最小，但是其直徑最大，且其臺(tái)數(shù)較少，單機(jī)容量相對(duì)較大，這樣不利于系統(tǒng)的運(yùn)行，因此就在方案Ⅱ、Ⅲ中選最優(yōu)方案，從總投資和耗鋼量以及轉(zhuǎn)輪直徑，模型空化系數(shù)等因素考慮，確定方案Ⅲ為最優(yōu)方案四、最優(yōu)方案吸出高度Hs的計(jì)算由等效率曲線圖可得方案Ⅲ設(shè)計(jì)水頭：H =106.8m 0.1r m設(shè)計(jì)水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速與出力限制線的交點(diǎn)的 0.895，m則 0.921TP 3.75104Q r 1.32m3/s11r

D2H

9.810.9214.5230.51.5THrQQ DHr1

1 r0.9474.52

30.4147.4m3/s30.44量。Q Q147.4m3/sT查原始資料可得：22.5m K=1.15H 10 s 900

K H m

30.410900

0.195m

《水輪機(jī)》課本式3-15第六節(jié)最優(yōu)方案的進(jìn)出流水道計(jì)算一、轉(zhuǎn)輪的計(jì)算轉(zhuǎn)輪可根據(jù)型譜中的流道單線圖按比例放大再參照《水電站動(dòng)力設(shè)備手冊(cè)》得到。D1D1D2D3D4D5D6b0h2h3h41.01.08721.160.860.5380.1160.2250.1650.4590.3094.52.730.290.560.4125 1.150.7725二、蝸殼計(jì)算1、蝸殼型式、斷面形狀和包角的確定由于本站應(yīng)用水頭<140m,故，采用鋼板焊接蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當(dāng)蝸殼尾3452、座環(huán)的確定連接的座環(huán)有兩種：一種是帶蝶形邊座環(huán)；一種是無(wú)蝶形邊座環(huán)。我們采用帶蝶形邊座環(huán)，其錐角為55度。(查《水電站動(dòng)力設(shè)備手冊(cè)》P22（1－12）名稱(chēng)Da(m)Db(m)K(m)座環(huán)參數(shù)7.16.00.15半徑ra(m)3.55Ra(m)3.0K(m)0.153、蝸殼參數(shù)計(jì)算Dd(m)=Da+2K=4.9 r=2.4502h=b+0.2D=1.1 h=0.55蝸殼包角

0 1 34500進(jìn)口斷面流量Q

Q3457470.92(m /s)0 H進(jìn)口斷面流速： H0

P945-46k=0.78H則 kH0進(jìn)口斷面半徑0

0.78106.8Qv00106.8Qv00

/s)70.92 1.7(m)8.061.721.720.55202h02h20 0

2.45

4.06(m)由進(jìn)口斷面尺寸求出蝸殼系數(shù)和蝸殼常數(shù)a 00a2a 00a2020

345

4.06 4.06 4.0621.72進(jìn)口斷面外徑4

R a 5.76(m)0 0 02r2ri0Ch2iC22h2i r i 0Ri i i5、橢圓斷面的計(jì)算當(dāng)ρ<S橢圓半徑1.045A1.045A0.81L22與圓同等面積A d2tg

1.345Li(

1 )ctg 2ctg 22R/CACdr Ra a橢圓斷面長(zhǎng)半徑 L ctg1 2 2h 0.55L 0.67(m)sin sin550中心距 aR 1.22a 2外徑 Ra1Rar0

htgdr Ra a列表計(jì)算(見(jiàn)表3)三、尾水管計(jì)算本電站選用彎肘形尾水管，由進(jìn)中錐管、肘管和出口擴(kuò)散段三部分組成。如下圖所示，其尺寸按推薦的尾水管尺寸選擇有關(guān)尺寸見(jiàn)下表：（1－13）D1D4hh4h5h6L1LB511.352.61.351.220.6751.824.52.724.56.07511.76.0755.493.0378.1920.2512.24第七節(jié) 繪制廠房剖面圖一、水輪發(fā)電機(jī)外形尺寸估算(如圖所示)1、原始數(shù)據(jù)PrP

3.75104KW3.75104則視在功率：S n

r 44117.7KVA0.85 0.85額定轉(zhuǎn)速ne93.8(r/min)額定功率因數(shù)cos0.85額定頻率fe

50Hz2、估算定子鐵芯的內(nèi)徑及長(zhǎng)度（1）極距τ（cm）和飛逸速度Vf的確定4S2Pn4S2Pn1

9 54.8cm48.4104210上式中: P可從《水輪機(jī)》P326查得為48.4104210V Kf f

Kfn

與額定轉(zhuǎn)速n

《水電站動(dòng)力設(shè)e的比值e H 30.4n n 140 196.8(r/ H 30.4

備設(shè)計(jì)手冊(cè)》P162f 11 D1

4.5196.8k 196.8f 93.8則V f

V2.0954.8109.6(m/s)f所以轉(zhuǎn)子應(yīng)采用低合金高強(qiáng)度鋼或整圓疊片磁軛定子鐵芯內(nèi)徑的確定定子鐵芯內(nèi)徑2p 23254.8D 1117(cm)i 定子鐵芯長(zhǎng)度lt(cm)的計(jì)算

《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械nl Sn

P1603-4 t CD2 e上式中：

5.721061117293.8C——發(fā)電機(jī)利用系數(shù)，查得,取5×10-6。定子鐵芯外徑

《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械P1603-5D Da i

1357.7

《水電站機(jī)電設(shè)3、外形尺寸估算、平面尺寸估算①定子基座外徑D1因n214r/min

計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械部分表3-5《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械P160故有：D1②風(fēng)罩內(nèi)徑D2

1.15Di501334.6(cm)

《水電站機(jī)電設(shè)P1613-27S>20000KVAf故有：D2③轉(zhuǎn)子外徑D3

D1401474.6(cm)1D D3 i式中為單邊空氣間隙，初步估算時(shí)可忽略不計(jì)則D D3 i

＝1117.7(cm)④下機(jī)架最大跨度D4因10000Sn100000KVA時(shí)則： D D 6(m)4 5式中D 為水輪機(jī)機(jī)坑直徑，查得D=5.2m5 5⑤推力軸承外徑

《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械查得：D6

=3600～4200mm D6

=3m

部分P162表3-6軸向尺寸估算

水電站機(jī)電①定子機(jī)座高度h1

械部分表3-7因〈214r/min故有：h l1 t

377.7(cm)②上機(jī)架高度h2傘式不承載機(jī)架重，故有：h 0.1D 111.7(cm)2 i③推力軸承高度h3h ~2)m1.5m3④下機(jī)架高度h7

0.2Di

0.2111.7223.4(cm)⑤定子機(jī)架支撐面到下機(jī)架支撐面距離h8h 0.25D8 i

0.251117279.3(m)⑥下機(jī)架支撐面到主軸法蘭底面距離h9h (0.7~1.5)m9⑦轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度有風(fēng)扇時(shí)h l10 t

(700~1000)mm240.185320.7(cm)⑧發(fā)電機(jī)主軸高度主軸高Hhh1 2

h h9503⑨定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤(pán)底距離0.46hh h1 8 9

412.7(cm)⑩發(fā)電機(jī)大軸直徑確定P

38265M97400rne

97400 3.97107(kg.cm)93.8查得：發(fā)電機(jī)大軸直徑為：D=850(cm)二、廠房各高程的確定、確定安裝高程

《水電站機(jī)電設(shè)8-6 H安 w s

b 1.701022.5(0195) 2 2、尾水管底板高程b 1 安

0h23.50.8511.710.9m3、2水輪機(jī)層高程確定 r h4 安 2

27.66mh1.03r ——蝸殼進(jìn)口半徑24、發(fā)電機(jī)層高程 5 4

h h4

27.6623.7833.44mh——水輪機(jī)坑進(jìn)入門(mén)高度取2米4h——機(jī)坑入門(mén)上部尺寸55、軌頂高程 h6 5 7

h h h8 9

45.37m式中h7h

——吊運(yùn)部件與固定物之間的垂直安全距離 ,0.5m——起吊設(shè)備的高度（發(fā)電機(jī)主軸高度9.2m）8h——吊具高度，取0.75m9h 1.3m106、房頂高程頂

H245.373250.37m6

《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械H——吊車(chē)高度，查得H＝3m三、廠房寬度的確定以機(jī)組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側(cè)寬度B 和下游側(cè)寬S

P3037-5P332續(xù)表度B ，主廠房以發(fā)電機(jī)層地板為界，分為上部分結(jié)構(gòu)和下部分結(jié)構(gòu)X1、上部結(jié)構(gòu)機(jī)層上下游通道等布置要求，結(jié)合選擇相應(yīng)容量的橋機(jī)跨度確定。?上游側(cè)寬度的確定B s 3

/2 A3

7.34mA2.51.93之和。1 —風(fēng)罩內(nèi)徑3 0.3—0.4m,0.4m.3 《水電站機(jī)電設(shè)?下游側(cè)寬度的確定

計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械B 3

/2 A3

7.350.42

P1884-8式中A2

A2

＝2m主廠房總寬為BB B 18.38mx s結(jié)合橋吊的標(biāo)稱(chēng)跨度，可取橋吊跨度為19m。2、下部結(jié)構(gòu)?上游側(cè)（主閥布置在主廠房?jī)?nèi)附屬設(shè)備的布置，由以下經(jīng)驗(yàn)公式估算B D1 1

29m式中—系數(shù)，當(dāng)D1

＝6.0～1.0m時(shí)，相應(yīng)＝1.8～6.0，?。??下游側(cè)主要取決于尾水管尺寸及下游混凝土的結(jié)構(gòu)厚度，查得采用下述經(jīng)驗(yàn)公式估算B 4.5D2 1

4.5

《水電站機(jī)電設(shè)BBB1 2

920.25

計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械四、主廠房長(zhǎng)度1

P332續(xù)表L L L1 x x?蝸殼層

L 機(jī)組段X方向最大長(zhǎng)度xL 機(jī)組段X方向最大長(zhǎng)度xL (Rx 1L (R

)9.231.01)5.811.0

《動(dòng)力設(shè)備手冊(cè)》P376x 2 1R:蝸殼X方向最大尺寸3450時(shí)R R1 1

9.23mR 蝸殼X方向最大尺寸1650時(shí)R2

5.81m：蝸殼外部混凝土厚度，由水工結(jié)構(gòu)確定，取1.01?尾水管層

LL L 17.04mx xB B

《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》水力機(jī)械L x 2 2

L x 2

部分P645B:尾水管寬度，為7.48m：尾水管邊墩混凝土厚度，由水工結(jié)構(gòu)確定，取1.5m2LL L B12.24315.24mx x?發(fā)電機(jī)層 b 8.323 4L Lx x

32

2

0.46.56m2 2:發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑，為8.323米3b：兩臺(tái)機(jī)組之間風(fēng)罩外壁的凈距，一般取1.52.0米，由于兩臺(tái)機(jī)組之間設(shè)置樓梯，取4米發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，取0.4米3所以L1

6.9422、端機(jī)組段附加長(zhǎng)度L2L (0.2~2

0.5D1

5(m)3、安裝場(chǎng)長(zhǎng)度的確定L ~1.5)L2 1

1.3L1

15.06m廠房的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)nLLL1 2 3

415.061.7518.0479.94(m)取80m第二章調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)速設(shè)備的選擇電站在運(yùn)行過(guò)程中，常會(huì)由于各種事故，機(jī)組突然與系統(tǒng)解列，從而造成甩負(fù)荷。在甩負(fù)荷時(shí)，由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水調(diào)節(jié)保證計(jì)算就是在初步設(shè)計(jì)階段計(jì)算出上述過(guò)程中最大的轉(zhuǎn)速上升及最大的壓力上升值。調(diào)節(jié)保證計(jì)算一般應(yīng)對(duì)兩個(gè)工況進(jìn)行，即計(jì)算設(shè)計(jì)水頭和最大水頭甩全負(fù)荷的壓力上升和速率上升，并取其大者。調(diào)節(jié)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)：8～9m.轉(zhuǎn)速變化計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng)運(yùn)行總?cè)萘康谋戎夭淮蠡驌?dān)任基荷時(shí)，βmax<55%，βmax值。第一節(jié)設(shè)計(jì)水頭下甩全負(fù)荷一、已知計(jì)算參數(shù)

本節(jié)主要參考《水輪機(jī)調(diào)節(jié)》GD245~5.5D.5li t

5913973.6(噸米80m5m/s147.4m3/s。二、管道特性系數(shù)1、壓力鋼管段蝸殼段漸縮段：

LvT T

805400m2/s平均流速 v

147.4

4.5m/sc1 221.72)長(zhǎng)度由CAD圖量得L =21.4mc1L v 21.44.596.3m2/sc1c1蝸殼段：取進(jìn)口斷面流速計(jì)算，v 6.06m/sc2長(zhǎng)度由CAD圖量得L =20.83mc2L v 20.836.06167.8m2/sc2c2Lvcc

215.79m2/s因?yàn)槲仛げ皇谴?lián)在管道中，取1，2則1 LV2 c c尾水管段

96.3m2/s直錐段：平均面積：D2D( 3

2D 4D

) (6.07524.52)S 4 4 3.14 4 4 22.4m2b1 2 2平均流速：

v Q 147.4 6.58m/s22.4S22.4幾何長(zhǎng)度：L =5.49mb1則 L vb1b1

5.496.5836.12m2/s肘管段：平均面積：平均流速：

2D 4 BhS 4 5 Db2 2

33.07m2b2v QS147.433.074.48m/sb2由量測(cè)法得幾何尺寸L =6.075mb2則L v 6.0754.4827.2m2/sb2b2擴(kuò)散段：平均面積：Bh BhS 5 6 5b3 2

52.19m2平均流速：52.19v Q 147.4 2.82m/s52.19b3 S幾何長(zhǎng)度：L =12.06mb3L vb3b3

12.062.8234.0m2/s Lv LV L V LV 97.34m2/sbb b2 b2 b3 b3管道特性系數(shù)：LvLvT T

1Lv2 c

Lvbb

593.6m2/sLLT

Lc

Lb

125.06m壓力引水系統(tǒng)的平均流速Lvv0L /s

《水輪機(jī)調(diào)節(jié)》壓力鋼管水擊傳播速度： P2341E0DE1 2.110542.11E0DE1 2.110542.110 0.047三．水擊壓力升高計(jì)算1、水流慣性時(shí)間常數(shù)

Lv 593.6T 1.31W gH 9.81106.8ra v 10154.749h pj 0W 2gHr

29.8130.4 Lv 593.6 gHTr s

9.81106.8

0.284T為導(dǎo)葉直線關(guān)閉時(shí)間為5～10s,取7s

《水輪機(jī)調(diào)節(jié)》s P2362L 2125.06T 0.252r a 1015pj閥門(mén)（導(dǎo)葉）關(guān)閉時(shí)間Ts>Tr發(fā)生間接水擊低水頭電站（低于70～150m）最大水擊壓力一般發(fā)生在末相。2、最大壓力上升值：24240.28424 (

)

0.284)0.327m 2 2對(duì)混流式水輪機(jī)，取修正系數(shù)K=1.2 K 1.20.3270.392max m此時(shí)各管段的壓力升高如下：?壓力鋼管末端壓力升高為：maxT Lv 400maxTTTTT 0.3920.264 《水輪機(jī)調(diào)節(jié)》LV 593.6i i HT T r

0.26430.4?蝸殼末端最大壓力升高為： LvLcvcC Lv

max

40096.30.3920.394596.3i HC C r

i11.98m?尾水管中最大壓力降低為：Lv

97.34 bBM LV

max

0.392593.6B

i iHBM

0.06430.4?尾水管中最大真空度為：v2 7.242H H B s 4g

H 0.195B

49.811.953.48m由于H <(8～9)m,則滿(mǎn)足壓力升高要求。B。v2 v2。 近似取關(guān)閉開(kāi)始時(shí)刻的尾水管進(jìn)口速度的一半即02g 4g其中v為進(jìn)口初始流速。0四．轉(zhuǎn)速上升計(jì)算假定甩負(fù)荷后，導(dǎo)葉開(kāi)始動(dòng)作到最大轉(zhuǎn)速時(shí)刻之間的水輪機(jī)出力隨時(shí)間呈直線至零。機(jī)組慣性時(shí)間常數(shù)Ta：0T GD2n20

13937.693.828.80(s)a 365N0

3653.75104TT Tc q

0.5bTp a

48.800.376(s)式中Tq——為接力器不動(dòng)時(shí)間，取Tq=0.2s,bp——為調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，取bp=4%。水錘壓力影響系數(shù)f 110.2841.2841水輪機(jī)飛逸特性影響系數(shù)HL260

n 148(r/m)1pTfc s Tfc s 1Ta20.37671.28419.81r

10.336n/n 1e n11r1

C 1 r

1

0.71n 1e

2.101則甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組的速率上升值：11T fcS 1Ta

10.37855%

《水輪機(jī)調(diào)節(jié)》由以上計(jì)算可知，本電站機(jī)組設(shè)計(jì)水頭下甩全負(fù)荷時(shí)壓力升高與轉(zhuǎn)速升高均在允許范圍內(nèi)。第二節(jié)最大水頭甩全負(fù)荷一、已知計(jì)算參數(shù)H =40mmax對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速與出力限制線的交點(diǎn) 0.895，則m 0.921T二、管道特性系數(shù)1、壓力鋼管段

V Q/63.42T 22

5(m/s)2、蝸殼段漸縮段：

LvT T

805400m2/s平均流速 vc1

63.422221.72

5.86m/s長(zhǎng)度由CAD圖量得L =5mc1蝸殼段：

L vc1

55.8629.3m2/s取進(jìn)口斷面流速計(jì)算，Q Qv c2 A

0 6.99m/360A長(zhǎng)度由CAD圖量得L =20.83c2L vc2c2

20.836.99145.6m2/s3、水管段?直錐段：平均面積：

Lvcc

89.7m2/sD)D2 2D)D( 3 4Sb1平均流速：

4 4 22.4m22v QS112.722.4/s幾何長(zhǎng)度：L =5.49mb1則：L vb1b1

5.035.4927.6m2/s?肘管段：平均面積：D 2D4 Bh4 5 6S 33.07m2b2 2平均流速：33.07v Q 112.7 3.39m/s33.07b2 S由量測(cè)法得幾何尺寸L =6.075mb2則 L v 3.396.07520.6m2/sb2b2?擴(kuò)散段：平均面積：Bh BhS 5 6b3 2

5552.19m2平均流速：b3v QS112.752.192.16m/sb3幾何長(zhǎng)度：L =12.06mb3L vb3b3

12.062.1626.04m2/s?管道特性系數(shù)：

Lvbb

74.2m2/sLvLvT T

1Lv2 c

Lvbb

563.9m2/sLLT

Lc

Lb

125.6m?壓力引水系統(tǒng)的平均流速Lvv0L 4.38m/s?壓力鋼管水擊傳播速度：a 14351E0DE1 2.11051E0DE1 2.110542.1100.047三．水擊壓力升高計(jì)算1TW

gHra v

563.99.811015

1.95

《水輪機(jī)調(diào)節(jié)》h pj 0W 2gHr Lv

29.8130.4563.9 gHTr sH

0.2059.8130.47T =7ssH2 L

2125.6T 0.407r a 1015pj閥門(mén)（導(dǎo)葉）關(guān)閉時(shí)間Ts>Tr發(fā)生間接水擊甩負(fù)荷τ =1，hwτ =2.02>1.5，所以水擊發(fā)生在末相0 02、最大壓力上升值：240.205240.20524m 2

)0.205(

0.205)0.152對(duì)混流式水輪機(jī)，取修正系數(shù)K=1.2 K 1.20.1520.183max m?壓力鋼管末端壓力升高為：Lv T T

0.130T Lvii

maxHTTHmax0.130405.2m?蝸殼末端最大壓力升高為：LVT TTC

0.159 《水輪機(jī)調(diào)節(jié)》maxLVi iH H