水輪機選型設計

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN型設計水輪機選擇的內容 二水能計算與相關曲線的繪制 水能計算 相關曲線的繪制 三機組臺數(shù)和單機容量的確水輪機選型方案初確水輪機選型方案 四水輪機參數(shù)的計算 水輪機轉輪直徑的計算 水輪機效率的計算 水輪機轉速的計算 水輪機設計流量的計算 水輪機幾何吸出高度的計算 飛逸轉速的計算 、可靠有影響。工作般根據(jù)開發(fā)方、系、水工建筑物布置等并照國內已生產轉制造廠生產水平擬出若干個方案進技術綜比較最終確最佳內容包括以下內容：根據(jù)規(guī)劃推薦總容量確組臺和單容量；號裝置方；確轉直徑、額出力、同步轉速、安裝高程等；制轉；確、以、量和；速；方和技術擬技術；建、出建議。-1H-h 2-1）Hm；m。2-1?PPPw:P=AQH 2-2）——*α*βα=95%β=88%α為,β為輪；m3/s;m。2-1?為P=AQH=1271Kw其后P1：P=+P+P 2-i j i3）——i=2,3,n∈N+)；j——j=i-1。P值2-1?E累積∑EE萬：式中P——裝機容量，Kw；

E=PT*24/10000 （2-4）T——該組流量的出現(xiàn)天數(shù)，天。將所得數(shù)據(jù)錄入表2-1第?列。累積發(fā)電量∑E（萬）按下式結算：∑E=Ei+Ej 5）式中i——i=1，2,3,4……n(n∈N+)；j——j=i+1。將所得數(shù)據(jù)錄入表2-1第?列。年利用小時數(shù)T年利用小時T數(shù)按下式計算：T=∑E/P*10000 （2-6）E——累積發(fā)電量，萬。P——裝機容量，Kw。所得數(shù)據(jù)錄入表2-1第?列。這樣經過水能計算，就得到了水電站不同流量下的各種參數(shù)。① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ? ? ? ? ? ?組Q號（m^3/s）

組 出頻率 末 現(xiàn)(%) 流 天

出現(xiàn)頻率數(shù)量數(shù)1數(shù)量數(shù)1<21523651851177122-416435034-516533445-817831858-1022103011852610-112411279711-142414255814-162816231916-183018203

前池水位（m）

尾水位（m）

（m）

水頭（m)

裝機容量P(kw)

增加的裝機容量△P

發(fā)電量Ekwh）

累積發(fā)電量（萬kwh）

年利用小時數(shù)T(h)1 18-20 32 20 1730Q

組

出現(xiàn)

E

年利用小p 位 失 ∑E(%) 天

）

N(kw)

N

時T(h)%）數(shù) 數(shù)20-222620-22262214122-24202411524-2615269526-2813288028-3210326732-358355735-386384938-4064043177240-425423742-455453245-484482781112131415161718192021

）

48-5245223>5219521922232-122232-1下列：2-1裝機容量年利用小時系2-2頻率流量系2-130000K2-1得3600h。一二三四2334K）1600013000*26000*1106678000

3-1由于各效率相差不大故只需進行各經濟比較即可包括計算綜合投資效益2-1頭作列特征頭3-2資料混流式模轉主要參3-3由于頭范圍因此H240/D41HH最大頭maxH最頭min加權平均Hav79．65設計Hr3-2特征頭表50-807926170-10577239最優(yōu)工況限制工況轉號推薦使頭m最優(yōu)工況限制工況轉號推薦使頭mn'Q10'10Q00'1nsHL260/D74HL240/D411D1=P P=r G1）

/ g 3-GP——發(fā)電單容量，Kw；Gg——發(fā)電效率，其值95。取最優(yōu)單位速77r/min與限制線交點的單位流量作設計工況單位流量Q ,對應的模型效率，暫取效率修11r m，則設計工況原型效率△，故水m的PPr11rHr1 3-12）GP——發(fā)電單容量，Kw；Gg——發(fā)電效率，其值95。按照我國規(guī)的系列值，取值比計算值大，故進一位作。將計算結果錄入表3-4第③列。效率r =1-1-

Dm 3-3）rmax

m0 D1 ——模型效率，查表3-3得；m0D ——模型，m；1mD1——原型。=rmaxm0；限制工況原型的效率r=m+△ 。將計算結果錄入表3-4第④列。設計流量Qr設計工況點的單位流量Q11rPQ = r

4）11r D2H1.5T 1 rrP——水輪機額定出力，Kw；r ——限制工況原型水輪機效率；TD1——原型水輪機直徑m；mH ——設計水位，。mrQ=Qr

D11r 1

則設計流量Q為：rHr3-5HrQ ——設計工況點的單位流量，m311rD1——原型水輪機直徑m；

/s；mH ——設計水位，。mr將計算結果錄入表3-4第⑤列。不能利用流量所發(fā)電量E損由設計流量可得保證流量Q為eQe=Qr*65% -6）Q——設計流量，m3r

/s。將計算結果錄入表3-4第⑥列。查表 2-1 可得相應流浪組內數(shù)據(jù)，則每組不能利用流量所發(fā)電量E ：損iE =△ 7）損i△P——T——組內天數(shù)，天。隨后，可得不能利用流量累積所發(fā)電量E ：損E =E +E損 損i 損j

3-8）——i=1,2,n∈N+；j——j=i+1。E 3-4損EE=0E

E=E-E 3-9）0 損E——0E ——損3-4WWW=E* 3-10）E數(shù)據(jù)3-4⑨綜合投資Z以三臺基準1Kw裝容4000臺數(shù)增加臺綜合投資增加25臺數(shù)減少臺綜合投資減少25由此有：三臺綜合投資Z=4000*3200=12800兩臺綜合投資Z=12800*75%=9600四臺綜合投資Z=12800*125%=16000數(shù)據(jù)3-4⑩收回投資N收回投資NN=Z/W 3-11）Z綜合投資W——數(shù)據(jù)3-4?方案比較通過比較以現(xiàn)方案二高投資也高而且，兩大調節(jié)、調更加靈活故方案二，裝設兩臺13000Kw 大和臺6000Kw 裝容32000Kw。①①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩?方案裝機容量(Kw)轉輪直徑D1(m)效率r設計流量Qr保證流量Qe(m3/s)不能利用流量所發(fā)電量（萬）年發(fā)電量E（萬）(m3/s)產生效益W（萬元）綜合 收回投投資Z 資年數(shù)（萬 N元） （年）一16000960013000二128006000三1066712800四800016000表3-4水輪機經濟比較表

P P r= G1）

/ g 4-P——發(fā)電單Kw；Gg ——發(fā)電效率，其值95。g取最優(yōu)單位速77r/min與限制線交點單位流量作設計工況單位流量Q ,對應模型效率，暫取效率修正值△，則設11r m工況原型效率，故mPr11rHPr11rHr12）P——發(fā)電單Kw；Gg ——發(fā)電效率，其值95。g代入據(jù)可得，大

D ，小D 。按照我國規(guī)= = 取值比值大，故取大容量組= D ，小容量D = 1 1效率 =1-1-

Dm 4-3）rmax

m0 D1 ——模型效率，查表3-3得；m0D ——模型，m；1mD1——原型。效率修正值△ =rmax-m0，限制工況原型效率r=m+△ 代入據(jù)可得，大容量組r=，小容量r=。n =77r/min110n n 110 D1

4-4）n=r/minn=r/minn=3000/2PPn=500r/minn=750r/min。Q 11rPQ = r

5）11r D2H1.5T 1 rP額定出力Kw；r ——限制原效率；TD1——原直徑m；mH 。mrQrQ=Qr

D11r 1

4-6）HrQ ——mHr11rD1——原直徑m；

/s；mH 。mrQ=m3r幾何吸出高度

/sQ=m3r

/s。使盡可能不發(fā)生空化、H 、H 三個頭分別計max

r min允許吸出高度以其最值作最允許吸出高度此進行如下

max

、H

、Hmin

所應n11① ）H n

nD

500

*

/min)max

11

HmaxH n

nD

500

*

78.43(r

/min)11r 11r H11nD1nD1Hmin79.65H n 79.65

*

/min)81.5min81.5

11max77.51② w）77.51H n

nD

750

*

83.08(r

/min)max

11

HmaxH n

nD

750

*

84.04(r

/min)1r 11r H1r79.65H n79.65

nD

750

*

85.19(r

/min)min

11

H77.51min77.51Q11① ）H n Q =minH rH

11Q

11= Pr

11maxmax

11

9.81T

D21

1.5maxQ11min

9.

13000*0.

/0.95*1.42

.51.

1.03② w）H Q =minH rH

1111rQ

max= Prmax

11

9.81T

D21

1.5maxQ11min

9.

6000*0.

/0.95*1.02

.51.

0.941、2中計算從模型綜合特性曲上分別查出H 、H 、H 模型空化系數(shù)分別為：max

r min81.581.5空化系數(shù)空化系數(shù)）w）HHHHminrmax4-1

max

H

Hmin

Hs

- E

900

(M

)=① ）H H =max sH H =rHmin

sH

=10-1773/900-+*=(m)② w）H H =max sH H =rHmin

sH

=10-1773/900-+*=.(m)ss①Hs飛逸轉速

-2m；②H

=-3m。HL240/D4模型飛逸特性上在導葉開下a oM

24單位飛逸轉速故飛逸轉速為nR①

nHmax11R Hmax1

146.7

81.51.481.5

940

r/min）nR②

nHmax11R Hmax1

146.7*

81.51.081.5

r/min）。輪量徑

流 速 量

飛逸轉速率w）

r/n）m3

/s

/）13000

500 -26000 750 -34-2基本參H ~H max minH 、H 、H ，一般去、45max對單位

r11

min，模型上以各值平于模型相交于一系列點，將各點 換算 ，同時計算出各點的M T出力P，

f(

)。大容量組5-1所示；小容量組6000K5-2所示。5-1大容量組13000K圖5-26000K

f(

)

f(

HP。P坐標并其中繪計算中選取頭將2）中所得按其HP到PH坐標中連接即得到。大13000K如5-36000K5-4所示。5-3大13000K5-46000K

rH H 5%min r、單位流經相似求對應HP將這些P坐標中并連成光滑即H ~H 范圍了簡便本例僅擇min r個H 、H 別其然后過連直min r此作H<H H>=H 時來即r rPP5-5所；r6000K5-6所5-513000Kw5-66000Kw

H s sσ換算而得來，計算與H 步驟如下：s1計算頭相應單位轉速n11M ，綜合上n11M作2平與