軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機初設(shè)方案的研究

軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機初設(shè)方案的研究

1區(qū)域內(nèi)2種風(fēng)機公司的初設(shè)方案在研究階段，作者向中國六個機械廠的負責(zé)人咨詢，并對5個45mw泡沫傳輸方案和3個75mw軸流推進器方案進行了初步設(shè)計。經(jīng)綜合研究各廠家所提資料并參考類似電站的設(shè)計經(jīng)驗,同時考慮技術(shù)水平發(fā)展的趨勢,提出了設(shè)計方案見表1。2決定高度hs的決定2.1軸速槳挖掘機吸收高度hs的確定軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機吸出高度Hs是指轉(zhuǎn)輪葉片中心線與下游尾水位的高程差。(1)各制造材料的初始體系hs的吸收高度為-5.6h-8.0m,平均值為-6.525m。(2)轉(zhuǎn)速n1r/min及定額單位流量無明顯差異式中,σ模型轉(zhuǎn)輪額定水頭(額定工況)下的臨界空化系數(shù),由額定單位轉(zhuǎn)速n11r=148.2r/min及額定單位流量Q11r=1.95m3/s,在某廠家提供的特性曲線上查得相應(yīng)的σ=0.82。于是,計算得額定水頭(額定工況)下的吸出高度Hs≤-6.523m。(3)臨界空化系數(shù)式中,k為安全系數(shù),取為1.1;▽為電站海拔高程,近似取1882.20m;σ為模型轉(zhuǎn)輪最大水頭下的臨界空化系數(shù),由此時的單位轉(zhuǎn)速n11=130.3r/min及單位流量Q11=0.49m3/s,在某廠家提供的特性曲線上查得相應(yīng)的σ<0.4,可按σ=0.4計。于是,計算得最大水頭下的吸出高度Hs≤-1.2m。(4)最大水頭下的吸出高度式中,σ為模型轉(zhuǎn)輪最大水頭下的臨界空化系數(shù),由此時的單位轉(zhuǎn)速n11=168.3r/min及單位流量Q11=2.21m3/s,在某廠家提供的特性曲線上查得相應(yīng)的σ=1.1。于是,計算得最大水頭下的吸出高度Hs≤-7.095m。綜合考慮上述各種因素后,取軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機吸出高度Hs=-7.0m。2.2在泡沫流處理器中吸收高度hs的計算(1)相近轉(zhuǎn)輪取值式中,k為轉(zhuǎn)輪葉片頂點處的安全系數(shù),取為1.05;σ為模型轉(zhuǎn)輪葉片頂點處的臨界空化系數(shù),暫參考相近轉(zhuǎn)輪取為1.1(尼那電站GZ4BN32,4×40MW,Hr=14.0m,D1=6m,nr=107.1r/min。該電站水頭高于尼那而單位流量低于尼那,故σ值趨于減小,因此參考尼那電站取σ值是偏安全的);▽為電站海拔高程,近似取1882.20m。計算得Hs≤-10.6m。(2)然后將其轉(zhuǎn)換為車輪直徑c1.06.0m，hs13.6m綜合考慮各種因素,取燈泡貫流式水輪機吸出高度Hs=-14.6m。3高安裝和安裝3.1機尾水位的確定▽=▽下+Hs+xD1▽=▽下+Ηs+xD1式中,▽下為設(shè)計尾水位,即用來確定水輪機安裝高程的尾水位。按照常規(guī)的作法是選用1臺水輪機額定流量所對應(yīng)的尾水位。但根據(jù)本電站屬低水頭徑流式電站的特點,在滿足運行要求的前提下為了節(jié)省工程投資,此處取為全廠機組發(fā)額定出力時的相應(yīng)尾水位1882.20m;Hs為吸出高度,Hs=-7.0m;xD1為安裝高程(導(dǎo)葉中心線高程)至葉片中心線高程的距離,xD1=3.48m。于是,計算得▽=1878.68m,故取軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機安裝高程(導(dǎo)葉中心線高程)為1878.68m。3.2hs的測定▽=▽下+Hs▽=▽下+Ηs式中,▽下為同3.1中的▽下;Hs為吸出高度,Hs=-14.6m。計算得▽=1867.60m,于是取燈泡貫流式水輪機安裝高程為1867.60m。4高修量修復(fù)4.1影響軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機值的因素所謂水輪機安裝高程的復(fù)核就是在電站可能出現(xiàn)的所有運行工況下,驗證該安裝高程(1878.68m)是否全部滿足抗空化性能的要求,也就是驗算所有工況下的空化安全系數(shù)k值是否均不小于1.1,詳見表2。由表可見:①對于軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機,隨著(單位)流量的減少,其σ值減小的很快;②發(fā)電流量越是接近額定流量,水輪機的σ值越大,反之則越小;③水輪機σ值對吸出高度﹑安裝高程及安全系數(shù)k等的影響程度遠遠超過了水頭對它們的影響程度;④現(xiàn)在所確定的水輪機安裝高程可以滿足電站可能出現(xiàn)的所有運行工況的要求(即從最小水頭至最大水頭的所有運行工況下的安全系數(shù)k均不小于1.1),并且是經(jīng)濟的,比按以往方法確定的安裝高程可減少土建開挖近2m,從而節(jié)省工程投資。4.2確定每軸區(qū)域內(nèi)最大流量時尾集的未排液燈泡式水輪機安裝高程復(fù)核的方法及步驟與軸流式水輪機安裝高程復(fù)核的方法及步驟極為相似,所不同的是要考慮到以下情況:(1)以轉(zhuǎn)輪葉片頂點處為計算點;(2)要求安全系數(shù)k值不小于1.05即可;(3)轉(zhuǎn)輪葉片頂點或上部1/2處雖易發(fā)生空蝕,但該區(qū)域真正處于上部的歷時較短;(4)應(yīng)保證最小流量時尾水管出口頂部的淹沒深度不低于0.5m。詳細的計算過程此處從略。5抗空化系數(shù)k按照常規(guī)的作法,用來確定水輪機安裝高程的下游設(shè)計尾水位,對裝機3臺的電站選用1臺水輪機額定流量所對應(yīng)的尾水位。但對于低水頭徑流式電站,在滿足運行要求的前提下,可以取為全廠機組發(fā)額定出力時的相應(yīng)尾水位。其結(jié)果是比按前者方法確定的安裝高程可減少幾米深的土建開挖工程量(如蘇只電站可減少近2m深的土建