水轮机选型设计.doc

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1、第六章水轮机选型设计由于各开发河段的水力资源和开发利用的情况不同，水电站的工作水头和引用流量范围也不同，为了使水电站经济安全和高效率的运行，就必须有很多类型和型式的水轮机来适应各种水电站的要求。水轮机由于它自身能量特性、汽蚀特性和强度条件的限制，每种水轮机适用的水头和流量范围比较窄，要作出很多系列和品种（尺寸）的水轮机，设计、制造任务繁重，生产费用和成本也大。因此有必要使水轮机生产系列化、标准化和通用化，尽可能减少水轮机系列，控制系列品种，以便加速生产、降低成本。在水电站设计中按自己的运行条件和要求选择合适的水轮机。一、水轮机选型设计的任务及内容1．任务水轮机是水电站中最主要动力设备

2、之一，影响电站的投资、制造、运输、安装、安全运行、经济效益，因此根据H、N的范围选择水轮机是水电站中主要设计任务之一，使水电站充分利用水能，安全可靠运行。每一种型号水轮机规定了适用水头范围。水头上限是根据该型水轮机的强度和汽蚀条件限制的，原则上不允许超过；下限主要是考虑到使水轮机的运行效率不至于过低。2．内容(1)确定机组台数及单机容量(2)选择水轮机型式（型号）及装置方式(3)确定水轮机的额定功率、转轮直径D1、同步转速n、吸出高度Hs、安装高程Za、飞逸转速、轴向水推力；冲锤式水轮机，还包括喷嘴数目Z0、射流直径d0等。(4)绘制水轮机运转特性曲线(5)估算水轮机的外形尺寸、重

3、量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择(6)根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。二、选型设计1．水轮机选型设计一般有三种基本方法(1)水轮机系列型谱方法:中小型水电站水轮机选多此种方法或套用法。(2)套用方法：用于小型水电站设计。(3)统计分析的方法：大型水电站设计，应用较广泛。2．装机特征设计包括：机组台数、单机容量、水轮机型式与装置方式。(1)掌握机组台数选择的原则及机组台数对水电厂运行的影响。13(2)水轮机型式的选择依据单机容量和水电站的特征

4、水头(Hmax、Hmin、Ha、Hr)进行选择。型号的选择主要取决于水头。各种水轮机都有一定的使用范围，根据电站运行水头的范围，直接查系列型谱，确定水轮机的型号。如果两种型号均可采用时，可通过水轮机比转速水平分析和水轮机性能与应用特点比较确定水轮机的型式，保证水轮机较高的动能经济指标和可靠的安全性能。根据目前国内设计、施工和运行的电站资料，在特征水头相近、单机容量适当，经济技术指标相近时，有限套用已经生产国的机组，这样可以节省设计时间、尽早供货、提前发电。3．反击式水轮机基本参数计算(1)用模型综合特性曲线计算D1的确定(m)Pr：水轮机额定出力，Pr=Nf／ηfNf—发电机额定出力

5、（机组容量），ηf——发电机的效率，大中型：ηf=0.95～0.97：水轮机额定工况的单位流量；混流式水轮机由5%出力限制线得到；轴流式由汽蚀条件得到，或限制HS反推σz，以防止开挖过多。Hr：水轮机的额定水头；若取H=Hmax进行计算，则求出的D1太小，除H=Hmax以外，均不能发出额定出力。若取H=Hmin进行计算，则求出的D1太大，增加设备投资。η：原型水轮机额定工况下的效率，在D1未确定时，不能得出确切的η。一般先取η=ηM+△η(△η=2~3%)，求得D1后再修正。转速的选择为原型水轮机的最优单位转速；Ha为水电站的平均水头；工作范围的验算求出水轮机的参数D1、n后，在模

6、型综合特性曲线上绘出水轮机的相似工作范围，检验是否包括了高效率区，以验证D1、n的合理性。HS的计算13计算时，选择Hmax、Hmin、Ha、Hr若干水头，分别计算出不工况下的吸出高度，从中选取最小值作为最大允许高度。注意：计算HS时，要用各水头下限制工况下空化系数。(2)用比转速和统计资料推算水轮机的基本参数D1的确定转速的选择HS的计算第九章水电站辅助设备一、水轮机进水阀水轮机进水阀是为了保护机组的安全、减轻导叶间隙磨蚀破坏、缩短引水钢管的充水时间而设置。蝶阀：用于水头在200m以下的水电站。球阀：用于水头在200m以上的水电站闸阀：用于小管径(D<1m)、高水头的水电站。筒形阀

7、：装在固定导叶与活动导叶之间。二、油系统1．透平油与绝缘油的功用及其用户透平油：供给机组轴承的润滑油和操作用的压力油，称为透平油。其作用是润滑、散热及传递能量。绝缘油：供给变压器、油开关等电气设备的绝缘油，其作用是绝缘、散热及灭弧。两种油的性质不同，应有两套独立的油系统。2．油系统的作用接收新油、储备净油、给设备充油、向运行设备添加油、从设备中排出污油、油的监督、维护和取样化验、油的净化处理、废油的收集及处理。3．油系统的组成油系统由：油罐、油处理设备、油