水电站大作业.doc

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1、10级水电五班陈健华2010301580319水轮机选型大作业指导老师：程永光姓名：陈健华班级：水电五班学号：20103015803192310级水电五班陈健华2010301580319目录目录1一．基本资料及任务2二．水轮机比较与选择32.1水轮机型号初选32.2水轮机比较32.2.1混流A253-46型水轮机32.2.2混流A502-35型水轮机62.2.3两种方案的比较分析82.3主要结论9三．蜗壳及尾水管尺寸计算93.1蜗壳断面尺寸计算93.2尾水管选型及计算123.3蜗壳和尾水管的单线图的绘制13四．原型运转综合特性曲线的绘

2、制144.1等水头线的绘制144.2等效率线的绘制194.3出力限制线的绘制204.4等吸出高度线的绘制214.5运转综合特性曲线232310级水电五班陈健华2010301580319一．基本资料及任务某坝后式电站，总装机容重为120MW，初拟装四台机组，电站最大水头Hmax=140m，最小水头Hmin=100m，加权平均水头Hav=116m，计算水头Hr＝110m，下游水位-流量曲线如下表所列：表1下游水位-流量关系要求：（l）确定水轮机类型及装置方式；（2）确定水轮机转轮直径D1及转速n，校核水轮机的工作范围和计算水头下的额定出力

3、；（3）计算在设计水头下，机组发出额定出力时的允许吸出高Hs，并算出此时水轮机的安装高程。问此工况是否是气蚀最危险工况？为什么？（4）采用圆形断面的金属蜗壳，最大包角φmax＝345°，导水叶高度b0=0.224D1。请计算蜗壳及尾水管轮廓尺寸。并用CAD绘出蜗壳、尾水管单线图。（5）将模型综合特性曲线转换成原型运转综合特性曲线。Ø本题是一个水轮机选型的综合题，本题的任务要求有：l选择水轮机的台数和单机容量；l选择水轮机的牌号、型号及装置方式；l确定水轮机的直径、转速、吸出高及安装高程；l确定蜗壳及尾水管尺寸；l绘制水轮机运转综合特性

4、曲线；Ø选型设计已经收集的基本资料：（1）水能规划资料l装机容量：总装机容量为120MW,初拟四台机组；l各种代表水头：Hmax=140m,Hmin=100m,Hav=116m,Hr＝110m；l下游水位与流量关系曲线（表1）。（2）水轮机产品技术资料l水轮机的系列型谱：附件中包括轮系的水头适用范围、最优工况和限制工况下的单位转速、单位流量和模型汽蚀系数。2310级水电五班陈健华2010301580319l同步转速n：机组的同步转速与发电机的磁极对数有关，磁极对数只能是一对一对的，在选择水轮机转速是必须套用同步转速。n=3000/p(

5、r/min)。l某一轮系的模型综合特性曲线（包括飞逸特性曲线）。二．水轮机比较与选择2.1水轮机型号初选在水轮机型号选择中，起主要作用的是水头，每一种水轮机都有一定的水头使用范围。上限是由其结构强度和气蚀条件决定的，一般不允许超出。而下限是由经济条件决定的。Hmax不能超过该轮系的适用水头的上限；Hav、Hr在适用水头范围之内。若两种型号都适用，则需要进行对比分析和计算。问题条件中已经给出了电站的最大水头Hmax=140m，最小水头Hmin=100m，加权平均水头Hav=116m，计算水头H＝110m。于是，可以根据水头数据参考水轮机

6、的系列型谱选择水轮机类型。查《中小型混流式、轴流式水轮机模型参数表》有多种选择方案，为了便于比较分析本文初步选择水轮机型号为A253-46和A502-35。两种机型均为混流型，装置方式采用立轴布置。2.2水轮机比较2.2.1混流A253-46型水轮机1．转轮直径D1的计算由公式可得到D1的计算公式为：(公式1)注意几个参数的取值：lN取水轮机额定出力Nr，，是发电机的额定出力（机组容量）；是发电机效率，查资料可取为96%；所以求得Nr=31.25MW。lH取设计水头Hr=110m。l取限制工况下的单位流量，查型谱表得=0.805m3/

7、s,2310级水电五班陈健华2010301580319=88.6%。l效率，这一步需要试算，初步估计，则。由以上参数可以计算出D1=1.95m，对照标准直径去定D1；通常是选用相近而偏大的标准直径，以便使水轮机有一定的富裕容量。所以选择D1=2.0m。2.转速的计算水轮机转速的计算公式为：（公式2）参数取值：l已知D1=2.0m。lH取Hav=116m；即在运行过程中出现最多的水头。l选用原型最优单位转速；初步假定=63(r/min)，为模型的最优单位转速。由以上参数，计算出n=339.3(r/min)，按照标准选取转速，选取与之相近

8、且偏大的同步转速333.3(r/min)，p=9。3.效率及单位参数修正查表可得A253-46型水轮机在最优工况下的模型最高效率为，模型转轮直径为D1M=0.46m，原型效率（公式3）于是，求得，效率修正值为=2%。考虑