【正文】 60/A244 HL260/D74 4 臺(tái) / 萬 kW 方案一 方案二 方案三 5 臺(tái) / 萬 kW 方案四 方案五 方案六 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 4 第二節(jié)：水輪機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算 方案一 機(jī)組臺(tái)數(shù)為四臺(tái)，單機(jī)容量為 萬 kW，水輪機(jī)的型號(hào) HL260/A244。 （ 1） 計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑 D1。水輪機(jī)的額定出力為 )( 6 1 2 5 0 0 0 kWgGPrP ??? ? （ 11） 式中： GP —— 發(fā)電機(jī)額定功率， kW； g? —— 發(fā)電機(jī)效率。 取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 min)/(80110 rn ? 與出力限制線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量，則 )/( 311 smQ r ? ，對(duì)應(yīng)的模型效率 ?m? ，暫取效率修正值 %2 ，則設(shè)計(jì)工況原型水輪機(jī)效率， ?????? ??? m .故水輪機(jī)的直徑為 )( 8 8 6 1 2 111mHQ PDrrr ?????? ? （ 12） 按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系類值，計(jì)算值處于 mm ~ 之間，考慮經(jīng)濟(jì)效益，故取非標(biāo)準(zhǔn)值 mD ? 。 （ 2） 效率的計(jì)算： 9 4 )9 1 (1)1(1 55110m a x ??????? DD mmr ?? （ 13） 效率修正值 0 3 1 4 a x ?????? mr ??? 限制工況原型水輪機(jī)的效率為 8 9 3 6 ?????? ??? mr南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 5 （ 3） 1D 的校核計(jì)算：用 ?r? 對(duì)原先計(jì)算的 1D 進(jìn)行校核)( 9 8 6 1 2 111mHQ PDrrr ?????? ? 故轉(zhuǎn)輪直徑 1D 取 (m)滿足要求 。 （ 4） 轉(zhuǎn)速 n 的計(jì)算。由模型綜合特性曲線上查得 min)/(80110 rn ? m in )/( 6 55801110 rD Hnn av ???? 轉(zhuǎn)速計(jì)算值介于同步轉(zhuǎn)速 m in)/(~150 r 之間，故取水輪機(jī)轉(zhuǎn)速 n 為min)/( r 。 （ 5） 水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量 rQ 的計(jì)算 設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的單位流量 rQ11 為 rQ11 )/( 1smHDPrTr ?????? ? )/( 1 322111 smD rrr ????? （ 6） 水輪機(jī) 出力校核： )(5 6 1 5 18 9 1 kWQHP rrT ?????? ? 校核值大于水輪機(jī)額定出力，滿足要求。 （ 7） 幾何吸出高度的計(jì)算 為使水輪機(jī)盡可能不發(fā)生空化，取 m inm ax HHH r、 三個(gè)水頭分別計(jì)算水輪機(jī)的允許吸出高度，以其中最小值作為最大允許吸出高度。 ① 計(jì)算 m inm ax HHH r、 所對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 11n m i n)/( :m a x1m i n11m a x rHnDnH ???? m in)/( : 111 rHnDnHrrr???? 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 6 m i n)/( :m i n1m a x11m i n rHnDnH ???? ② 確定各水頭所對(duì)應(yīng)的出力限制工況點(diǎn)的單位流量 11Q minH :取 max11n 與出力限制線交點(diǎn)處單位流量， max11 ? : 11 ?rr QH 1 1 9 6 1 2 a x21m i n11m a x ?????? HDpH T r?： ③ 用 ① 、 ② 中計(jì)算的對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)從模型綜合特性曲線上分別查出m inm ax HHH r、 所對(duì)應(yīng)的模型空化系數(shù) m? ，分別為 、 、 。 分別用查到的空化系數(shù)計(jì)算 m inm ax HHH r、 對(duì)應(yīng)的吸出高度 計(jì)算式： HHms )(9 0 010 ?? ?????? 式中： ?—— 水輪機(jī)安裝位置的海拔高程，取下游平均水位的海拔高程， ）（ m ； m? —— 模型空化系數(shù)； ?? —— 空化系數(shù)的修正值。 查空化系數(shù)修正值曲線當(dāng)水輪機(jī)水頭為 54m 時(shí)， ??? 查電站下游水位曲線可得下游平均水位海拔高程 ?為 ）（ m 。 0 . 4 8 9 m520 . 0 2 20 . 1 59 0 0 7 610:0 . 7 8 3 m540 . 0 2 20 . 1 4 39 0 0 7 610:1 . 2 8 3 m580 . 0 2 20 . 1 2 39 0 0 7 610:m i nm a x??????????????????）（）（）（ssrsHHHHHH 從三個(gè)吸出高度計(jì)算值中取最小值 ， 再留一定余量，取最大允許吸出高度 sH =0m。 （ 8）平均效率的計(jì)算 取各個(gè)水頭對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速，以發(fā)電機(jī)出力為限制，采用逼近法找到單位流量和相應(yīng)的效率 。設(shè)計(jì)水頭對(duì)應(yīng)的效率為 ，計(jì)算見下表。 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 7 水頭 (m) 流量 模型效率（ %） 真機(jī)效率（ %) 出力（ kW） 58 86 58 58 52 54676 52 52 90 由逼近表格可求的 maxH 對(duì)應(yīng)的效率為 ， minH 對(duì)應(yīng)的效率為 ， 則平均效率為 . 9 4 43 m i nm a x ??????? ???? r （ 9） 安裝高程 aZ 的計(jì)算 水輪機(jī)的布置設(shè)計(jì)為立軸式，故其安裝高程公式為 20bHZ swa ???? 式中： w? —— 下游尾水位， m ； 0b —— 導(dǎo)葉高度， 100 Dbb ? ,m 。 即 )( 1 7 6 mZa ????? （ 10） 飛逸轉(zhuǎn)速 Rn 的計(jì)算 由 HL260/A244的模型飛逸特性曲線上查的在最大 導(dǎo)葉開度下單位飛逸轉(zhuǎn)速m in)/( rn r ? ，故水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速為 m i n )/( 1m a x11 rDHnn RR ???? （ 11） 轉(zhuǎn)輪軸向水推力 tF 的計(jì)算 由 HL260/A244 參數(shù)表可知其轉(zhuǎn)輪軸向水推力系數(shù) ~?tK ,轉(zhuǎn)輪直徑較小時(shí)止漏環(huán)相對(duì)間隙較大時(shí) 取大值，故取 ?tK ,水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的軸向水推力為 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 8 )(2 2 0 0 7 7 23m a x213 NHDKF tt ????????? ?? （ 12） 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪重量計(jì)算 ? ?? ? ? ?? ? NDDW r 2 2 8 6 1 2 2 333113 ????????????南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 9 方案二 機(jī)組臺(tái)數(shù)為四臺(tái)，單機(jī)容量為 萬 kW，水輪機(jī)的型號(hào) HL260/D74。 （ 1） 計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑 D1。水輪機(jī)的額定出力為 )( 6 1 2 5 0 0 0 kWgGPrP ??? ? 式中： GP —— 發(fā)電機(jī)額定功率， kW； g? —— 發(fā)電機(jī)效率。 取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 min)/(79110 rn ? 與出力限制線的交點(diǎn)的單位流量作為設(shè)計(jì)工況單位流量，則 )/( 311 smQ r ? ，對(duì)應(yīng)的模型效率 ?m? ，暫取效率修正值 %2 ，則設(shè)計(jì)工況原型水輪機(jī)效率 ?????? ??? m ，故水輪機(jī)的直徑為 )( 1 6 1 2 111mHQ PDrrr ?????? ? 按我國(guó)規(guī)定的轉(zhuǎn) 輪直徑系類值，計(jì)算值處于 ~ 之間，考慮經(jīng)濟(jì)效益，故取非標(biāo)準(zhǔn)值 mD ? 。 ）（ 2 效率的計(jì)算： 9 5 )9 2 (1)1(1 55110m a x ??????? DD mmr ?? 效率修正值 0 2 2 5 a x ?????? mr ??? 限制工況原型水輪機(jī)的效率為 9 1 2 9 ?????? ??? mr ）（ 3 1D 的校核計(jì)算：用 ?r? 對(duì)原先計(jì)算的 1D 進(jìn)行校核 )(5 4 1 6 1 2 111mHQ PDrrr ?????? ? 轉(zhuǎn)輪直徑 1D 取 (m)滿足要求 。 ）（ 4 轉(zhuǎn)速 n的計(jì)算。由模型綜合特性曲線上查得 min)/(79110 rn ? 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 10 m in )/( 55791110 rD Hnn av ???? 轉(zhuǎn)速計(jì)算值介于同步轉(zhuǎn)速 m in)/(~150 r 之間，故取水輪機(jī)轉(zhuǎn)速 n 為min)/( r 。 ）（ 5 水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量 rQ 的計(jì)算 設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的單位流量 rQ11 為 rQ11 )/( 1smHDPrTr ?????? ? )/(5 . 3 322111 smD rrr ????? ）（ 6 水輪機(jī)出力校核： )(465 6 kWQHP rrT ?????? ? 校核值大于水輪機(jī)額定出力，滿足要求。 ）（ 7 幾何吸出高度的計(jì)算 為使水輪機(jī)盡可能不發(fā)生空化，取 m inm ax HHH r、 三個(gè)水頭分別計(jì)算水輪機(jī)的允許吸出高度，以其中最小值作為最大允許吸出高度。 ① 計(jì)算 m inm ax HHH r、 所對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 11n m i n)/( :m a x1m i n11m a x rHnDnH ???? m in)/( : 111 rHnDnHrrr???? m i n)/( :m i n1m a x11m i n rHnDnH ???? ② 確定各水頭所對(duì)應(yīng)的出力限制工況點(diǎn)的單位流量 11Q minH :取 max11n 與出力限制線交點(diǎn)處單位流量， max11 ? : 11 ?rr QH 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 11 0 8 1 6 1 2 a x21m i n11m a x ?????? HDpH T r?： ③ 用 ① 、 ② 中計(jì)算的對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)從模型綜合特性曲線上分別查出m inm ax HHH r、 所對(duì)應(yīng)的模型空化系數(shù) m? ，分別為 、 、 。 分別用查到的空化系數(shù)計(jì)算 m inm ax HHH r、 對(duì)應(yīng)的吸出高度 計(jì)算式： HH ms )(9 0 010 ?? ?????? 式中： ?—— 水輪機(jī)安裝位置的海拔高程，取下游平均水位 的海拔高程； m? —— 模型空化系數(shù)； ?? —— 空化系數(shù)的修正值。 查空化系數(shù)修正值曲線當(dāng)水輪機(jī)水頭為 54m時(shí)， ??? 查電站下游水位曲線可得下游平均水位海拔高程 ?為 1 . 0 9 9 m520 . 0 2 20 . 1 4 59 0 0 7 610:1 . 0 5 3 m540 . 0 2 20 . 1 3 89 0 0 7 610:1 . 5 7 3 m580 . 0 2 20 . 1 1 89 0 0 7 610:m i nm a x??????????????????）（）（）（ssrsHHHHHH 從三個(gè)吸出高度計(jì)