【正文】 動力工程系畢業(yè)設(shè)計沙盤灣水電站機電系統(tǒng)初步設(shè)計畢業(yè)論文二、原始資料沙盤灣水電站位于我國湖南省中部的沙水流域上，在沙縣上游12公里處，電站建成后將向汀中地區(qū)供電，其主要供電地區(qū)為長沙等地。沙盤灣水電站壩址在大葉江上游200公尺處，壩址地區(qū)條件優(yōu)越，兩越邊坡穩(wěn)定，壩址段上部河谷寬淺，壩段下部河谷窄深。廠址選在大壩下游右岸上，水由隧洞式壓力鋼管（長約150米）引入廠房。公路自下游在右岸進入廠區(qū)。本電站裝機有下列方案（共分為3個設(shè)計小組）Hmax米82Hr米60Hmin米50N裝機萬千瓦50利用小時數(shù)小時5100保證出力萬千瓦14電站下游水位曲線千年一遇洪水尾水位為▽，對應(yīng)流量Q=18800米3/秒。負荷情況及電力系統(tǒng)接線圖電站建成后承擔基荷及部分峰荷，亦考慮調(diào)相，本站將在相距80公里的長沙變電站接入系統(tǒng)，供電力系統(tǒng)接線見下圖。發(fā)電廠變電站設(shè)備如下表: 名稱臺數(shù)單臺容量（MVA）負荷級別短路電壓百分數(shù)U12%U13%U23%長沙火電站21801長沙變電站21801176九里巷火電站2260214常德變電站21802176益陽變電站290117湘潭火電站21801湘潭變電站2 1802176株洲變電站21802176益陽變電站218021764．環(huán)境條件（1）該地區(qū)屬于溫暖多雨氣候，春溫秋澡，春間多梅雨，秋冬降雨較少，年平均氣溫16℃，℃，℃，最熱月最高平均氣溫30176。C，亞熱帶氣候。（2）電站海拔高程取下游最低水位92m。（3）當?shù)乩妆┤諗?shù)為55日/年；（4）本變電站處于“薄土層石灰?guī)r”地區(qū)。三、設(shè)計內(nèi)容及程序見《能源動力類水動專業(yè)畢業(yè)設(shè)計與課程設(shè)計指南》，水利電力出版社。四、成績評定畢業(yè)設(shè)計成績采用等級制（優(yōu)、良、中、及格和不及格），由以下內(nèi)容組成：設(shè)計說明書、計算書、圖紙的完整性：內(nèi)容、規(guī)范、工整等。（30％）設(shè)計說明書、計算書、圖紙的可用性：設(shè)計方法的正確性、完整性、創(chuàng)造性等。(30%)答辯效果：準確性、全面性、快速性。（30%）平時成績：遵守紀律情況、學習態(tài)度。（10％）五、推薦的主要參考資料 《能源動力類水動專業(yè)畢業(yè)設(shè)計與課程設(shè)計指南》 水利電力出版社《電力工程電氣設(shè)計手冊 電氣一次分冊》 西北電力設(shè)計院《水輪機》 水利水電出版社《發(fā)變電站電氣工程》 水利水電出版社《水電站繼電保護》 黃河水利出版社《繼電保護與安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》 國家標準化委員會《水電站機電設(shè)計手冊》水力機械分冊 水利電力出版社重慶電力高等專科學校 　 目錄第1章 水輪機的選型設(shè)計 13 13 14 初選較優(yōu)方案 15 技術(shù)經(jīng)濟指標計算 15 19 繪制廠房剖面圖 21第2章 調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)節(jié)設(shè)備選擇設(shè)計 22 調(diào)節(jié)保證計算的目的和任務(wù) 22 設(shè)計水頭下甩全負荷 22 最大水頭甩全負荷 23 23第3章 輔助設(shè)備 23 氣系統(tǒng)的設(shè)計 23 水系統(tǒng)的設(shè)計 24 油系統(tǒng)的設(shè)計 25第4章 電氣部分 26 接入系統(tǒng)設(shè)計 26 電氣主接線設(shè)計 26 短路電流計算 27 電氣設(shè)備選擇 30 摘要關(guān)鍵詞：沙盤灣水電站、水機、電氣主接線畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)的具體內(nèi)容與要求：通過畢業(yè)設(shè)計,培養(yǎng)學生綜合運用所學的機電系統(tǒng)部分理論知識和技能,提高解決實際問題的能力,使學生掌握電氣設(shè)計的基本原則和方法,掌握查閱文獻、收集資料、分析計算、綜合論證、設(shè)計制圖、數(shù)據(jù)處理等多方面的基本技能。原始資料內(nèi)容：沙盤灣水電站位于我國湖南省中部的沙水流域上，在沙溪縣上游12公里處，電站建成后將向汀中地區(qū)供電，其主要供電地區(qū)為長沙等地。沙盤灣水電站壩址在大葉江上游200公尺處，壩址地區(qū)條件優(yōu)越，兩邊邊坡穩(wěn)定，壩址段上游河谷寬淺，壩段下部河谷狹窄。廠址選在大壩下游右岸上，水由隧洞式壓力鋼管引入廠房，長約150米。公路自下游在右岸進入廠區(qū)。水電站機電部分設(shè)計主要根據(jù)水電站水頭范圍進行水輪機的主機選型，然后在同一型號中按不同的方案由模型綜合特性曲線在最大和最小水頭下的比轉(zhuǎn)速最大范圍包圍高效率區(qū)間來選定三個較優(yōu)方案，利用面積法比較三個較優(yōu)方案的平均效率，同時參考技術(shù)經(jīng)濟指標從中選出最優(yōu)方案，然后利用最優(yōu)方案的參數(shù)，來進行相關(guān)的進出水流道計算，從而確定蝸殼和尾水管的具體尺寸。根據(jù)流道的尺寸對水電站進行調(diào)節(jié)保證計算，保證滿足水電站的調(diào)節(jié)要求，蝸殼水擊壓力上升在允許范圍里，同時確定調(diào)節(jié)時間常數(shù)。 在電氣部分，要根據(jù)裝機容量和機組臺數(shù)來進行主接線設(shè)計和接入系統(tǒng)設(shè)計，在設(shè)計中要充分考慮電站的在系統(tǒng)中的地位，從而確定電站的安全系數(shù)，由此來綜合考慮來確定電氣主接線的形式。在設(shè)計中要力求安全行高，控制簡單方便，同時盡量節(jié)省開支。 第1章 水輪機的選型設(shè)計 水輪機型式的選擇 根據(jù)原始資料以及計算公式，確定水輪機的形式為混流式，再根據(jù)電站的水頭范圍為5082，故最終選擇水輪機的形式為HL22046.根據(jù)混流式水輪機的優(yōu)點：　　（1）比轉(zhuǎn)速范圍廣，適用水頭范圍廣，可適用30～700m；　?。?）結(jié)構(gòu)簡單，價格低；　　（3）裝有尾水管，可減少轉(zhuǎn)輪出口水流損失。　　 故選擇混流式水輪機。二、擬訂機組臺數(shù)并確定單機容量　　臺數(shù)單機容量（萬千瓦）總裝機容量2214231442442542 一、初步擬定為2臺,3臺,4臺,5臺四種方案進行比較。　　基本參數(shù)：模型效率：，暫取效率修正量，則設(shè)計工況下原型水輪機效率為：；推薦使用最優(yōu)單位流量：，最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速：，最優(yōu)單位流量：。二、分別對兩臺機組、三臺機組、四臺機組、五臺機組進行計算 計算項目包括：1）轉(zhuǎn)輪直徑2）原型水輪機的效率3）同步轉(zhuǎn)速的選擇4）水輪機的運行范圍三、對各個方案的計算結(jié)果匯總在一個表格中表12 水輪機各方案參數(shù)比較表方案機型臺數(shù)(臺）直徑（m）轉(zhuǎn)速n（r/min)n11max(r/min)n11a(r/min)n11min(r/min)1HL22027752HL22027793HL22034HL2203100715HL220456HL220457HL22058HL2205125 初選較優(yōu)方案一、初選方案的標準：1：不能超過5%出力限制線:2：、在最高效率區(qū)3：穿過高效率區(qū)二、初選最優(yōu)方案經(jīng)過上述三個條件比較選擇機組臺數(shù)分別飛5，分別嗎，命名為方案一、方案二、方案三，并根據(jù)以下比較選出最終的方案 技術(shù)經(jīng)濟指標計算一、動能經(jīng)濟指標1．繪制轉(zhuǎn)輪運轉(zhuǎn)綜合特性曲線 (1) 等效率曲線的繪制：　　A、在水輪機工作水頭范圍（Hmin～Hmax）內(nèi)取4個水頭值，計算各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速N11，以各N11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點，根據(jù)交點處的Q11和ηm計算出原型水輪機的效率η和出力P具體結(jié)果見表1表14。然后對每個水頭值作等效率曲線?！　、在曲線η=f（P）上過某效率值水平線與曲線相交，記下各點P，H值。　　C、將各點的H、P值繪在坐標圖上，將各點連成光滑曲線，即為某η的效率值?！　、繪制出力限制線。在Hr～Hmax之間，是一條P=Pr的直線。在Hmin～Hr之間出力限制線一般由模型綜合特性曲線的95%出力限制線換算而得。各方案的曲線見圖1圖1圖13。2． 據(jù)所繪制的運轉(zhuǎn)特性曲線計算各方案的平均效率　利用面積法求各方案的平均效率　　　式中η1 、η2 為特性曲線上相鄰等效率線上的效率值，A為兩相鄰效率線之間的面積。具體結(jié)果見表16.表16 平均效率的比較方案一(η1+η2)/2Ai(η1+η2)Ai/2 354 6 775 4∑Ai∑(η1+η2)Ai/2η(%)33方案二(η1+η2)/2Ai(η1+η2)Ai/24 716 6 7 54 47∑Ai∑(η1+η2)Ai/2η(%)52方案三(η1+η2)/2Ai(η1+η2)Ai/2564124232∑Aiη(%)45%由上述計算可知，方案一平均效率較大。方案一：圖11方案二：圖12方案三：圖13二、機電設(shè)備投資和耗鋼量 該部分別對水力部分和電氣部分進行計算，水力部分包括水輪機、調(diào)速器、起重設(shè)備、輔助設(shè)備部分、設(shè)備安裝運行費、總投資及單位千瓦投資、總耗鋼量分別計算。電氣部分包括：變壓器及開關(guān)總價、電氣自動化設(shè)備、設(shè)備安裝運輸費。 水利機械，電氣部分，價格列表如下： 水力機械投資估算表方案 項目 123水輪機單重(噸/臺)水輪機總重(噸)水輪機單價(萬元/噸)水輪機總價（萬元）調(diào)速器單價(萬元/臺)808080調(diào)速器總價(萬元)160320400起重機重量(噸)350210180起重機總價(萬元)420252216輔助設(shè)備投資(萬元)安裝運輸費(萬元)總投資(萬元)總耗鋼量(噸)單位千瓦投資(萬元/千瓦)單位千瓦耗鋼量(噸/千瓦) 電氣部分投資估算表方案 項目 123發(fā)電機單重(噸/臺)發(fā)電機總重(噸)發(fā)電機單價(萬元/噸)333發(fā)電機總價(萬元)變壓器、開關(guān)總價(萬元)1101610756自動化設(shè)備總價(萬元)設(shè)備安裝運輸費(萬元)總投資(萬元)單位千瓦投資(萬元/千瓦)單位千瓦耗鋼量(噸/千瓦) 各方案綜合比較表方案 項目 123最大水頭Hmax(米)828282最小水頭Hmin(米)505050平均水頭Hp(米)606060裝機容量Ny(萬千瓦)424242水輪機型號HL22046HL22046HL22046單機容量N(萬千瓦)21機組臺數(shù)245轉(zhuǎn)輪直徑D1(米) 75機組轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 79125水輪機平均效率總投資(萬元)單位千瓦投資(萬元/千瓦)總耗鋼量(噸)單位千瓦耗鋼量(噸公斤/千瓦)比較結(jié)果方案二較優(yōu) 最優(yōu)方案的選擇 由以上表可知，方案二的投資最小、單位千瓦投資最小、平均效率最高，最優(yōu)方案主要取決于單位千瓦投資