【正文】 ? m in)/( : 111 rHnDnHrrr???? m i n)/( :m i n1m a x11m i n rHnDnH ???? ② 確定各水頭所對應(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、 所對應(yīng)的模型空化系數(shù) m? ，分別為 、 、 。設(shè)計(jì)水頭對應(yīng)的效率為 ，計(jì)算見下表。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。由模型綜合特性曲線上查得 m in)/( rn ? 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 14 m in )/( 558 0 . 21110 rD Hnn av ???? 轉(zhuǎn)速計(jì)算值介于同步轉(zhuǎn)速 ）（）（ m in/~m in/1 6 6 . 7 rr 之間，考慮最優(yōu)效率區(qū)范圍故取水輪機(jī)轉(zhuǎn)速 n為 min)/( r 。 分別用查到的空化系數(shù)計(jì)算 m inm ax HHH r、 對應(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。設(shè)計(jì)水頭對應(yīng)的效率為 ，計(jì)算見下表。 ）（ 1 計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑 D1。 ）（ 4 轉(zhuǎn)速 n的計(jì)算。 ① 計(jì)算 m inm ax HHH r、 所對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 11n m i n)/( . 51: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) 19 4 4 8 9 a x21m i n11m a x ?????? HDpH T r?： ③ 用 ① 、 ② 中計(jì)算的對應(yīng)工況點(diǎn)從模型綜合特性曲線上分別查出m inm ax HHH r、 所對應(yīng)的模型空化系數(shù) m? ，分別為 、 、 。設(shè)計(jì)水頭對應(yīng)的效率為 ，計(jì) 算見下表。水輪機(jī)的額定出力為 )(4 4 8 9 0 0 044 kWgGPrP ??? ? 式中： GP —— 發(fā)電機(jī)額定功率， kW； g? —— 發(fā)電機(jī)效率。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) 22 m in )/(8 3 . 55791110 rD Hnn av ???? 轉(zhuǎn)速計(jì)算值介于同步轉(zhuǎn)速 m in)/(~ r之間，故取水輪機(jī)轉(zhuǎn)速 n為min)/( r 。 分別用查到的空化系數(shù)計(jì)算 m inm ax HHH r、 對應(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。 水頭 (m) 流量 模型效率（ %） 真機(jī)效率（ %) 出力（ kW） 58 58 58 52 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 24 52 由逼近表格可求的 maxH 對應(yīng)的效率為 ， minH 對應(yīng)的效率為 ， 則平均效率為 3 . 9 4 93 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 。 取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 m in)/( 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 4 4 8 9 111mHQ PDrrr ?????? ? 按我國規(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 ? 。 ）（ 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 ?????? ? )/(9 2 . 0 0 322111 smD rrr ????? ）（ 6 水輪機(jī) 出力校核： )(4 4 9 3 2 . kWQHP rrT ?????? ? 校核值大于水輪機(jī)額定出力，滿足要求。 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 。 水頭 (m) 流量 模型效率（ %） 真機(jī)效率（ %) 出力（ kW） 58 58 58 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 28 58 52 52 由逼近表格可求的 maxH 對應(yīng)的效率為 ， minH 對應(yīng)的效率為 ， 則平均效率為 9 3 2 9 2 2 . 9 4 93 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 。 （ 3） 最優(yōu)方案主要參數(shù) 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 36 項(xiàng)目 最優(yōu)方案 單機(jī)容量臺數(shù) 萬 kW/4 水輪機(jī)型號 最大水頭 Hmax（ m） 58 最小水頭 Hmin (m) 52 平均水頭 Hav (m) 54 模型最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速（ r/min） 模型設(shè)計(jì)比轉(zhuǎn)速（ mkw） 水輪機(jī)最高效率（ %） 水輪機(jī)平均效率（ %） 限制工況單位流量 (m3/s) 限制工況空化系數(shù) 轉(zhuǎn)輪直徑（ m） 額定轉(zhuǎn)速 nr（ r/min） 水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速 n R(r/min) 水輪機(jī)額定流量 Qr(m3/s) 115 水輪機(jī)額定出力 Nr(KW) 水輪機(jī)吸出高度 Hs(m) 水輪機(jī)安裝高程 Z(m) 機(jī)電設(shè)備總投資（萬元） 11488 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 37 第四節(jié)： 配套發(fā)電機(jī)的選擇 水輪發(fā)電機(jī)尺寸參數(shù)計(jì)算 水輪機(jī)單機(jī)容量為 萬，取功率因數(shù) ?? ,則發(fā)電機(jī)額定容量： kWgNf 6 4 7 0 5 0 0 0c o sS ??? ? ??1 極距 ? ： )( 4 7 0 692 44 cmpSK fj ?????? 式中： jK —— 系數(shù)，一般為 10~8 ,容量達(dá)取上限； fS —— 發(fā)電機(jī)額定容量 ）（ KVA ； p —— 磁極對數(shù)，額定轉(zhuǎn)速為 ， 6 63 0 0 060 ??? n fp 。 水輪發(fā)電機(jī)的外形尺寸估算 ??1 定子機(jī)座外徑 1D ： 因?yàn)?m in/2 1。 ??2 定子鐵芯內(nèi)徑 iD ： )( cmpD i ????? ?? ? ??3 定子鐵芯長度 tl ： )(172. 266. 64706 262 cmnCD Sl rift ?????? ? 式中： fS —— 發(fā)電機(jī)額定容量 ）（ KVA ； 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 38 C —— 系數(shù)， 66 ~104 ?? ???C ； rn —— 額定轉(zhuǎn)速 min)/(r ； iD —— 定子鐵芯內(nèi)徑 )(cm 。 方案一、 4x55M HL260/A244： 發(fā)電機(jī)重量 4 7 9 6 66 4 7 0 69 32 ?????????fG )(t，總重 )(19164479 tG ??? 總價(jià)為： )(766441916 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 33 方案二、 4x55MW HL260/D74： 發(fā)電機(jī)重量 4 7 9 6 66 4 7 0 69 32 ?????????fG )(t，總重 )(19164479 tG ??? 總價(jià)為： )(766441916 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案三、 4x55MW ： 發(fā)電機(jī)重量 4 7 9 6 66 4 7 0 69 32 ?????????fG )(t，總重 )(19164479 tG ??? 總價(jià)為： )(766441916 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案四、 5x44MW HL260/A244： 發(fā)電機(jī)重量 )(3 40) 875 17 65(8 3 2 tGF ???，總重 )(17 005340 tG ??? 總價(jià)為： )(850051700 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案五、 5x44MW HL260/D74： 發(fā)電機(jī)重量 )(3 40) 875 17 65(8 3 2 tGF ???，總重 )(17 005340 tG ??? 總價(jià)為： )(850051700 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案六、 5x44MW ： 發(fā)電機(jī)重量 )(3 10) 145 17 65(8 3 2 tGF ???，總重 )(15 505310 tG ??? 總價(jià)為： )(775051550 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )(1 5 53 1 tGG Fr ???? 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 34 設(shè)備投資估算表 項(xiàng)目 方案 一 方案 二 方案 三 方案 四 方案 五 方案 六 臺數(shù) 4 5 水輪機(jī)單重（ t / 臺） 210 210 197 162 162 151 水輪機(jī)總重（ t） 840 840 776 810 810 755 水輪機(jī)單價(jià)（萬元 / t） 4 4 4 4 4 4 水輪機(jī)總價(jià)（萬元） 3360 3360 3104 4050 4050 3755 調(diào)速器單價(jià)（萬元 / 臺） 30 30 30 30 30 30 調(diào)速器總價(jià)（萬元） 120 120 120 150 150 150 勵(lì)磁裝置單價(jià)（萬元 /臺） 60 60 60 60 60 60 勵(lì)磁裝置總價(jià)價(jià)（萬元） 240 240 240 300 300 300 油壓裝置單價(jià)（萬元 /套） 30 30 30 30 30 30 油壓和漏油裝置總價(jià)（萬元） 120 120 120 150 150 150 自動(dòng)化元件（萬元 /套） 60 60 60 60 60 60 自動(dòng)化元件總價(jià)（萬元） 240 240 240 300 300 300 發(fā)電機(jī)單重 （ t / 臺） 479 479 479 340 340 310 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸單重（ t） 170 170 155 發(fā)電機(jī)總重（ t） 1916 1916 1916 1700 1700 1550 發(fā)電機(jī)單價(jià)（萬元 / t） 5 5 5 5 5 5 發(fā)電機(jī)總價(jià)（萬元） 7664 7664 7664 8500 8500 7750 總投資（萬元） 11744 11744 11488 13450 13450 12425 總耗鋼量（ t） 2756 2756 2692 2510 2510 2305 單位千瓦投資（元 / kW） 534 534 522 611 611 566 千瓦耗鋼量（ kg / kW） 南昌工程學(xué)院論文設(shè)計(jì) 35 最優(yōu)方案的選擇 對以上六種方案進(jìn)行比較： （ 1） 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)：方案三總投資最少、單位千瓦投資最低，方案六 千瓦耗鋼量 最小 ； （ 2）技術(shù)性指標(biāo)：方案三最高效率及平均效率最高，空化系數(shù)性能好，較其他方案開挖量較小，同等出力條件下，轉(zhuǎn)輪直徑小于方案一和方案二，飛逸轉(zhuǎn)速也優(yōu)于其他方案。 ）（ 8 平均效率的計(jì)算 取各個(gè)水頭對應(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 。 ① 計(jì)算 m inm ax HHH r、 所對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 11n