【正文】 當(dāng)n=79r/min時，最大水頭、最小水頭和平均水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當(dāng)n=75r/min時，最大水頭、最小水頭和平均水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 二、3臺機(jī)組(Z=3) 計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑單機(jī)容量14萬千瓦，水輪機(jī)額定出力： 。 r/，所以對兩個轉(zhuǎn)速進(jìn)行校驗(yàn)。計(jì)算水輪機(jī)的運(yùn)行范圍水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況下的單位流量： 當(dāng)n=，最大水頭、最小水頭和平均水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當(dāng)n=125r/min時，最大水頭、最小水頭和平均水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 五．各方案綜合列表如下表：表12 水輪機(jī)各方案參數(shù)比較表方案機(jī)型臺數(shù)(臺）直徑（m）轉(zhuǎn)速n（r/min)n11max(r/min)n11a(r/min)n11min(r/min)1HL22027752HL22027793HL22034HL2203100715HL220456HL220457HL22058HL2205125 一：初選較優(yōu)方案的選擇標(biāo)準(zhǔn)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、初選較優(yōu)方案 根據(jù)上述條件所選較優(yōu)方案為8，將此三個方案定義為方案方案方案3分別進(jìn)行以下比較，以此選出最優(yōu)方案。C、將各點(diǎn)的H、P值繪在坐標(biāo)圖上，將各點(diǎn)連成光滑曲線，即為某η的效率值。各方案的曲線見圖1圖1圖13。參考《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械分冊》 表717方案1查 《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊電氣一次分冊》P183（1）發(fā)電機(jī)重量 上式中： KG估算系數(shù)，懸式機(jī)組范圍為8～10，傘式機(jī)組7～9； Nn容量（KVA）.當(dāng)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速小于150 r/min時，采用傘式機(jī)組，KG =8。 最優(yōu)方案的進(jìn)出流水道計(jì)算 吸出高度的計(jì)算（1） 最小水頭時，即 由HL22046轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線： （該值根據(jù)n與5%出力限制線的交點(diǎn)確定）由《水輪機(jī)》教材P67圖47，根據(jù)額定水頭確定故 式中—水輪機(jī)安裝位置的海拔高程，取資料給定的下游最低水位92。我們采用帶蝶形邊座環(huán)，其錐角為55度。 圖15 發(fā)電機(jī)外形尺寸（2） 定子鐵芯內(nèi)徑的確定查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械》P160 公式34得定子鐵芯內(nèi)徑 水輪機(jī)型式的確定： 所以選擇全傘式（3） 定子鐵芯長度lt(cm)的計(jì)算查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械》P160 公式35得式中：C=為發(fā)電機(jī)利用系數(shù) ，可由《水電站動力設(shè)備手冊水力機(jī)械》P160查得（4）定子鐵芯外徑由于定子鐵心外徑的確定與同步轉(zhuǎn)速有關(guān)，由《水電站動力設(shè)備手冊水力機(jī)械》P160查得當(dāng)時外形尺寸（一）、平面尺寸平面尺寸可由《水電站動力設(shè)備手冊水力機(jī)械》P160查得（1）定子基座外徑 因時，故有：（2）風(fēng)罩內(nèi)徑 ,因Sf 20000kvA故有：（3） 轉(zhuǎn)子直徑 由于在發(fā)電機(jī)初步設(shè)計(jì)時單位空氣隙可以忽略，則: （4）下機(jī)架最大跨度 因則：查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械》P162 表36 D1=7m D5=（5推力軸承外徑 查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械》P162表37有：D6=460cm （二）、軸向尺寸 查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械》P162 相關(guān)計(jì)算公式得（1）定子機(jī)座高度 因故有： （2）上機(jī)架高度（3）推力軸承h3 （4）下機(jī)架高度 （5）定子機(jī)架支撐面到下機(jī)架支撐面到擋風(fēng)板距離（6）下機(jī)架支撐面到大軸法蘭距離 根據(jù)已生產(chǎn)發(fā)電機(jī)資料 定子支撐面到大軸法蘭盤面距離： （7）轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度有風(fēng)扇： 無風(fēng)扇：選擇(8)定子鐵芯軸向中心線到法蘭盤面距離（9）發(fā)電機(jī)主軸高度 發(fā)電機(jī)總高度：（10）定子機(jī)座支撐面到發(fā)電機(jī)頂部高度(11)發(fā)電機(jī)總高H二、 廠房各高程的確定確定安裝高程 參考《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械》 P648 尾水管底板高程 式中：—導(dǎo)葉高度，—底環(huán)頂面至尾水管底板的距離（在尾水管繪制圖中查出）進(jìn)水閥層地面高程式中：《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊—水力分冊》P176 公式41 的取值在尾水管計(jì)算中取得 水輪機(jī)層高程確定 為蝸殼進(jìn)口斷面半徑，為蝸殼上部混凝土厚度，金屬蝸殼取 發(fā)電機(jī)層高程式中：—機(jī)坑進(jìn)入門上部應(yīng)流尺寸=定子機(jī)座高度+上機(jī)架高度+定子支座支撐面至下機(jī)架支撐面+間隙=+++= 軌頂高程 式中:—上機(jī)架高度,—吊運(yùn)部件與固定物之間的垂直安全距離, —起吊設(shè)備的高度（發(fā)電機(jī)主軸高度）10m —吊具高度， —吊車主鉤至軌頂?shù)淖钚【嚯x，取1m天花板高程式中：是橋吊在軌頂以上高度，查《水電站設(shè)計(jì)手冊》P334 ， 。適當(dāng)留有主閥厚度，并考慮提升時，左右兩側(cè)與墻壁之間要有一定間隙 下游側(cè)寬度的確定式中:—風(fēng)罩內(nèi)徑，—風(fēng)罩壁厚，—輔助通道主廠房寬度四、主廠房長度機(jī)組段長度由蝸殼、尾水管、發(fā)電機(jī)等設(shè)備在垂直水流方向上的尺寸決定，同時還應(yīng)考慮機(jī)組附屬設(shè)備及主要通道、吊物孔的布置及所需尺寸。廠房的總長度為五、廠房剖面圖廠房剖面圖見附錄圖三 第2章 調(diào)節(jié)保證計(jì)算及調(diào)節(jié)設(shè)備選擇設(shè)計(jì) 調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的和任務(wù)一、調(diào)節(jié)保證的目的 電站在運(yùn)行過程中，常會由于各種事故，機(jī)組突然與系統(tǒng)解列，從而造成甩負(fù)荷。有壓過水系統(tǒng)允許的最大壓力上升率一般不超過下表所列數(shù)值。二、管道特性系數(shù)壓力鋼管段（1）額定水頭下的流量注：Q11R由HL22046模型曲線查取。本次將蝸殼分為四段。1）尾水管的流量都來自蝸殼，在此過程中五流量損失，故尾水管分段流量QⅠ=QⅡ=QⅢ=QC2）各斷面面積的確定尾水管的計(jì)算數(shù)據(jù)如下：表23 尾水管計(jì)算數(shù)據(jù)表斷面號ⅠⅡⅢ相鄰斷面面積m3相鄰斷面流量m3/s相鄰斷面速度m/s平均流速m/s各段長度LiLiVi∑LBVB給定關(guān)閉時間將導(dǎo)葉關(guān)閉過程的直線段加以適當(dāng)延長，得到，稱為直線關(guān)閉時間，對于大容量機(jī)組可延長至15s,有特殊要求可延長。所以水機(jī)壓力升高，式中：混流式機(jī)組取k=.A:壓力水管末端最大壓力上升相對值。應(yīng)為同一時間內(nèi)的最大總和近似計(jì)算中，可以取開始關(guān)閉的速度的一半。 最大水頭甩全負(fù)荷最大水頭下機(jī)組流量額定轉(zhuǎn)速79。 由HL220模型特性曲線查的，最大水頭下帶額定負(fù)荷導(dǎo)葉。 （2），各斷面的面積可查表112.(3) 蝸殼計(jì)算數(shù)據(jù)表如下：表24 蝸殼計(jì)算數(shù)據(jù)表斷面號ⅠⅡⅢⅣ相鄰面積相鄰斷面流量相鄰斷面流速平均流速各段長度LiVi∑LiVi尾水管段：尾水管特性計(jì)算數(shù)據(jù)如下表：表25 尾水管計(jì)算表數(shù)據(jù)表斷面號ⅠⅡⅢ相鄰斷面面積相鄰斷面流量 相鄰斷面流速平均流速各段長度 LBVB∑LBVB給定關(guān)閉時間將導(dǎo)葉關(guān)閉過程的直線段加以適當(dāng)延長，得到，稱為直線關(guān)閉時間，對于大容量機(jī)組可延長至15s,有特殊要求可延長。四、轉(zhuǎn)速上升計(jì)算 假定甩負(fù)荷后，導(dǎo)葉開始動作到最大轉(zhuǎn)速時刻之間的水輪機(jī)出力隨時間呈直線變換。C:尾水管在導(dǎo)葉或閥門之后，水錘變化現(xiàn)象與壓力管道相反，其進(jìn)口處壓力壓力下降相對值。三、水擊壓力升高計(jì)算對于水錘壓力計(jì)算需要確定水錘波a,對于埋藏式鋼管水錘波的傳播速度取 壓力鋼管、蝸殼、尾水管相關(guān)數(shù)據(jù)如下：壓力鋼管： 蝸殼： 尾水管 ： 所以總長水錘波速 平均流速 管道的平均特性常數(shù)由，當(dāng)甩全負(fù)荷時，閥門全開，=1，因?yàn)?，查《能源動力類水動專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南與課程設(shè)計(jì)指南》P28 圖34得發(fā)生極限水錘（間接水錘）。（1）蝸殼進(jìn)口斷面流量A、由于蝸殼在進(jìn)口斷面時流量還未損失，故Qc=QT ，斷面的流量與蝸殼包角成正比關(guān)系 ，可以查取表11和113. （2）蝸殼計(jì)算數(shù)據(jù)如下表表22 蝸殼計(jì)算數(shù)據(jù)表斷面號ⅠⅡⅢⅣ相鄰斷面面積Ai相鄰斷面流量Qi相鄰斷面流速平均流速Vi各段長度LiLiVi∑LcVc尾水管段特性計(jì)算由于尾水管與蝸殼一樣,有著特殊的壓力流道,本電站的尾水管為彎肘型尾水管,故在任意斷面上尾水管的流速,以及斷面面積都不一致,故不能像壓力壓力引水等直接計(jì)算,所以將尾水管分段間接計(jì)算出∑LBVB以減少對尾水管∑LBVB的計(jì)算誤差。蝸殼段的特性計(jì)算由于蝸殼水力流段的特殊，其水力流道為環(huán)形，并且每個斷面的流量QC以及流速VC都不一致，故不得直接計(jì)算。三、調(diào)保計(jì)算的任務(wù) 水輪發(fā)電機(jī)組丟棄負(fù)荷后的蝸殼壓力升高值和機(jī)組轉(zhuǎn)速升高值以及尾水管的最大真空度與機(jī)組關(guān)機(jī)規(guī)律和關(guān)機(jī)時間有關(guān)，水電站調(diào)節(jié)保證計(jì)算的任務(wù)就是根據(jù)水電站引水系統(tǒng)的布置和電站設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇合適的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律和關(guān)機(jī)、開機(jī)時間，計(jì)算水輪發(fā)電機(jī)組丟棄負(fù)荷或增加負(fù)荷后有壓引水管道系統(tǒng)內(nèi)的最大內(nèi)水壓力，計(jì)算機(jī)組丟棄負(fù)荷后的轉(zhuǎn)速升高變化率，計(jì)算尾水管的最大真空度，使他們滿足《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)規(guī)范要求》。調(diào)節(jié)保證計(jì)算一般應(yīng)對兩個工況進(jìn)行，即計(jì)算設(shè)計(jì)水頭和最大水頭甩全負(fù)荷的壓力上升和速率上升，并取其大者。 蝸殼外部混凝土厚度，～。 為風(fēng)罩壁厚。立式機(jī)組廠房輪廓的尺寸確定包括：水輪發(fā)電機(jī)外形尺寸估算、廠房長度的確定、廠房寬度的確定、主廠房高度及廠房各層高程的確定。由于本站應(yīng)用水頭為：5082m140m,故采用鋼板焊接蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當(dāng)蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時，采用橢圓形斷面。由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊電氣一次分冊》P156查得變壓器的單重為225t。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(jì)算可知，方案一平均效率較大。在Hr～Hmax之間，是一條P=Pr的直線。然后對每個水頭值作等效率曲線。 計(jì)算原型水輪機(jī)的效率 則限制工況原型水輪機(jī)效率η=ηm+Δη=+=同步轉(zhuǎn)速的選擇所以轉(zhuǎn)速不用修正。 r/min之間。計(jì)算原型水輪機(jī)的效率 則限制工況原型水輪機(jī)效率η=ηm+Δη=+=同步轉(zhuǎn)速的選擇所以轉(zhuǎn)速不用修正。根據(jù)《能源動力類水動專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)指南》中表21，本電站水頭變化范圍(H=5082m),適合此水頭范圍的有HL22046。 按我國水輪機(jī)的型譜推薦的設(shè)計(jì)水頭與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系， 水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速為