【正文】 n?? 67% ?? (3)在水輪機(jī)工作水 頭范圍（ Hmin～ Hmax）內(nèi)取 5 個(gè)水頭值，計(jì)算各水頭對(duì)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(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)處的 Q11 和η m 計(jì)算出原型水輪機(jī)的效率η和出力 P具體結(jié)果見表 13。因此，選擇工作范圍較優(yōu)的第 3 方案和第 4 方案 各方案參數(shù)如 下 表 11所示 表 11 各方案計(jì)算參數(shù) 型號(hào)HL22046 水輪機(jī)的額定出力 (kW) 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 (m) 限制工況原型水輪機(jī)效率 ? 同步轉(zhuǎn)速 n （ r/min） 幾何吸出高 Hs（ m） 水輪機(jī) 流量（ m） 2臺(tái)機(jī)組 153061 3臺(tái)機(jī)組 102041 4臺(tái)機(jī)組 76531 3 250 5臺(tái)機(jī)組 61224 250 初選較優(yōu)方案原則： RQ11 不得超過出力限制線 ； min11n 與 max11n 之間包含的最優(yōu)效率區(qū)越多越好； avn11 越接近最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速越好即 67r/min。 三．不同參數(shù)下水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑、機(jī)組同步轉(zhuǎn)速確定、工作范圍的確定 2 臺(tái) 已知電站裝機(jī)容量 30 萬 kW，則單機(jī)容量為 15 萬 kW 。我國幅員遼闊，江河縱橫、湖泊眾多，蕰藏著巨大的水能資源。 本論文是根據(jù)水電站的相關(guān)原始資料進(jìn)行編寫的，設(shè)計(jì)的題目是：水電站的設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和基本情況，我們運(yùn)用了三年在所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，將理論和實(shí)踐緊密相聯(lián)接，對(duì)我們?nèi)甑膶W(xué)習(xí)情況的總結(jié)和應(yīng)用，同時(shí)，也培養(yǎng)我們獨(dú)立完 成任務(wù)，善于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，力求做到設(shè)計(jì)更加完整，數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，文字更簡潔，能夠通俗易懂，敘述條理清晰，便于理解。 （ 1）水輪機(jī)的額定出力 ）（ ??? ?PP 取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 n110=67r/min與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則 Q11k=，對(duì)應(yīng)的模型的效率 ? M=，暫取效率修正值 ?? =2%，設(shè)計(jì)水輪機(jī)工況原型水輪機(jī)效率 ?????? ??? m （ 2）水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 D1為 mHrQDr Pr 111?????? ? 根據(jù)反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑表參（ 1） P11表 13，計(jì)算值處于標(biāo)準(zhǔn)值 和 ，計(jì)算直徑更接近 ，故取轉(zhuǎn)輪直徑 D1=。 表 12 ??? m31?D min250r/n ? Hmin=77 H=90m m in111 ???? nHnDn m? QHDP ? 11111 nHnDn m ??? ? QHDP ? η m Q11 η P η m Q11 η P 1 Hr=106m Hav=113m 11r111 nHnDn m ??? ? QHDP r? 11m ax111 nHnDn m ??? ? a QHDP ? η m Q11 η P η m Q11 η P 1 1 Hmax=79 11r111 ???? nHnDn m ? QHDP r? η m Q11 η P η m Q11 η P 1 (4)在曲線η =f（ P）上過某效率值水平線與曲線相交，記下各點(diǎn) P，H值。繪制出力限制線。 。在甩負(fù)荷時(shí)，由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機(jī)的流量會(huì)急劇變化，因此在水輪機(jī)過水系統(tǒng)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生水擊，調(diào)節(jié)保證計(jì)算就是在初步設(shè)計(jì)階段 計(jì)算出上述過程中最大的轉(zhuǎn)速上升及最大的壓力上升值。 1）尾水管的流量都來自蝸殼，在此過程中 無 流量損失，故尾水管分段流量QⅠ =QⅡ =QⅢ =QC 2）各斷面面積的確定 各斷面面積及尾水管尺寸可查附錄圖 2. 尾水管的計(jì)算數(shù)據(jù)如下： 表 22 尾水管計(jì)算數(shù)據(jù)表 斷面號(hào) 1 2 3 4 相鄰斷面面積 Ai 8 16 相鄰斷面流量 Qi 相鄰流速 平均流速 Vi 各段長度 Li LBVB ∑ LBVB 計(jì)算水擊壓力 水錘壓力計(jì)算需要確定水錘波 a,對(duì)于埋藏式鋼管水錘波的傳播速度取sma 900? 3 7 4 .0 22 3 7 . ????? LV 4 8 . 5 3 56 . 4 31 7 . 1 0 525 ?????? LL (1)平均流速 smL VLVLVLV BBCCTT m ????? (2)管道的平均特性常數(shù) 0 ??? ??? gHva mm? 39。 第二節(jié) 最大水頭下甩全負(fù)荷 最大水頭下機(jī)組流量 75 3m a xm a x mQHPQ r ?????? ? 平均流速 smDQV T 20ma xma x ?? ? 一、最大水頭下額定負(fù)荷 壓力鋼管段 額定負(fù)荷 ? ??? smVL TT / 2 蝸殼段 額定負(fù)荷 表 23 蝸殼計(jì)算數(shù) 據(jù)表 斷面號(hào) 345 255 165 75 15 ? 3 相鄰斷面面積 Ai 相鄰斷面流量 Qi 相鄰流速 平均流速 Vi 各段長度 Li LiVi ∑ LcVc 尾水管段特性計(jì)算 表 24 尾水管計(jì)算數(shù)據(jù)表 斷面號(hào) 1 2 3 4 相鄰斷面面積 m3 相鄰斷面流量 m3/s 141 141 141 141 相鄰流速 平均流速 m/s 各段長度 Li LBVB ∑ LBVB 計(jì)算水 擊壓力 ∑ LV=++= ∑ L= （ 1） 平均流速 smL VLVLVLV BBCCTT m ????? Ssh 864351710001 ???? （ 2） 管道的平均特性常數(shù) 0 ??? ??? gHva mm? 39。 第三節(jié) 調(diào)速設(shè)備的選擇 水電站中，中小型調(diào)速器的選擇內(nèi)容主要是接力器工作容量計(jì)算，大型調(diào)速器的選擇內(nèi)容主要是主配壓閥直徑選取。 （ 1）油壓裝置 vy 根據(jù)調(diào)速器油壓裝置型 HYZ4，可查 《畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》 P57 可知，充油量35 .61 .44 .2 mv v ??? （ 2）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器 查 《水利機(jī)械》 P463，表 95，由接力器直徑為 ,可知，接力器的充油量為 mvd ? 3v mvvv dp ????? 潤滑油系統(tǒng)充油量計(jì)算 （ 1）水輪機(jī)主軸扭矩 cmNM / 5000794700n94700 7zz ?????? 根據(jù) 主軸扭矩 M 查 —— 《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè) —— 水利機(jī)械》第 356 頁 圖86， 可得 主軸 直 徑 Dz 為 又查表 84 得軸頸外 徑 Dd 為 （ 2)推力軸承及導(dǎo)軸承的用油量 3d 1 0 . 0 5 9 )( mPPqV th ?????? ）（ q— 軸承損耗單位千瓦所需油量 hm3 ， 該電站采用 推力軸承 和 導(dǎo)軸承 公用一 個(gè) 油槽所以 q 取 )35 .6( 10 . .7810S11 .78 333 2432 ??? ??????? ???dP 60 ????? zDn ?? 1 .20 .83 .1 2 ?????? ZZZ DDhDS ?? 式中： S軸與軸瓦的接觸面積（ m2） Dz主軸直徑（ m） U主軸圓周速度（ m/s） ? 軸瓦間隙（ m）一般為 ? 油的動(dòng)力粘度系數(shù)（ ） h軸瓦高度（ m） ,一般取 h=（ ） DZ )()370( 3662323 2323 ?????????? AFP 211. 95(t ) 2m a x21tt ?????? ?p 式中： ?? 推力軸承損耗（ KW） F推力軸承負(fù)荷（轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量加上水推力 pt） ne機(jī)組額定轉(zhuǎn)速（ rpm） A系數(shù)，取決于推力軸承扇形瓦上的單位壓力 P（和發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式 有關(guān) P通常采用 3545kg/cm2） 3） 運(yùn)行用油量 )()()( 3p1 mVVV h ?????? 4）凈油量：為最大機(jī)組用油量的 110%。 第二節(jié) 氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一、機(jī)組制動(dòng)供氣設(shè)備選擇 制動(dòng)耗氣量 36 6 10712061000 mPaptqQ zzzz ?? ????? 式中： zQ —— 機(jī)組一次制動(dòng)所需的總空氣量（自由空氣） 3m zq —— 在工作壓力下，制動(dòng)過程耗氣流量， 取 sL/6 zt —— 制動(dòng)時(shí)間，取 120s zP —— 制動(dòng)氣壓，取 7kg/cm2 aP —— 大氣壓力，取 1kg/cm2 儲(chǔ)氣罐容積 355 mPz P aQV zzg ?? ????? 式中： Z— 同時(shí)制動(dòng)機(jī)組臺(tái)數(shù)， 通常取 1。 油泵和凈油設(shè)備的選擇： （ 1）油泵的選擇 hmtVQ / 3m a x1 ??? 式中： t— 充油時(shí)間 ,一般取 4— 8h，取 5h 根據(jù)實(shí)際情況， 由《水力機(jī)械》 P466 表 98，選取油泵 2CY5/ 兩臺(tái)齒輪油泵 ,一臺(tái)移動(dòng)式油泵用以接受新油和排出污油，一臺(tái)固定式油泵供設(shè)備充油時(shí)用。額定壓力為 ，壓力油槽容積分為兩大部分：空氣所占的部分約為 2/3，其余為油。 )( m a x ???? ?? mBCT TTT VLLL LV B：蝸殼末端最大水錘壓力上升相對(duì)值。 .53523 )( m a x ?????? ?? mBCT TTT VLLL LV B：蝸殼末端最大水錘壓力上升相對(duì)值。本次將蝸殼分為四段。 下游側(cè)寬度 ： Bx=4+++= 式中： 4— 座環(huán)半徑； — 混凝土保護(hù)層厚度； — 蝸殼下游側(cè)斷面直徑；— 走道寬度。具體結(jié)果見表 18. 表 18 平均效率的比較 方案 三 (η 1+η 2)/2 Ai (η 1+η 2)Ai/2 2 ∑ Ai ∑ (η 1+η 2)Ai/2 η (%) 6 88% 方案 四 (η 1+η 2)/2 Ai (η 1+η 2)Ai/2 1 3 ∑ Ai ∑ (η 1+η 2)Ai/2 η (%) 6 87% 二 .機(jī)電設(shè)備投資 估算 方案 3：裝機(jī)臺(tái)數(shù) 4臺(tái)、轉(zhuǎn)輪直徑 單機(jī) 萬千瓦 水輪機(jī)投資估算 （ 1）水輪機(jī)單重 )( )( 111 tHKDG ba ????? ??? （ 2） 水輪機(jī)總重 616t4154 ?? （ 3） 轉(zhuǎn)輪重量 ? ? )(1 8 .2 2 5)10( 311)(1 tDDG tH ????? （ 4） 發(fā)電機(jī)重量 )(370) 75000(8)( 3 223 tnSkGNNGFt ????? 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） （ 5） 轉(zhuǎn)子帶軸重量 ( f t )( r t ) 6 63 7 0450450 ???? （ 6）起重機(jī)選擇：本電站屬于大中型水電站一般選雙小車橋式起重機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子帶軸 重