【正文】 水輪機初選方案比較 ............................................................ 錯誤 !未定義書簽。 摘 要 本次設(shè)計是對富春江水電站的初步設(shè)計。 水輪機轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑與轉(zhuǎn)速計算 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 水輪機的結(jié)構(gòu)說明 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 電站樞紐主要建筑物有大壩、廠房、船閘、魚道、灌溉渠首及升壓站、開關(guān)站等。 本設(shè)計報告是依據(jù)《水輪機設(shè)計手冊》、《水電站動力設(shè)備設(shè)計手冊》、《水輪機》 —— 高的學(xué)校教材、《水輪機》 —— 高等學(xué)校教材（專科適用）國家標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。但是，對于變動負(fù)荷的水電站，若采用過少的機組臺數(shù)，雖單機效率高，但在部分負(fù)荷時，由于負(fù)荷不便在機組間調(diào)節(jié)，因而不能避開低效率區(qū)，這會使電站的平均效率降低。此外，從發(fā)電機轉(zhuǎn)子的機械強度方面考慮，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的直徑必須限制在轉(zhuǎn)子最大線速度的允許值之內(nèi)，機組的最大容量有時也會因此受到限制。 方案Ⅰ： 5臺 4?6+= KW 方案Ⅱ： 6臺 5 ??? 萬 KW 方案Ⅲ： 7 臺 6 ??? 萬 KW 水輪機型號選擇 表 11 水輪機適用范圍 型式 適用水頭 H（ M） 軸流式 ZZ560 10～ 22 混流式 HL310 30 根據(jù)所給的原始資料，電站的裝機容量為 ，最大水 頭為 米，設(shè)計水頭為 米，最小水頭為 米。對于轉(zhuǎn)槳式水輪機或者未標(biāo)出出力限制線的水輪機， Q11一般 不超過型譜參數(shù)表中的推薦值，則 smslslQ r /???? ，對應(yīng)模型效率為 %81m? ，暫取效率修正值為 3??? %，則設(shè)計工況點原水輪機的效率為 ?????? ??? m ，水輪機轉(zhuǎn)輪直徑 D1為 mHrQDr Pr 111?????? ? 長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 6 按照我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑，選取直徑為 。1 ????? t 由于直徑大于 ，所以 tG 39。 在轉(zhuǎn)輪型譜中，查得 ZZ560 的裝置系數(shù) M? =~。 ? 10?? 5?? 0? 5? 10? 15? 20? (%)n?? 5 114 114 (%)M? 311( / )Q m s (%)T? N（ MW） 121 121 (%)M? 311( / )Q m s (%)T? N（ MW） 124 124 (%)M? 311( / )Q m s (%)T? N（ MW） 長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 16 8 148 148 (%)M? 311( / )Q m s 1 .47 1 .71 (%)T? N（ MW） 188 188 (%)M? 311( / )Q m s (%)T? N（ MW） 注： 11 1 /Tn nD H? ； 11 11 11MTn n n? ??； M? ? ??? ? ； 2 3 / 21 1 19 .8 1N D Q H ?? (2) 繪制等吸出高度線計算表（見表 17， 19） 表 1— 9 方案 I等吸出高度線計算 ()Hm 11Tn 11Mn 轉(zhuǎn)輪型號 ： ZZ560； 1D =8（ m）； 1n = r/min； n? =0 r/min； maxH =； minH =； rH =； ?? ； mW ?? m 122 122 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 129 129 ? ? 311( / )Q m s 長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 17 N（ MW） ()SHm 132 132 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 8 158 158 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 200 200 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 表 1— 10 方案 II 等吸高度線計算 ()Hm 11Tn 11Mn 轉(zhuǎn)輪型號 ： ZZ560； 1D =； 1n =； n? =0 r/min； maxH =； minH =； rH =； ?? ； mW ?? m 114 114 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） 長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 18 ()SHm 121 121 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 124 124 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 8 148 148 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 188 188 ? ? 311( / )Q m s N（ MW） ()SHm 注： 10 900wsH k H??? ? ?。一般比較廣泛采用下申 T ，因為便于接力器的布置并可以降低水輪機層的高程和縮短主軸的長度，也可以減少下部分混凝土量，且水流條件好。 ,取 300； r=100~15176。尾水管除了將水引入下游，還可以回收部分的能量，使轉(zhuǎn)輪多發(fā)一些電能。 按照轉(zhuǎn)輪流道尺寸得 mDh 0 8 11 ?? , mDh 12 ?? 進口錐管的高度 3h 不能隨便選取，由圖（ 125）、（ 129）、（ 1210）。 葉片的密封證機組正常運行費關(guān)系很大，一方面防止轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的 壓力油經(jīng)葉片轉(zhuǎn)輪間的間隙處漏出轉(zhuǎn)輪體進入流道內(nèi)，另一方面防止轉(zhuǎn)輪流道內(nèi)的壓力水經(jīng)上述間隙滲入轉(zhuǎn)輪體內(nèi)。此次設(shè)計的水輪機蝸殼包角為 180 度，所以需要選取對稱型導(dǎo)葉。于是，可選取相近且計長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 29 算值偏大的接力器系列直徑，取 cd =650mm. 接力器容積的確定 (1) 雙直缸接力器的總?cè)莘e max22 SdV cc ?? (根據(jù)參考文獻 [2]P223)(1— 18) 代入數(shù)據(jù)得 : max22 SdV cc ??= 32 m???? (2) 轉(zhuǎn)輪接力器容積的確定 mPDd z )( 1 ????? 1m a x )( DS z ?? ，由于 1D ﹥ 5m,故取 mDS z 1m a x ?? max24zzz SdV ??= 32 m???? 軸承形式的確定： 由于富春江水電站的平均含沙量少于 /升，故水輪機導(dǎo)軸承采用水潤滑橡膠導(dǎo)軸承。 額定視在功率 KWNSNrN os ??? ? 額定電壓 U= (根據(jù) [2]P151,表 2— 3) 頻率 f=50HZ 同步轉(zhuǎn)速 min/ rnN ? 飛逸轉(zhuǎn)速 m in/ rnR ? 主要尺寸的確定 定子鐵芯內(nèi)徑 iD 和鐵芯長度 tl 是水輪發(fā)電機的主要尺寸。發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式對于電站主廠房高度，機組本身的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和運行穩(wěn)定性以及維護檢修等都有影響，所以必須立足于全局，對各種因素進行綜合考慮。 徑向尺寸 1） 機座外徑 jD 當(dāng) Nn 214 minr ， jD = iD +(500~700) (mm) 當(dāng) Nn 214 minr ， jD = iD +(700~1000) (mm) (22) 對于本方案， jD = iD +500 (mm)= ??? 2）定子鐵芯外徑 aD 當(dāng) min/ rn ? ， mDD ia 7 3 2 0 ?????? ? 3）風(fēng) 罩內(nèi)徑 2D ： KVAS N 20220? 時， mDD j ?? KVAS N 20220? 時， mDD j ?? 對于本方案， mDD j ?? =19+= 4）下機架跨距 SD 長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 33 當(dāng) KVAS N 15000? 時， mmDD tS )5 0 0~2 0 0(?? 當(dāng) KVAS N 20220? 時， mmDD tS )1 2 0 0~5 0 0(?? 大型傘式機組取上限，式中 tD 為水輪機機坑直徑與轉(zhuǎn)輪直徑有關(guān)。 長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 32 立式水輪發(fā)電機的安裝結(jié)構(gòu)形式，可按NtinlD 的值來選擇： 當(dāng)NtinlD ? 時，多采用懸式； 當(dāng)NtinlD ，多采用半傘式； 當(dāng)NtinlD ? ，采用全傘式。（ 4）機組總體布置合理。導(dǎo)葉的分布圓直徑 mD ? ，導(dǎo)葉的高度 mb ? ，最優(yōu)開度 mma ? ，最大開度 max mm? ，為了抗其氣蝕和磨損在導(dǎo) 葉頂部堆焊耐磨焊條，尾部焊不銹鋼，導(dǎo)葉的傳動機構(gòu)采用叉頭傳動，接力器采用兩個單杠搖擺長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 30 式接力器，蝸殼為混凝土蝸殼，包角 180? ?? ，尾水管為彎肘型，混凝土澆筑而成。 000000 ZD ZDaaMMM?優(yōu) （ 1— 15）則 長 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 28 mma 248260 ?????優(yōu) (2) 最大開度 max0a max0a = max0Ma mmZZDD MM 8410011 ????? (1— 16) max0ma 為設(shè)計水頭下單位轉(zhuǎn)速與單位流量限制值的交點所對 應(yīng)的開度， max0ma =41mm (3) 最大可能開度 導(dǎo)葉所能開的最大開度 最大可能0a = max0a =? = 接力器行程的確定 ? ? m ax0m ax ~ aS ? (根據(jù)參考文獻 [2]P223) 由于 1D ﹥ 5m,故取 mmaS 9 6 m a x0m a x ???? 相對偏心距 根據(jù) 1D =8m，查表（參考 [1]P137,表 8— 5）得 L1=503mm,L2=536mm, 導(dǎo)葉的有效長度mmLLL 103953650321 ????? ，相對偏心距 mmL LLn 536503210 ????? (根據(jù)參考文獻 [8]P138)。由表 123(根據(jù) [1]P319)的主軸各斷參數(shù)。對軸流式轉(zhuǎn)輪機，一般取 5B =（ ~）。 進口錐管尾水管的高度對效率有影響和振動等性能有較大的影響，特別對低比速的水輪機影響較大，同時尾水管高度還影響挖方和投資 .根據(jù)經(jīng)驗，對軸流式水輪機，一般取 ? ,h 不得小于 1D 。 表 111 各斷面的 b/r=f（ r）的函數(shù)曲線表 斷面 1 2 3 4 5 6 r b b/r 1 1 1 1 1 表 112 用圖解法求出曲線包圍的面積 S 斷面 面積 1 2 3 4 5 6 S(m2) 繪制 ? i =f(r)曲線 根據(jù)與各 r值相應(yīng)的