【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 M /39。1 ?? ， M? =%。由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量 sm M / 339。139。1 ?? ,效率 ?? 85%。將以上各值代入公式得： mD %8511 . 31 ????? ?? 選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑 1D = 。 《水電站》課程設(shè)計(jì) 10 2． 轉(zhuǎn)速 n 的計(jì)算 139。10 / DHnn av? 查得該型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速 39。10Mn = min/r ，初步假定 39。1039。10 Mnn ? ，將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入，可得 n = min/r ，選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速min/ rn? 。 3． 效率及單位參數(shù)修正 查得 310HL 型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下模型的最高效率 maxM? =%,模型轉(zhuǎn)輪的直徑MD1 = ，則原型水 輪機(jī)的最高效率 ? ? %) ()(1)(11 515111m a xm a x ????????? DD MM?? 考慮到制造工藝質(zhì)量上的差異，取 %?? ,則效率修正值為： %3%%% a xm a x ???????? ???? M 由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率應(yīng)為： ??? ??? m axm ax M =%+3%=% ??? ??? M =%+3%=%(與原來(lái)假定的數(shù)值相近 ) 單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計(jì)算 39。10 39。1 ??????? MMn n ?? 按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量 39。1Q 也可不加修正。 由上可見(jiàn)，原假定的 %85?? ， 39。139。1 M? ， 39。1039。10 Mnn ? 是正確的， 那么上述計(jì)算及選用的結(jié)果 mD ? ， min/ rn ? 也 是正確的。 4． 工作范圍的檢 驗(yàn) 在選定的 1D = ， min/ rn? 的情況下，水輪機(jī)在最大的 39。max1Q 和各特征水頭下相應(yīng)的 39。1n 值即可計(jì)算。 在設(shè)計(jì)水頭 rH = 以額定出力 Nr 工作時(shí)，其 39。1Q 即為 39。max1Q ，故 《水電站》課程設(shè)計(jì) 11 80 22139。 m a x1 ?????? ?NrQ =﹤ sm/3 則水輪機(jī)的最大引用流量為： HrD 2139。 m a x1m a x ? = 2 ?? = sm/3 與特征水頭 rH 、 maxH 、 minH 相應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為 m a x139。 m in1 ???? HnDn min/r m in139。 m a x1 ???? HnDn min/r 39。1 ???? HrnDn r min/r 在 310HL 型 水 輪機(jī) 的 模型 綜 合特 性 曲 線圖 上 分別 繪 出 39。max1Q =1215 sL/ ，m in/39。 m ax1 rn ? ， min/39。 m in1 rn ? 的直線，由圖可見(jiàn)，由這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)，所以對(duì)于 310HL 型水輪機(jī)方案，所選定參數(shù) 1D = ,n = min/r 是合理的。 5． 吸出高的計(jì)算 可知，對(duì)于 310HL 轉(zhuǎn)輪，其吸出高可按下式計(jì)算： HHzs ????? 90010 式中 z? 為電站裝置氣蝕系數(shù)，查得 ?z? 。 水電站的海拔高度 ? 可由表 14 中的廠址水位與流量關(guān)系采用內(nèi)插法得出，即 18030263 ? ????? 得 ? = 因此： mHHzs ?????????? ?，取最大值 mHs ?? 。 根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，需將計(jì)算的吸出高度 sH 減 1m 作為采用的吸出高度，汽蝕較輕微，故 sH 取為 。 水輪機(jī)安裝高程的確定 對(duì)立軸混流式水輪機(jī)，安裝高程式： 《水電站》課程設(shè)計(jì) 12 20bHZ sws ???? 式中 ? ?mw 尾水位——? ? ?mH s 吸出高度—— ? ?mb 導(dǎo)葉高度——0 查表知， mbDb , 010 ???? 故，取 mb ? mbHZ sws 0 ???????? ，故機(jī)組安裝高程為 。 水輪機(jī)結(jié)構(gòu)與外型尺寸估算 混流式水輪機(jī)主要由以下幾部分組成：埋入部分，包括蝸殼、座環(huán)、尾水管等；導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，包括頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉和導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)等；轉(zhuǎn)動(dòng)部分，包括轉(zhuǎn)輪、主軸等；導(dǎo)軸承、密封裝置及其他附屬裝置。 蝸殼 由 rH ﹤ 40m 知，應(yīng)選擇混凝土蝸殼。它的斷面為梯形，便于施工和減小其徑向尺寸。 圖 21 蝸殼斷面圖 其中 nm? ， ??anb ， ??30? ， ??15? ,ar = ,br = 。蝸殼頂角點(diǎn)和底角點(diǎn)的變化形式有直線和拋物線兩種，直線變化規(guī)律對(duì)設(shè)計(jì)及施工比較方便，而拋物線變化《水電站》課程設(shè)計(jì) 13 規(guī)律水利條件較好。為便于設(shè)計(jì)與施工，選用直線變化規(guī)律。 (2)蝸殼的水力計(jì)算 根據(jù)水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭 rH 在蝸殼進(jìn)口斷面平均流速經(jīng)驗(yàn)曲線上查得進(jìn)口斷面流速cV = /s，取包角 0? =180?， 故所需的進(jìn)口斷面面積為： 20m a x0 mVQFc ????????? ? 。根據(jù)選定的進(jìn)口斷面形狀，通過(guò)試算即可求出蝸殼進(jìn)口斷面的具體尺寸如下圖示： (單位：米 ) 圖 22 蝸殼進(jìn)口尺寸圖 中間斷面的尺寸此處不做詳細(xì)計(jì)算，根據(jù)以上值近似畫出蝸殼平面單線如圖示： 圖 23 蝸殼平面單線圖 尾水管 (1)確定尾水管的基本尺寸 根據(jù)本電 站的總裝機(jī)容量 (16MW )為中型水電站，為了減少尾水管的開(kāi)挖深度，采用《水電站》課程設(shè)計(jì) 14 彎肘型尾水管。彎肘形尾水管是由進(jìn)口直錐段、肘管和出口擴(kuò)散段三部分組成，其大致形狀如圖示： 圖24 混 流式水輪機(jī)尾水管 由推薦的尾水管尺寸表查得， 310HL 水輪機(jī)各尺寸如下： 表 21 尾水管標(biāo)準(zhǔn)型式與實(shí)際計(jì)算表 參數(shù) 1D h L 5B 4D 4h 6h 1L 5h 標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)際 尾水管高度 h ，指從水輪底環(huán)平面到尾水管底板的高度，是決定尾水管性能的主要參數(shù)。對(duì)低水頭混流式水輪機(jī) ? ?21 DD? ， Dh? ，最低不得小于 ，此處為 。 3D 可近似取為轉(zhuǎn)輪出口直徑，此處取為 3D = .進(jìn)口錐管單邊擴(kuò)散角 ? 的最優(yōu)值 ,對(duì)混流式水輪機(jī) ,取 ??? 9~7? 。此處取為 9186。 尾水管的水平長(zhǎng)度 L 是指機(jī)組中心線至尾水管出口斷面的距離，此處取 。 (2)尾水管其他細(xì)部尺寸不做設(shè)計(jì)。 水輪機(jī)重量估算 (1)水輪機(jī)總重量估算 《水電站》課程設(shè)計(jì) 15 水輪機(jī)總重量指不包括調(diào)速器、油壓裝 置和其他輔助設(shè)備的水輪機(jī)整體重量。查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， tG 430? (2)轉(zhuǎn)輪重量估算 查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， tG 650 ? 調(diào)速系統(tǒng)的選擇 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本任務(wù)是：使水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定地以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在機(jī)組負(fù)荷變化工其他外擾作用下，保證機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化不超過(guò)一定的范圍，并能迅速地穩(wěn)定于新的工況，從而保證發(fā)電機(jī)輸出的交流電頻率滿足用電設(shè)備的要求。水輪機(jī)調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化不斷地改變水輪機(jī)過(guò)流量來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。 調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)備有：調(diào)速器、油壓裝置和漏油裝置。 綜合考慮調(diào)速器型式及工作容量的合理性，在反擊式水輪機(jī)調(diào)速器系列型譜表中本水電站可選擇 DT100?？芍浠举Y料下所示： 表 22 DT100 基本資料表 型號(hào) 制造廠 機(jī)械柜尺寸 基礎(chǔ)柜尺寸 電氣柜尺寸 重量 參考價(jià)格 DT100 杭州發(fā)電設(shè) 備廠 700 8001300 1200 1500 440 8002360 1200 7萬(wàn)元 油壓裝置是向水輪發(fā)電機(jī)制調(diào)速系統(tǒng)供給壓力油的能源設(shè)備，是調(diào)速系統(tǒng)的重要組成部分。同時(shí)也可作為進(jìn)水閥、調(diào)壓閥以及液壓操作元件的壓力油源。油壓裝置有分離式和組合式兩種。分離式油壓裝置的壓力油罐與回油箱分開(kāi)；組合式油壓裝置的壓力油罐裝在回油箱上面的框架上。前者容量范圍較大，適用于大中型水輪機(jī)。后者結(jié)構(gòu)緊湊，但容量較小，僅適用于中小型水輪機(jī)。 本電站采用組合式油壓裝置。為了滿足機(jī)組調(diào)節(jié)和安全運(yùn)行的要求，通常每臺(tái)水輪機(jī)裝設(shè)一臺(tái)油壓裝置。油壓裝置的工作能力是以壓力油箱的總?cè)莘e和額定油壓為表征的。壓力油箱 的總?cè)莘e kV 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算 ? ? sk VV 2021 ?? ； 取 mVV sk ???? 查油壓裝置系型譜表，本水電站可選 ? ，查知其基本尺寸如下所示： 表 23 油壓裝置基本尺寸表 《水電站》課程設(shè)計(jì) 16 油壓裝置型號(hào) 油罐長(zhǎng)度 m 油罐寬度 n 總高 H 油罐高 h 油罐外徑 D ? 2400 1700 3270 2370 1028? 圖 25 油壓裝置簡(jiǎn)圖 （單位： mm） 發(fā)電機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)為中型電站 ,故選用大中型機(jī)組 ,采用立式布置 SF1042/940,已