水輪機(jī)選型word版(編輯修改稿)
2025-02-03 14:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 即導(dǎo)葉最大開度的限制。 等吸出高曲線的繪制和混流式水輪機(jī)相同。 第四節(jié) 水輪機(jī)蝸殼的形式及尺寸確定 一、蝸殼 的功用及型式 (一 ) 功用 蝸殼是水輪機(jī)的進(jìn)水部件，把水流以較小的水頭損失，均勻?qū)ΨQ地引向?qū)畽C(jī)構(gòu)，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。設(shè)置在尾水管末端。 (二 ) 型式 混凝土蝸殼和鋼蝸殼。 1. 混凝土蝸殼 適用于低水頭大流量的水輪機(jī)。 H≦ 40m, 鋼筋混凝土澆筑， “T”形斷面。 當(dāng) H40m 時，可用鋼板襯砌防滲 (H 最大達(dá) 80m) 2. 金屬蝸殼 當(dāng) H40m 時采用金屬蝸殼。其斷面為圓形，適用于中高水頭的水輪機(jī)。 鋼板焊接： H=40~200m，鋼板拼裝焊接。 鑄鋼蝸殼： H200m 時，鋼板太厚，不易焊接，與座環(huán)一起鑄造 而成的鑄鋼蝸殼，其運(yùn)輸困難。 13 二、蝸殼的主要參數(shù) 金屬蝸殼 ：圓形結(jié)構(gòu)參數(shù)：座環(huán)外徑 ra、內(nèi)徑、導(dǎo)葉高度 b0、蝸殼斷面半徑 P、蝸殼外緣半徑 r。 混凝土蝸殼 ： “T”形。 (1) m=n 時：稱為對稱型式 14 (2) mn：下伸式 (3) mn：上伸式 (4) n=0：平頂蝸殼 中間斷面：蝸殼頂點(diǎn)、底角點(diǎn)的變化規(guī)律按直線或拋物線確定。 蝸殼中間斷面 2. 蝸殼包角 蝸殼末端 (鼻端 )到蝸殼進(jìn)口斷面之間的中心角 φ0 (1) 金屬蝸殼： φ0=340176。~350176。,常取 345176。 (2) 混凝土蝸殼： φ0=180176。~270176。,一般取 180176。，一大部分水流直接進(jìn)入導(dǎo)葉，為非對稱入流，對轉(zhuǎn)輪不利） 蝸殼進(jìn)口平均流速： 進(jìn)口斷面流量 ： 15 Qmax——水輪機(jī)的最大引用流量。 Vc↑→Fc↓→hw↑； Vc↓→Fc↑→hw↓； 任意斷面處的蝸殼流量 0max360??c ? VC 一般由 Hr~VC 曲線確定 金屬蝸殼流速系數(shù) 混凝土蝸殼進(jìn)口斷面流速系數(shù) 三、蝸殼的水力計算 水力計算的目的 確定 蝸殼各中間斷面的尺寸，繪出蝸殼單線圖，為廠房設(shè)計提供依據(jù)。 已知 條件 ： Hr， Qmax， b0， Da， Db， φ0， VC 水流在蝸殼中的運(yùn)動規(guī)律 水流進(jìn)入蝸殼后，形成一種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 (環(huán)流 )，之后進(jìn)入導(dǎo)葉 , 水流速度分解為 Vr、Vu。 進(jìn)入座環(huán)時，按照均勻軸對稱入流的要求，0maxbDQVar ??=常數(shù) 圓周流速 Vu 的變化規(guī)律，有兩種基本假定： (1) 速度矩 Vur= C 即 假定蝸殼中的水流是一種軸對稱有勢流，忽略粘性及摩擦力， Vu 會隨 r 的增加而減小。 (2) 圓周流速 Vu=C， 即假定 Vu=VC=C 3. 蝸殼的水力計算按 (Vu=VC=C) (1) 金屬蝸殼水力計算 16 (i) 蝸殼進(jìn)口斷面：cccc VQVQF 00m a x 360??? 斷面半徑：???? Cc VQF 0 0m a xm a x 360?? 從軸心線到蝸殼外緣半徑： maxmax 2??? arR (ii) 中間斷面 ( i??? ) max0360 ii ?? ciuii VQVQF 0m ax360 ??? ??? Cii VQ 0max360? iai rR ?2?? 由此可以繪出蝸殼平面圖單線圖。其步驟為： (i) 確定 φ0 和 VC； (ii) 求 Fc、 ρmax、 Rmax； (iii) 由 φi 確定 Fi、 ρi、 Ri。 (2) 混凝土蝸殼的水力計算 (半解析法 ) (1) 按進(jìn)口流速求進(jìn)口斷面積； (2) 根據(jù)水電站具體情況選擇斷面型式，并確定斷面尺寸，使其 F=Fc。 (3) 選擇頂角與底角點(diǎn)的變化規(guī)律 (直線或拋物線 )，以虛線表示并畫出 3…….等中間斷面。 見圖。 (4) 測算出各斷面的面積，繪出： F = f(R)關(guān)系曲線。 (5) 按Ciuii VQVQF 0m ax360 ??? 繪出 F = f(φ)直線。 (6) 根據(jù) φi 確定 Fi、 Ri及斷面尺寸，繪出平面單線圖。 17 第五節(jié) 尾水管的型式及其主要尺寸 一、尾水管型式 直錐形 ——用于小型水輪機(jī) 彎錐形 ——用于臥軸水輪機(jī) 彎肘形 ——適用于 大中型電站 。 彎肘型尾水管 可以 減小廠房開挖深度，水力性能好，大中型號水輪機(jī) 多 采用 這種形式的 尾水管。 其 組成 包括 ：直錐段、肘管、出口擴(kuò)散段。 直錐形 18 彎錐形 彎肘型 1. 進(jìn)口直錐段 進(jìn)口直 錐段是一個垂直的圓錐形擴(kuò)散管， D3 為直錐管進(jìn)口直徑， θ為錐管單邊擴(kuò)散角。 混流式：直錐管與基礎(chǔ)環(huán)相接， (轉(zhuǎn)輪出口直徑 )， θ=7176。~9176。 軸流式：與轉(zhuǎn)輪室里襯相連接， D3=， θ=8176。~10176。 h3——直錐段高度，其長度增加將會導(dǎo)致開挖量增加。 一般 在直錐段加鋼板襯 。 2. 肘管 90176。變斷面的彎管，進(jìn)口為圓形斷面，出口為矩形斷面。 F 進(jìn) /F 出 = 曲率半徑 R 小 ——離心力大 ——壓力、流速分布不均勻 —hw 大。 R=(~)D4 為減小轉(zhuǎn)彎處的脫流及渦流損失，肘管出口收縮斷面 ，其 高 /寬 =。 19 出口擴(kuò)散段 矩形擴(kuò)散管，出口寬度 B5。 B5 很大時，加隔墩 d5=(~)B5 頂板 仰角 α=10176。~13176。，底板水平。 尾水管的總高度和總長度是影響尾水管性能的重要因素。 H=h1+h2+h3+h4 h1， h2 由轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)確定 。 h4 為肘管高度，不易變動。 H 取決于 h3(直錐段長度 )。 h3 大 →開挖加大，工程投資增大； L：機(jī)組中心到尾水管出口， L 大 →F 出 大 →V 出 小 →ηw大 →hf 大 →廠房尺寸加大，一般 L=( ～ )D1。 參 考教材上的表 。 廠房設(shè)計中，由于地形、地質(zhì)條件，布置廠房的原因，在不影響尾水管能量指標(biāo)的前提下，對選出的尾水管尺寸可作局部變更。 (1) 減小開挖， h 不動，擴(kuò)散段底板向上傾斜 6176。~12176。 (2) 大型反擊式水輪機(jī)，為減小廠房長度，尾水管不對稱布置 (3) 地下電站：為使巖石穩(wěn)定，尾水管采用窄深斷面 (4) 加長 h L(目前國內(nèi)最長取到 L=108D1)，但需要論證轉(zhuǎn)輪出口的真空度和機(jī)組的抬機(jī)可能性。 20 第六章 水輪機(jī)選型設(shè)計 由于各開發(fā)河段的水力資源和開發(fā)利用的 情況不同，水電站的工作水頭和引用流量范圍也不同，為了使水電站經(jīng)濟(jì)安全和高效率的運(yùn)行，就必須有很多類型和型式的水輪機(jī)來適應(yīng)各種水電站的要求。 水輪機(jī)由于它自身能量特性、汽蝕特性和強(qiáng)度條件的限制，每種水輪機(jī)適用的水頭和流量范圍比較窄，
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