【文章內(nèi)容簡介】 145 189 344 1091946 143 241 127 764 381 1481947 275 151 125 633 814 341 35 2091948 247 136 140 207 227 32 1051949 258 354 608 474 125 1791950 357 852 106 73 1471951 89 231 158 1720 218 327 167 2581952 250 136 107 149 256 132 102 107 1131953 109 242 521 963 922 109 43 11 2501954 138 164 134 164 312 1910 695 143 3181955 144 188 154 618 86 1261956 134 285 380 419 238 390 83 27 1771957 386 127 162 360 1050 306 114 2161958 107 132 112 592 452 1959 136 153 153 720 280 348 227 123 891960 25 117 169 599 298 1660 303 27 2901961 143 510 542 535 141 1941962 263 202 229 637 284 144 1701963 102 1160 286 107 124 342 1771964 700 152 136 635 1500 261 3011965 212 353 80 513 292 107華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5 （ 流 量 ： m3/s）表 12 渾 江 下 游 主 要 站 年 徑 流 參 數(shù) 表 （ 流 量 ： m3/s）設(shè)計(jì)值 P%站名多年平均流量CV CS/CV5 10 50 90 95桓仁 144 2 227 205 139 89 78回龍山 178 2 280 254 172 110 太平哨 187 2 295 266 181 116 101沙尖子 244 2 353 319 216 138 121渾江的洪水主要由急劇而強(qiáng)烈的暴雨形成，暴雨多集中在三天， 其中強(qiáng)度最大的暴雨又多集中在一天之內(nèi)。就較大洪水年份分析，形成暴雨的天氣系統(tǒng)有臺風(fēng)，氣旋（華北氣旋、華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6渤海氣旋、江淮氣旋、黃海氣旋）以及副熱帶高壓邊緣的復(fù)合擾動，如 1960 年發(fā)生了渾江的 50 年一遇洪水，形成此次暴雨的天氣系統(tǒng)在黃海上空正在恢復(fù)中的臺風(fēng)輸送水汽與副熱帶高壓邊緣的擾動，再加上南部連續(xù)移來三個(gè)低壓相遭遇。從東北歷年大暴雨的分布規(guī)律來看，在鴨綠江的中游（包括渾江一帶）暴雨出現(xiàn)的機(jī)會個(gè)強(qiáng)度超過其他流域，多年平均三次暴雨在 120 毫米以上。渾江歷史洪水的調(diào)查曾先后進(jìn)行了 5 次，調(diào)查河段上至通化，下至沙尖子。這對洪水分析提供了可靠的歷史資料。桓仁站實(shí)測洪水資料較長，加之歷史洪水調(diào)查資料，故洪水分析成果較為可靠?；佚埳脚c沙尖子的洪峰洪量系分析和桓仁相關(guān)插補(bǔ)而延長。太平哨水電站由于無實(shí)測資料，故洪峰洪量參數(shù)用回龍山參數(shù)，洪峰用 2/3 次方，洪量用一次方，按面積比推求。由于上游桓仁電站庫容較大，對洪水起一定的調(diào)蓄控制作用，故區(qū)間洪水對下游梯級起主要作用。太平哨水電站設(shè)計(jì)洪水地區(qū)組成曾用典型年法和頻率組合法（以回龍山為控制）推求組合洪水進(jìn)行比較,兩種方法計(jì)算成果相近,故采用典型年法成果,即桓仁，桓—回，回—太區(qū)間設(shè)計(jì)洪水過程線，系以回龍山三日洪量為控制，按典型年分配，同倍比放大各控制點(diǎn)設(shè)計(jì)洪水過程線。太平哨水庫入庫洪水系將桓仁入庫洪水，經(jīng)桓仁調(diào)節(jié)后，如桓—回區(qū)間而得回龍山水庫入庫洪水，在經(jīng)回龍山水庫調(diào)節(jié)后，加回—太區(qū)間而得太平哨入庫洪水。 水利、動能及水庫 電站任務(wù)太平哨水電站位于渾江干流，是桓仁、回龍山的下一級，本工程開發(fā)主要目的是發(fā)電。由于本電站承接上游桓仁等梯級水庫對渾江豐富水量的調(diào)節(jié)，故能以較少庫容獲得較好的能量指標(biāo)。電站建成后以下沿江無較大城鎮(zhèn)與工礦企業(yè)，對水庫無防洪要求。庫下寬甸縣太平哨公社有 5000 畝耕地需灌溉，在水庫水量平衡中可按 1 m3/s 考慮。 水庫水位渾江自然落差較大，水量豐富，在太平哨水庫回水范圍內(nèi)多為崇山峻嶺，淹沒耕地、村屯較少。庫區(qū)老營溝附近雖發(fā)現(xiàn)有鉛鋅礦，但據(jù)遼寧省地質(zhì)局調(diào)查，該礦儲量有限，規(guī)模不華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7夠，未能納入國家開采計(jì)劃，僅有生產(chǎn)隊(duì)組織開采。由于桓仁水庫的修建，極大的改變了渾江的徑流在年內(nèi)分布的不均勻性，彌補(bǔ)了太平哨水庫的庫容小，調(diào)節(jié)性能差的缺陷。太平哨電站應(yīng)盡可能的利用河段自然落差，因而，從與其上級回龍電站尾水位銜接角度的分析，太平哨水庫正常高水位定為 為宜。水庫死水位則應(yīng)結(jié)合輸水建筑物的布置分析確定。 （死水位 190m，正常高水位 ，設(shè)計(jì)洪水位(P=1%)=， Q=12400 m3/s,校核洪水位（P= %）=，Q=17500 m 3/s。根據(jù)本工程的條件，應(yīng)采用Ⅱ級設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即水利樞紐永久性建筑物按百年一遇洪水設(shè)計(jì)，千年一遇洪水校核。考慮到上一級回龍地下電站交通洞的高程，要求本水庫設(shè)計(jì)洪水位也不應(yīng)超過 高程。 裝機(jī)容量的選擇東北地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷提高，現(xiàn)有電源特別是水電遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)負(fù)荷增長的需要。經(jīng)與東北電力局研究認(rèn)為，太平哨水電站將在負(fù)荷曲線的尖峰位置上工作，并應(yīng)適當(dāng)擔(dān)任一部分備用容量，為此，本電站的利用小時(shí)數(shù)不宜過高，可控制在 2500 小時(shí)左右或更低些，可結(jié)合機(jī)組選擇合理確定。 （最后確定太平哨水電站的裝機(jī)容量 N 為 16 萬 kW，保證出力 萬 kW，年發(fā)電量 億度，年利用小時(shí)數(shù) 2680 小時(shí)。特征水頭：最大水頭 ，最小水頭 ，設(shè)計(jì)水頭 ，加權(quán)平均水頭 ，發(fā)電機(jī)效率 98%。 ） 引水隧洞的洞徑選擇考慮到施工技術(shù)條件，引水洞洞徑不宜超過 12m，否則的話，可考慮采用兩條引水隧洞的方案，應(yīng)結(jié)合機(jī)組數(shù)的選擇合理確定。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8第 2 章 水輪機(jī)選型設(shè)計(jì) 機(jī)組臺數(shù)與單機(jī)容量的選擇 機(jī)組臺數(shù)選擇水電站總裝機(jī)容量等于機(jī)組臺數(shù)和單機(jī)容量的成積，在總裝機(jī)容量確定的情況下可以擬訂出不同的機(jī)組臺數(shù)方案，當(dāng)機(jī)組臺數(shù)不同時(shí)，則當(dāng)單機(jī)容量不同，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速也就不同。有時(shí)甚至水輪機(jī)的型號也回改變，從而影響水電站的工程投資、運(yùn)行效率、運(yùn)行條件以及產(chǎn)品供應(yīng)。因此，在選擇機(jī)組臺數(shù)時(shí)，應(yīng)從下列幾方面綜合考慮：機(jī)組臺數(shù)增多，單機(jī)容量減少，尺寸減小，制造及運(yùn)輸較易，這對制造能力和運(yùn)輸條件較差的地區(qū)有利的，但實(shí)際上說，用小機(jī)組時(shí)單位千瓦消耗的材料多，制造工作量大，所以華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9最好選用較大容量的機(jī)組。當(dāng)選用機(jī)組臺數(shù)較多時(shí)，不僅機(jī)組本身單位千瓦的造價(jià)多，而且相應(yīng)的閥門、管道、調(diào)速設(shè)備、輔助設(shè)備、電氣設(shè)備的套數(shù)增加，電氣結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，廠房平面尺寸增加，機(jī)組安裝，維護(hù)的工作量增加，因而水電站單位千瓦的投資將隨臺數(shù)的增加而增加，但采用小機(jī)組時(shí)，廠房的起重能力、安裝場地、機(jī)坑開挖量都可以縮減，因而有減小一些水電站的投資，在大多數(shù)情況下，機(jī)組臺數(shù)增多將增大投資。當(dāng)水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任基荷工作時(shí)，引用流量較固定，選擇機(jī)組臺數(shù)較少，可使水輪機(jī)在較長時(shí)間內(nèi)以最大工況運(yùn)行，使水電站保持較高的平均效率，當(dāng)水電站擔(dān)任系統(tǒng)尖峰負(fù)荷時(shí)，由于負(fù)荷經(jīng)常變化，而且幅度較大，為使每臺機(jī)組都可以高效率工作，需要更多的機(jī)組臺數(shù)。當(dāng)機(jī)組的臺數(shù)過多時(shí)，水電站的進(jìn)行方式激動靈活、易于調(diào)度、每臺機(jī)組的事故影響較小，檢修工作也比較容易安排，但運(yùn)行檢修、維護(hù)工作量及年運(yùn)行費(fèi)用和事故率將隨機(jī)組臺的增多而增加，因此機(jī)組的臺數(shù)不宜過多。上述各種因素是相互聯(lián)系而又相互對立的，不可能同時(shí)一一滿足，所以選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況擬定可能的機(jī)組臺數(shù)方案，進(jìn)一步分析比較。同時(shí)為了制造安裝運(yùn)行，維護(hù)及設(shè)備供應(yīng)的方便，在一個(gè)水電站內(nèi)應(yīng)盡可能選擇相同型號的機(jī)組，大中型水電站機(jī)組常采用擴(kuò)大單元信線，為了使電器主結(jié)線對稱。大多數(shù)情況下機(jī)組臺數(shù)用偶數(shù)。我國的建成的中型水電站一般采用 4—6 臺機(jī)組。本設(shè)計(jì)引水式水電站的總裝機(jī)容量為 16 萬 kW，屬中型水電站，由于上述各種因素，本設(shè)計(jì)擬選用 6,4 或 2 臺機(jī)組。對 6 臺，各方面費(fèi)用劇增，且維護(hù)，安裝均不易。對于 2 臺，臺數(shù)少，但機(jī)組尺寸增大，運(yùn)行不夠靈活，較難避開低效率區(qū)，使投資利用率減小。同時(shí)電站屬于梯級開發(fā)，擔(dān)任峰荷，不宜采用大尺寸機(jī)組。則，排除以上兩種方案，機(jī)組臺數(shù)選用4 臺。 機(jī)組單機(jī)容量選擇單機(jī)容量 N=16 萬247。4=4 萬 kW（滿足保證出力 萬 kW）華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10水輪機(jī)額定出力 N?=N247。98﹪=40000247。98﹪= 萬 kW 水輪機(jī)型號及裝置方式的選擇水輪機(jī)型號的選擇是在已知機(jī)組單機(jī)容量和各種特征水頭的情況下進(jìn)行的。本設(shè)計(jì)中，機(jī)組單機(jī)容量為 4 萬 kW（發(fā)電機(jī)） ，最大水頭 ，最小水頭 ，設(shè)計(jì)水頭 ，參照水輪機(jī)系列型譜選擇。 水輪機(jī)型號選擇水輪機(jī)型號的選擇中起主要作用的是水頭,本電站工作水頭范圍為 ～，根據(jù)水頭范圍從型譜中查得 ZZ440 型適應(yīng)水頭 20 ～40m ,HL240 型適應(yīng)水頭 25～45m 兩種型號均適用。軸流是指水流在導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間由徑向流動轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動，在轉(zhuǎn)輪區(qū)內(nèi)水流保持軸向流動?；炝魇侵杆鲝乃闹苓M(jìn)入轉(zhuǎn)輪，然后近似以軸向流出轉(zhuǎn)輪。將兩種機(jī)型作分析比較確定，選擇 HL240 型常用機(jī)型。 裝置方式的選擇在大中型水電站中,其水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組尺寸一般較大,安裝高程也較低,因此裝置方式多采用立軸式。它可使發(fā)電機(jī)的安裝高程較高不易受潮,機(jī)組的傳動效率較高而且水電站廠房的面積較小,因此本設(shè)計(jì)采用立軸式裝置。 水輪機(jī)參數(shù)計(jì)算HL240 型水輪機(jī)方案主要參數(shù)選擇（1）轉(zhuǎn)輪直徑 的計(jì)算查水電站表 4—2 和圖 4—4 得 HL240 型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量 =，效率 =%，由此可以初步假定原水輪機(jī)的單位流量= 3/s, 效率 =92%. 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11 （式 21）?2/339。?式中： ——水輪機(jī)標(biāo)稱直徑，m1 ——水輪機(jī)單位流量，m 3/s39。Q ——電站設(shè)計(jì)水頭，m rH ——水輪機(jī)額定出力，kW rN代入式中得 ..D???查水電站表如下表 21，采用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑 = m1D表 21 反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列 單位:cm25 30 35 (40) 42 50 60 71 (80) 84100 120 140 160 180 200 225 250 275 300330 380 410 450 500 550 600 650 700 750800 850 900 950 1000（2）轉(zhuǎn)速計(jì)算 （式 22）139。0DHn?式中： ——查水電站表 42，單位轉(zhuǎn)速采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 72 r/min39。1nH172。——采用設(shè)計(jì)水頭 mD1——采用選用的標(biāo)準(zhǔn)直徑 D1=所以，原式 = r/min 139。0Hn???計(jì)算出的水輪機(jī)轉(zhuǎn)速 n 也必須與相近的發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速(表 33)匹配，若 n 的計(jì)算值介于兩個(gè)同步轉(zhuǎn)速之間，則應(yīng)進(jìn)行方案比較后確定。一般來說，在保證水輪機(jī)處于高效率區(qū)工作的前提下，應(yīng)選用較大的同步轉(zhuǎn)速，以使機(jī)組具有較小的尺寸和重量。華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12查水電站表如下表 22 所示，采用與其接近的同步轉(zhuǎn)速 n= r/min表 22 磁極對數(shù) P 與同步轉(zhuǎn)速 n 關(guān)系表P 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14n() 1000 750 600 500 375 300 250 P 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34n() 150 125 100 P 36 38 40 42 44 46 48 50n() 79 75 60（3）效率及單位參數(shù)修正查水電站圖 44 可得 HL240 型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率 =%,模型?maxM轉(zhuǎn)輪直徑 D = ,1Mm=1(1 ) （式 23）?axax51MD =1() ==%則效率修正 = =%92%=%??maxaxM考慮模型與原型水輪機(jī)的質(zhì)量差異,常在 減去一個(gè)修正 =%,則 =%， =?????+ =%+%=% (與假設(shè)基本相同)M因?yàn)? = 1=%3%，所以不需要修正。則原39。1maxa39。01MMn????假定的 n= r/min, Q1′= m3/s, D1= 是正確的。（4）出力校核 （式 24??）式中：Q