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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(jì)-水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-01-08 18:37 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水輪機(jī)型號(hào) 轉(zhuǎn)輪直徑 D1( cm) 轉(zhuǎn)速 rn ( /min)r 11minn ( /min)r 11maxn ( /min)r HL260/D74 180 375 HL240/D41 200 12 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 兩方案的工作范圍及真實(shí)工況點(diǎn) B如下: n 1187. 81(r/ min )79. 905%功 率限制線O n8 5 . 6( r / m i n )7 5 . 4 B ( 9 8 0 , 7 9 . 5 )5 % 功率限制線O 圖 HL260/D74 1D =, rn =375 min/r 圖 HL240/D41 1D =2m, rn = min/r 綜上兩種方案的工作范圍和真實(shí)工況點(diǎn) B 的檢查, HL240/D41 的真實(shí)工況點(diǎn)更接近高效區(qū) 。 確定水輪機(jī)導(dǎo)葉的最大可能開(kāi)度 確定真機(jī)的導(dǎo)葉分布直徑 D0 由真機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 1D ,查得非對(duì)稱導(dǎo)葉葉形斷面尺寸系列表,知 D0。 計(jì)算模型機(jī)的導(dǎo)葉分布直徑 D0m mm DDD 100 ? 式中: 0D — 導(dǎo)葉相對(duì)分布圓直徑, ?D ; 計(jì)算水輪機(jī)導(dǎo)葉的最大開(kāi)度 max0a 模型機(jī)和真機(jī)保持幾何相似 , 可按 進(jìn)行 相似換算 : 000 m a x 0 m a x00 ()mmmDZa a m mDZ? , 式中: 00, mDD — 分別 為真機(jī)、模型機(jī)的導(dǎo)葉分布直徑; 0max —ma , 模機(jī)在相似工況下的最大開(kāi)度,在模型轉(zhuǎn)輪綜合特征曲線上,找到點(diǎn)1, 1,( 39。 , 39。 )mr mrnQ所對(duì)應(yīng)的開(kāi)度值,可得 0max mm?, 。 00—mZZ, 分別為真機(jī)、模型機(jī)的導(dǎo)葉數(shù)目,由中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表知: 0 24mZ ? ;由非對(duì)稱導(dǎo)葉葉形斷面尺寸系列表可知: 0 16Z? 。 13 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 計(jì)算得: HL260/D74 : 000 m a x 0 m a x00 ()mmmDZa a m mDZ? , 97164 06 242 ?? ??? mm HL240/D41: 000 m a x 0 m a x00 ()mmmDZa a m mDZ? , 2 20214 06 242 30 ?? ??? mm 計(jì)算水輪機(jī)導(dǎo)葉的最大可能開(kāi)度 ka0 0 0 ? 式中: 0max—a 真機(jī)導(dǎo)葉的最大開(kāi)度, 計(jì)算得: HL260/D74: ka0 =207mm; HL240/D41: ka0 =231mm。 計(jì)算水輪機(jī)額定流量 Qr 水輪機(jī)額定流量 Qr: rQ H ?? 式中: FP —— 水輪機(jī)的軸功率, kW; rH —— 設(shè)計(jì)水頭, m; t?——設(shè)計(jì)工況點(diǎn) B 點(diǎn)的真機(jī)效率。 方案一計(jì)算得: HL260/D74: ka0 =207mm; Qr=179。/s , ???? plvqQZQ m179。/s 方案二計(jì)算得: HL240/D41: ka0 =231mm, Qr=179。/s , ???? plvqQZQ m179。/s 式中: Z ——機(jī)組臺(tái)數(shù),本 次 設(shè)計(jì)中為 2 臺(tái)。 pivq, ——電站引用流量, pivq, =79m179。/s。 所以,兩個(gè)方案設(shè)計(jì)流量均滿足要求。 確定水輪機(jī)允許吸出高度 sH 14 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 水輪機(jī)的吸出高度 計(jì)算時(shí)可選擇 Hmin 、 Hr、 Hmax等若干水頭分別計(jì)算 sH ,從中選擇一個(gè)最小值作為允許吸出高度,本次設(shè)計(jì)計(jì)算 ?H m, ?rH m, ?H m, ?H m下的 sH ,選擇最小值作為水輪機(jī)的允許吸出高度。 水輪機(jī)允許吸 出高度 sH 按下式計(jì)算: HH s )( ?? ?????? 900/10 式中: ▽ ——水電站水輪機(jī)安裝海拔高度, m; σ ——各水頭下的工況點(diǎn)的空蝕系數(shù); Δσ——空蝕系數(shù)的修正值; 在進(jìn)行各水頭的工況點(diǎn)空蝕系數(shù)查找時(shí),需作輔助曲線 )39。(39。 11 tt QfP ? ,為此列表計(jì)算,結(jié)果見(jiàn) 表 ,并得出各水頭下的輔助曲線。且在各水頭下, 3/221139。 it HDPP ? 為已知,從輔助曲 線上即可找到該水頭下發(fā)出的額定功率的工況點(diǎn),從而得出其空蝕系數(shù)。 方案一: HL260/D74: 1D =, n=375 min/r 表 HL260/D74 各水頭下的輔助曲線 P1t=f(Q’1t)表 Hi Hi= Hi= n,1t=nD1/ iH n,1m=n,1tΔn,1 Δσ ηm(%) ηt(%) Qt( m179。/s) P1t( kW) ηm ηt Qt( m179。/s) P1t( kW) 1 2 3 4 Hi Hi= Hi= n,1t=nD1/ iH n,1m=n,1tΔn,1 Δσ ηm(%) ηt(%) Qt( m179。/s) P1t( kW) ηm(%) ηt(%) Qt( m179。/s) P1t( kW) 1 2 3 15 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (a) H1= (b) H2= (c) H3= (d) H4= 圖 HL260/D74P1t=f(Q’1t)輔助曲線 方案二: HL240/D41: 1D =2m, rn = min/r 表 HL240/D41 較大 水頭下的輔助曲線 P1t=f(Q’1t)表 Hi Hi= Hi= n,1t=nD1/ iH n,1m=n,1tΔn,1 Δσ ηm(%) ηt(%) Qt( m179。/s) P1t( kW) ηm(%) ηt(%) Qt( m179。/s) P1t( kW) 1 2 3 4 5 表 HL240/D41 較小 水頭下的輔助曲線 P1t=f(Q’1t)表 16 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) Hi Hi= Hi= n,1t=nD1/ iH n,1m=n,1tΔn,1 Δσ ηm(%) ηt(%) Qt( m179。/s) P1t( kW) ηm(%) ηt(%) Qt( m179。/s) P1t( kW) 1 2 3 4 5 (a)H1= (b)H2= (c) H3= (d) H4= 圖 HL240/D41 輔助曲線 P1t=f(Q’1t) 17 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 各水頭下的 P1t=f(Q’1t)曲線,再根據(jù)2/3139。,1 rtr HD PP ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 值查出對(duì)應(yīng)的單位流量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,再將各水頭下單位流量的和對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速值查出綜合效率特性曲線,依次得出各空蝕系數(shù) ,空蝕系數(shù)修正值經(jīng)查《水輪機(jī)》取值為 : 方案一: HL260/D74: 1D =, rn =375 min/r 1?? , 2?? , 3?? , 4?? 在各水頭下,計(jì)算水輪機(jī)的吸出高度 sH ,見(jiàn)表 。 表 水輪機(jī)吸出高度 sH iH ( m) ?H m ?H m ?rH m ?H m σ sH (m) 故 sH = mini}{ sH = 方案二: HL240/D41: 1D =2m, rn = min/r 1?? , 2?? , 3?? , 4?? 在各水頭下, 計(jì)算水輪機(jī)的吸出高度 sH ,見(jiàn)表 。 表 水輪機(jī)吸出高度 Hs iH ( m) ?H m ?rH m ?H m ?H m σ sH (m) 故 sH = mini}{ sH = 通過(guò)上面兩個(gè)方案的對(duì)比, 方案一比方案二的開(kāi)挖量大,成本高。故選用方案二,最終確定水輪機(jī)型號(hào)為 HL240/D41, 1D =2m, rn = min/r 。 確定水輪機(jī)的安裝高程 對(duì)立式機(jī)組: 02S bH? ? ? ? ?下裝 式中: —? 電站下游水位,已知: ? =; 18 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) Hs—— 水輪機(jī)允許吸出高度, Hs=; b0—— 導(dǎo)葉高度。 Dbb o?0 式中: ob —— 導(dǎo)葉的相對(duì)高度,由中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表可知: ob =。 計(jì)算得: ?裝 =。 計(jì)算水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速 混流式水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為: m a x111( / m in )RR Hn n rD? 式中 : —Rn 原型機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速; 11 —Rn 模型機(jī)最大可能開(kāi)度的單位飛逸轉(zhuǎn)速,由中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表,可知: 11Rn =; max—H 最大水頭, maxH =。 計(jì)算得, Rn =。 計(jì)算軸向水推力 ocP 對(duì)于混流式水輪機(jī): 21 m ax4ocP k D H?? 式中: —ocP 軸向水推力, tf( 1tf=); 1—D 轉(zhuǎn)輪直徑, 1D =2m; —k 軸向水推力系數(shù),由中小型混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表,可知: k =。 計(jì)算得: tfPoc ? 。 估算水輪機(jī)的質(zhì)量 G 水輪機(jī)的質(zhì)量 G(不包括調(diào)速器、油壓設(shè)備及其他的輔助設(shè)備時(shí))可按下式計(jì)算: 1abG kD H? 19 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 式中: G— 水輪機(jī)質(zhì)量, t; H— 水頭,取 H= Hmax=; k— 系數(shù),由混流式水輪機(jī)的 ,abk 值表,查得: k=; a— 與直徑 1D 有關(guān)的指數(shù),查得混流式水輪機(jī)的 ,abk 值表,查得:a =; b— 與水頭有關(guān)的指數(shù),查混流式水輪機(jī)的 ,abk 值表,查得: b= 計(jì)算得: G=。 繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特 性曲線 在 min max~HH內(nèi)取 5 個(gè)水頭,并計(jì)算各個(gè)水頭對(duì)應(yīng)的模型單位轉(zhuǎn)速 11mn ,其計(jì)算公式為: 11 1 ( ) 1 1miinDnnH? ? ? 式中: Hi — Hmin~Hmax內(nèi)取的 5 個(gè)水頭,包括 m ax m in ,p j rH H H H, , 及一個(gè)任意水頭; 139。n? —單位轉(zhuǎn)速修正值, 139。n? =0。 Hmax= 加權(quán)平均水頭: Hpj= 最小工作水頭: Hmin= 設(shè)計(jì)工作水頭: Hr= 當(dāng) H1=Hmax=: 11m(1) /minnr? ; 當(dāng) H2=Hr=, 計(jì)算得: 11m(2) /min? ; 當(dāng) H3=Hpj=,計(jì)算得: 11m(3) /minnr? ; 當(dāng) H4=65m,計(jì)算得: 11m(5) /minnr? ; 當(dāng) H5=Hmin=,計(jì)算得: =。 繪制各水頭 H 下, ()fN?? 工作特性曲線 11()min 的水平線,取該水平線與各等效率線的交點(diǎn),讀出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 11,mQ? ,并將數(shù)據(jù)記入表 。 11m(6) ? 20 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 表 HL240/D41 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線計(jì)算表 Hi Hi= Hi= n,1t=nrD1/ iH n,1m=n,1tΔn,1 工作特性曲線tm? ? ?? ?? P= 2 3/211 ttQ D H? m? t? 11t
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