【文章內(nèi)容簡介】 水輪機(jī)型號 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)說明書 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)葉相對分布圓直徑， ?D ； 計(jì)算水輪機(jī)導(dǎo)葉的最大開度 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所對應(yīng)的開度值，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)說明書 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)葉的最大可能開度 ka0 0 0 ? 式中： 0max—a 真機(jī)導(dǎo)葉的最大開度， 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)說明書 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 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)說明書 (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)說明書 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)說明書 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 = 通過上面兩個(gè)方案的對比， 方案一比方案二的開挖量大，成本高。故選用方案二，最終確定水輪機(jī)型號為 HL240/D41， 1D =2m， rn = min/r 。 確定水輪機(jī)的安裝高程 對立式機(jī)組： 02S bH? ? ? ? ?下裝 式中： —? 電站下游水位，已知： ? =； 18 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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)說明書 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)說明書 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