【文章內(nèi)容簡介】 頭、最小水頭和平均水頭對應的單位轉(zhuǎn)速 （ A） n= m in )/( a x1m i n11 rHnDn ???? m in )/( rHnDnpa???? m in)/( m i n1m a x11 rHnDn ???? (B)n= m in )/( ax1m in11 rHnDn ???? m in )/( rHnDnpa???? m in)/( m i n1m a x11 rHnDn ???? （二） D1=5m （ 1）、計算原型水輪機的效率 )(1)1(1 55110m a x ??????? DD MM?? Δη =η maxη m0== η =η m+Δη = （ 2）、同步轉(zhuǎn)速的選擇 《水輪機課本》P38 《水輪機課本》P36 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 姓名：周玉國 15 學號： 03022213 m in/ 32731110 rD Hnn p ???? 根據(jù)四分之一選擇法，選取 。 （ 3）、計算水輪機的運行范圍 n=最大水頭、最小水頭和平均水頭對應的單位轉(zhuǎn)速 m in )/( a x1m i n11 rHnDn ???? m in )/( rHnDnpa???? m in)/( m i n1m a x11 rHnDn ???? 各備選方案如下表： 型號 臺數(shù) 直徑 轉(zhuǎn)速 n11min n11p n11max 方案 HL240 2 1 7 2 3 75 3 4 4 4 5 4 5 79 6 HL260 2 7 60 7 3 75 8 4 9 4 10 4 5 11 表 12 備選方案列表 《水輪機課本》P38 《水輪機課本》P36 第三節(jié) 較優(yōu)方案選擇 一 、畫各方案工作范圍 在模型綜合特性曲線上畫出根據(jù)給定的特征水頭 Hmin、 Ha、 Hmax 以及另取兩個水頭 H H2 所對應的單位轉(zhuǎn)速 n11 和水輪機出力限制線相交。 在最小水頭下，水輪機不能發(fā)出額定出力，此時水輪機受到出力限制線的限～ 40m 水頭 150MW 石林水電站機電初步設計 16 制，所以不需要試算最小水頭下的 Q11。 在最大水頭和設計水頭下，用原型水輪機效率η計算出來的 Q11 和此水頭對應的 n11 的交點的模型水輪機效率加上修正值并不一定等于 η ，這就需要試算。 由 Q11ηT=Pr/=C ，假定一個 ηT ，由此公式計算出一個 Q11’,再由 Q11’ 和對應水頭的 N11 在圖上找到一點，并查出此點的 ηm, 將此 ηm 轉(zhuǎn)換成原型效率η T’ （按限制工況點效率誤差 Δη 計），此時可比較 ηT’ 和 ηT 是否相等，如果不等，則從新將 ηT’ 代入公式計算，重復前面的過程，直到計算值同假設值相等為止，為了減少試算次數(shù)，一般只要前面兩次單位流量相差值小于5%就認為可以了。 試算值列表如下： 平均水頭 Ha=32m 最大水頭 Hmax=40m Q11 η m Q11 η m 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六 方案七 方案八 方案九 方案十 方案十一 將兩個試算點連接起來，這樣由水輪機出力限制線、以及五個水頭所對應的單位轉(zhuǎn)速就圍成了各個方案的工作范圍。 二、初選較優(yōu)方案 根據(jù)前面擬定的各方案的工作范圍是否包含高效區(qū)，或者包含高效區(qū)的面積大??；設計水頭與平均水頭是否接近等原則來初選較優(yōu)方案。所列較優(yōu)方案如下：（表 1－ 4） 方案 臺數(shù) 直徑（ m） 轉(zhuǎn)速 (r/min) 轉(zhuǎn)輪型號 方案 I 4臺 HL240 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 姓名：周玉國 17 學號： 03022213 方案Ⅱ 3臺 75 HL260 方案Ⅲ 4臺 HL260 方案Ⅳ 4臺 HL260 各方案計算列表如下：（表 1－ 4） 方案一 最小 水頭 Ha= Hr= η m Q11m η T P(MW) η m Q11m η T P(MW) 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 0 0 方案六 0 0 方案七 0 0 方案八 0 0 方案九 0 0 方案十 0 0 方案十一 方案十二 方案十三 方案十四 平均水頭 Ha=32m 最大水頭 Hmax=32m η m Q11 η T P(MW) η m Q11m η T P(MW) 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六 方案七 0 00 方案八 0 0 ～ 40m 水頭 150MW 石林水電站機電初步設計 18 方案九 方案十 方案十一 方案十二 方案十三 方案十四 方案二 最小水頭 Ha= Hr= 方案一 0 方案二 0 0 方案三 0 0 方案四 0 0 方案五 0 0 0 0 方案六 0 0 0 0 方案七 0 0 0 0 方案八 0 0 0 0 方案九 0 0 方案十 0 0 方案十一 0 0 方案十二 0 方案十三 方案十四 平均水頭 Ha=32m 最大水頭 Hmax=40m η m Q11 η T P(MW) η m Q11 η T P(MW) 方案一 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六 方案七 0 0 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 姓名：周玉國 19 學號： 03022213 方案八 0 0 方案九 方案十 方案十一 方案十二 方案十三 方案十四 方案三 最小水頭 Ha= Hr= η m Q11 η T P(MW) η m Q11 η T P(MW) 方案一 0 0 0 0 方案二 0 0 0 0 方案三 0 0 方案四 0 0 方案五 0 0 方案六 0 0 方案七 0 0 0 0 方案八 0 0 0 0 方案九 0 0 方案十 0 0 方案十一 0 0 方案十二 0 0 方案十三 0 0 方案十四 0 0 平均水頭 Ha=32m 最大水頭 Hmax=40m ηm Q11 η T P(MW) η m Q11 η T P(MW) 方案一 0 0 0 0 方案二 方案三 方案四 方案五 ～ 40m 水頭 150MW 石林水電站機電初步設計 20 方案六 0 0 方案七 0 0 方案八 0 0 方案九 0 0 方案十 方案十一 方案十二 方案十三 方案十四 0 0 0 0 方案四 最小水頭 Ha= Hr= η m Q11 η T P(MW) η m Q11 η T P(MW) 方案一 0 0 0 0 方案二 方案三 方案四 方案五 方案六 0 0 方案七 0 0 方案八 0 0 方案九 0 0 方案十 0 0 方案十一 方案十二 方案十三 方案十四 0 0 平均水頭 Ha=32m 最大水頭 Hmax=40m η m Q11 η T P(MW) η m Q11 η T P(MW) 方案一 0 0 0 0 方案二 方案三 方案四 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 姓名：周玉國 21 學號： 03022213 方案五 0 0 方案六 0 0 方案七 0 0 方案八 0 0 方案九 0 0 方案十 0 0 方案十一 方案十二 方案十三 方案十四 0 0 0 0 第四節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟指標計算 一．動能經(jīng)濟指標 根據(jù)運轉(zhuǎn)特性曲線，求各方案的平均效率 繪制轉(zhuǎn)輪運轉(zhuǎn)綜合特性曲線和等效率曲線的繪制： （ 1）在水輪機工作水頭范圍（ Hmin～ Hmax）內(nèi)取 5 個水頭對應的單位轉(zhuǎn)速 n11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點，根據(jù)交點處的 Q11和 ηm 計算出原型水輪機的效率η和出力 P具體結(jié)果見附表 1。 （ 2）將各點的 H、 P 值繪在坐標圖上，將各點連成光滑曲線，即為某 η 的效率值。 （ 3）繪制出力限制線。在 Hmin～ Hr 之間出力限制線一般由模型綜合特性曲線的 95%出力限制線換算而得。各方案的曲線見附圖 11至 13。 （ 4）根據(jù)所繪制的運轉(zhuǎn)特性曲線計算各方案的平均效率 方案 1 ～ 40m 水頭 150MW 石林水電站機電初步設計 22 P (M W )H (m )熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 姓名：周玉國 23 學號： 03022213 利用面積法求各方案的平均效率 ： ?? ???AAa 221 ??? 式中η η 2 為特性曲線上相鄰等效率線上的效率值， A 為兩相鄰效率線之間的面積。具體計算表見附表 2，結(jié)果如下：（表 1－ 5） 方案 I Ⅱ Ⅲ Ⅳ 平均效率 ～ 40m 水頭 150MW 石林水電站機電初步設計 24 二．機電設備投資和耗鋼量 (一 )、水力機械部分 由前選型計算可知選擇水輪機為 HL180和 HL200,根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑 ,估算各種方案的水輪機的重量 : （表 1－ 6） 方案 臺數(shù) 直徑(m) 單重（ t/臺） 總重(t) 單價 (萬元/t) 總價 (萬元 Ⅰ 4 430 1720 6020 Ⅱ 3 560 1680 5880