【導讀】設計以及電氣一次部分設計。根據(jù)模型綜合特性曲線選出3個較優(yōu)方案，再進行經濟技術比較及平均效率的計算，最終選出的最優(yōu)方案水輪機型號為HL260/D74，兩臺機組，轉輪直徑，轉。計算最優(yōu)方案進出水流道的主要尺寸及廠房的主要尺寸，繪制。調節(jié)保證計算首先選取導葉直線關閉時間，暫取7s。對設計水頭和最高水頭甩全負荷兩種。徑600mm，調速器為DT—150，油壓裝置為YZ—8。檢修排水、滲漏排水四部分。氣系統(tǒng)主要對廠內高壓和低壓氣系統(tǒng)進行計算，并選擇相應儲氣。罐和空氣壓縮機。主接線設計包括對發(fā)電機電壓側、送電電壓側、近區(qū)負荷側及廠用自用電。并擬定短路點進行短路電流的計算，選擇配套的電氣設備。機電壓直配架空線供近區(qū)負荷，按過電壓保護的要求進行校核。輪機及水輪機調節(jié)等專業(yè)課知識，在設計過程中培養(yǎng)了我獨立分析問題及解決問題的綜合能力。

　　

【正文】 : 當 n=， 由 n10′ =′ =《型譜新轉輪性能曲線及流道尺寸匯編》 HL260/D74 得設計工況點的導葉開度 a0M=23mm，由 35 頁飛逸特性曲線查得 n1p=143r/min。 m i n/ 5 681 4 31m a x11 rDHnn RR ???? 當 n=， m i n/ 5 4 681 4 21m a x11 rDHnn RR ???? 設計工況下的單位流量 RQ11 ： 當 n=smHDPQrrR / 111?????? ?m in )/( rHrnDn r ???? 水輪機設計流量 rQ 的計算 : smHDr rr / 322111 ????? 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 25 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。計算水輪機的運行范圍 最大水頭、最小水頭和平均水頭對應的單位轉速 m in )/( 8 7m in1m a x11 rHnDn ???? m in )/( rHnDnpa???? m in)/( 7m a x1m i n11 rHnDn ???? 當 n=smHDPQrrR / 111?????? ?m in )/( rHrnDn r ???? 水輪機設計流量 rQ 的計算 : smHDr rr / 322111 ????? 計算水輪機的運行范圍 最大水頭、最小水頭和平均水頭對應的單位轉速 m in )/( in1m a x11 rHnDn ???? m in )/( rHnDnpa???? m in )/( 14m a x1m i n11 rHnDn ???? 四、各方案列表如下 38~68m 水頭 150MW 水電站水電站設計 26 表 1— 3 各方案主要參數(shù)表 臺數(shù) 轉輪直徑 D1(m) 轉速 n(r/min) n11min (r/min) n11a (r/min) n11max (r/min) Q11r m3/s 2 2 125 2 150 2 3 3 75 3 3 150 4 3 4 3 78 較優(yōu)方案選擇 初選較優(yōu)方案 在模型綜合特性曲線上畫出 n11min、 n11a、 n11max三條線，按照以下原則選出較優(yōu)方案。 原則： （ 1）、 Ha對應的 n11a 是否穿過了高效率區(qū)的中性點，即計算值 n11a應與模型最優(yōu)單位轉速n110較接近。 （ 2）、 n11min～ n11max的范圍應該包括水輪機的最優(yōu)效率區(qū)，而且包含的高效率區(qū)的面積要大。 （ 3）、盡可能使計算值 Q11r接近出力限制線上的數(shù)值或推薦使用值。 所列較優(yōu)方案如下： 方案一： 2/（ HL260/D74） 方案二： 2/（ HL260/D74） 方案三： 4/3m/（ HL260/D74） 技術經濟指標計算 動能經濟指標 根據(jù)運轉特性曲線，求各方案的平均效率。 繪制水輪機運轉特性曲線 等效率曲線的繪制： A． 在水輪機工作水頭范圍（ Hmin～ Hmax）內取 4 個水頭值，計算各水頭對應的單位熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 27 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。轉速 N11，以各 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η m計算出原型水輪機的效率η和出力 P 具體結果見 附 表 1。 然后對每個水頭值作等效率曲線。 B． 在曲線η =f（ P）上過某效率值水平線與曲線相交，記下各點 P、 H 值。 C． 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。 D． 繪制出力限制線。在 Hr～ Hmax 之間，是一條 P=Pr 的直線。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 1。 根據(jù)所繪制的運轉特性曲線計算各方案的平均效率 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。具體結果 見附表 2。 機電設備投資和耗鋼量 （一）、水力機械部分 A 、水輪機 水輪機總重量指不包括調速器、油壓裝置和其他輔助設備的水輪機整體重量。由《水力機械》 139 頁圖 2— 55，曲線 2—— 混流式焊接蝸殼或 H150m。估算各種方案的水輪機的重量 : 方案一 ,Z=2 臺 ,D1=,G=340t,總重 340 2=680t,總價 680 =2380 萬元； 方案二 ,Z=2 臺 ,D1=,G=380t,總重 380 2=760t,總價 760 =2660 萬元； 方 案三 ,Z=4 臺 ,D1=3m,G=167t,總重 167 4=668t,總價 668 =2338 萬元； B、調速器 按一臺 80萬元來考慮，故各方案總價估算如下： 方案一 總價 30 2=60萬元 方案二 總價 30 2=60萬元 方案三 總價 30 4=120萬元 C、 起重設備 起重機的重量由原始資料 P59頁查得的系數(shù)乘以裝機容量，然后乘以單價得到投資，計算過程如下： 方案一 系數(shù) 重量 3 ??? 總價 =? = 萬元 38~68m 水頭 150MW 水電站水電站設計 28 方案二 系數(shù) 重量 6 ??? 總價 =? = 萬元 方案三 系數(shù) 重量 5915 ??? 總價 = 萬元 D、 輔助設備部分 輔助設備投資 =k%（水輪機 +調速器） 查原始資料匯編 59頁可得各方案的 k值：估算分別為： 方案一 Pg= 萬 KW k=% 總價為： %（ 2380+60） = 萬元 方案二 Pg= KW k=% 總價為： %（ 2660+60） = 萬元 方案三 Pg= 萬 KW k=% 總價為： %（ 2338+120） = 萬元 E 、設備安裝運行費 安裝設備運輸費 =κ %設備總價 查原始資料匯編可得各方案的κ值，故有： 方案一： 總價為： %（ 2380+60++） = 萬元 方案二： 總價為： %（ 2660+60++） = 萬元 方案三： 總價為： %（ 2338+120++） = 萬元 （二）、電氣部分 A 、水輪發(fā)電機 查 《電氣一次》 P183 3 2)(nnGF NSKG ? （ t）計算， 上式中： KG—— 估算系數(shù)，懸式機組范圍為 8～ 10，傘式機組 7～ 9，水內冷取 ～ 7； Nn—— 額定轉速（ r/min）； Sn—— 視在功率（ KW）； GF—— 發(fā)電機重量（ t）。 當發(fā)電機額定轉速大于 150r/min 時，采用懸式機組 KG =9； 當發(fā)電機額定轉速小于 150 r/min 時，采用傘式機組 KG =7～ 9。 估算各方案發(fā)電機的重量： 方案一 Nn=,Pr=76531KW，查《水力機械》 cosψ = 則： 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 29 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 )( 0 6) 3 6( 7 6 5 3 18 3 22 tGF ???? 總重： G 總 =2GF=2 = 總價為 2＝ (萬元 ) 方案二 Nn=125r/min,Pr=76531 KW， cosψ =，則： )()( 7 6 5 3 18 3 22 tGF ???? 總重： G 總 =2GF= 總價為 2＝ (萬元 ) 方案三 Nn=,Pr=38265KW，查《水力機械》 cosψ = 則： )( 4 7) 8 7( 3 8 2 6 59 3 22 tGF ???? 總重： G 總 =4GF= 總價為 4＝ (萬元 ) B、變壓器 《電氣一次》 217 頁圖 5— 26鋁線變壓器容量與重量的關系曲線， 220KV 雙線圈。 方案一 SF=150/2*=,Z=2 臺 總重： 110 2=220t 總價為： 220 5=1100 萬元 方案二 SF=150/2*= Z=2臺 總重： 110 2=220t 總價為： 220 5=1100 萬元 方案三 SF=150/4*=,Z=4 臺 總重： 74 4=296t 總價為： 296 5=1480 萬元 C、 開關設備 根據(jù)《動力設備手冊》表 1021 推薦值，在初步設計時開關單價按 100 萬元 /臺計算，每臺機組設有一臺開關，由此計算各方案開關設備投資如下： 方案一 總價 5 4=20（萬元） 方案二 總價 5 4=20（萬元） 方案三 總價 5 8=40（萬元） D、 電氣自動化設備 根據(jù)《設計任務書》第 2 頁所述，估算時以發(fā)電機、變壓器和開關設備總價的 10%計算。計算結果如下： 方案一 總價為： 10%（ 2380+1100+20） = 萬元 方案二 總價為： 10%（ 2660+1100+20） = 萬元 方案三總價為： 10%（ 2338+1480+40） = 萬元 E、電氣部分運輸費 38~68m 水頭 150MW 水電站水電站設計 30 根據(jù)《設計任務書》第 2 頁所述，估算時以發(fā)電機、變壓器。開關設備總價和電氣自動化設備的κ %計算 方案一 總價為： %（ 2380+1100+20+） = 萬元 方案二 總價為： %（ 2660+1100+20+） = 萬元 方案三 總價為： %（ 2338+1480+40+） = 萬元 最優(yōu)方 案選擇 水力機械投資估算表 方案 一 二 三 水輪機單重（噸 /臺） 340 380 167 水輪機總重（噸） 680 760 668 水輪機單價（萬元 /噸） 水輪機總價（萬元） 2380 2660 2338 調速器單價（萬元 /臺） 30 30 30 調速器總價（萬元） 60 60 120 起重機重量（噸） 起重機單價（萬元 /噸） 起重機總價（萬元） 輔助設備投資（萬元） 安裝運輸費（萬元） 總投資（萬元） 總耗鋼量（噸） 單位千瓦投資（元 /千瓦） 單位千瓦耗鋼量（公斤 /千瓦） 電氣部分投資估算表 熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設計 31 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。方案 Ⅰ Ⅱ Ⅳ 發(fā)電機單重 (噸 /臺 ) 發(fā)電機總重 (噸 ) 發(fā)電機單價 (萬元 /噸 ) 4 4 4 發(fā)電機總價 (萬元 ) 變壓器和開關總價 (萬元 ) 1120 1120 1520 自動化設備總價 (萬元 ) 設備安裝運輸費 (萬元 ) 總計 (萬元 ) 單位千瓦投資 (元 /千瓦 ) 單位千瓦耗鋼量 (公斤 /千瓦 ) 最優(yōu)方案的選擇 水輪機方案比較綜合表 Ⅰ Ⅱ Ⅳ 最大水頭 Hmax(米 ) 68 68 68 最小水頭 Hmin(米 ) 38 38 38 平均水頭 Hp(米 ) 55 55 55 裝機容量 Ny(萬千瓦 ) 15 15 15 水輪機型號 HL260 /D74 HL260 /D74 HL260 /D74 單機容量 N(千瓦 ) 機組臺數(shù) 2 2 4 轉輪直徑 D1(米 ) 3 機組轉數(shù) (轉 /分 ) 125 計算水頭 (米 ) 水輪機平均效率 % % % 模型最高效率時的 n39。1 80 80 79 總投資 (萬元 ) 單位千瓦投資 (元 /千瓦 ) 總耗鋼量 (噸 ) 單位千瓦耗鋼量 (噸 /千瓦 ) 比較結果 最優(yōu) 由以上表格可知，方案 Ⅰ 的投資最小，單位千瓦投資最小，耗鋼量也是距中，平均效率最高，故采用方案 Ⅰ 作為最優(yōu)方案。 38~68m 水頭 150MW 水電站水電站設計 32 最優(yōu)方案吸出高度 sH 的計算 設計水頭 mHr ? ，設計水頭對應的單位轉速 n11r=?M? 則 ?T? 由試算結果， smQ r / 311 ?