【導(dǎo)讀】bN，利用小時(shí)數(shù)：h2225. 按我國水輪機(jī)的型譜推薦的設(shè)計(jì)水頭與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系，根據(jù)原始資料，適合此水頭范圍的水輪機(jī)類型有軸流式和混流式。最廣泛的水輪機(jī)之一。根據(jù)表本電站水頭變化范圍mH~?查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)—水力機(jī)械》。選擇適合的水輪機(jī)有244/260AHL、503JK和500ZZ。三個(gè)水輪機(jī)參數(shù)如下：。因?yàn)樵O(shè)計(jì)電站是無調(diào)節(jié)電站，所以工作容量等于保證出力MW35?選用混流式機(jī)組的單機(jī)容量不得超過?,對(duì)應(yīng)的模型效率??，暫取效率修正值。偏小，難于保證設(shè)計(jì)水頭下發(fā)生額定出力；若取又太大，不經(jīng)濟(jì)。由244/260AHL轉(zhuǎn)輪技術(shù)資料提供查得min/r80n110?maxH、rH、avH是以發(fā)電機(jī)出力為限制，采用逼近法找到單位流量和相應(yīng)的效率。允許吸出高度，以其中的最小值作為最大允許吸出高度。為此，進(jìn)行如下計(jì)算。本方案裝機(jī)4臺(tái)，流量)/(238QQ3rsm??

　　

【正文】 244/260 AHL 和 500ZZ 直徑較小，同步轉(zhuǎn)速較好，能量指標(biāo)較好，但吸出高度過小，空化性能比較不好 （ 3）、 244/260 AHL 較 503JK 和 500ZZ 吸出高度大，空化性能好，但同步轉(zhuǎn)速低。 （ 4）、 244/260 AHL 的效率高， 503JK 的最高效率比 500ZZ 大，但平均效率和額定效率略低與 500ZZ 。 經(jīng)濟(jì)比較： （ 1）、從設(shè)備投資表中可以看出， 4 臺(tái)機(jī)組的單位千瓦投資和千瓦耗材量均小于五臺(tái)機(jī)組的單位千瓦投資和千瓦耗材量。 （ 2）、方案Ⅱ較方案Ⅰ和方案Ⅱ來看，單位千瓦投資和千瓦耗材量最小。 綜合比較 考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，選擇方案Ⅱ?yàn)樽顑?yōu)方案，方案Ⅱ投資最小 ,平均效率較高 ,能量性能好 ，且運(yùn)行穩(wěn)定，故采用方案 Ⅱ 作為最優(yōu)方案。 見下表： 項(xiàng)目 推薦最優(yōu)方案 最大水頭 )(max mH 最小水頭 )(min mH 平均水頭 )(mHav 裝機(jī)容量 )(MW 200 機(jī)組臺(tái)數(shù) 4 單機(jī)容量 )(MW 50 水輪機(jī)型號(hào) JK503LH540 水輪機(jī)額定出力 rN )(MW 轉(zhuǎn)輪直徑 )(1mD 機(jī)組轉(zhuǎn)速 min)/(rnN 125 額定流量 )/( 3 smQr 247 水輪機(jī)額定效率 r? % 額定點(diǎn)單位轉(zhuǎn)速 39。1n 140 額定點(diǎn)單位流量 39。1Q 額定點(diǎn)比轉(zhuǎn)速 sn 477 吸出高度 sH 機(jī)電設(shè)備部分投資（萬元） 16036 28 28 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計(jì) 、運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制 、運(yùn)行特性曲線的計(jì)算 轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)具有雙重調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，一般在協(xié)連方式下運(yùn)行，水輪機(jī)效率的修正采用非等值修正發(fā)。 對(duì)轉(zhuǎn)輪葉片的每一個(gè)安裝角 ? 求出一個(gè)效率修正值 )(??? 。若各 ? 角下模型水輪機(jī)的最高效率為 )(0??M ，原型水輪機(jī)的各 ? 角下的最高效率值 )(0??T ，則有： ? ? ???????? ???? 1051100 )(11)(TMTMMT HHDD???? )()()( 00 ?????? MT ??? 效率修正表如下： φ 5186。 0186。 5186。 10186。 15186。 20186。 25186。 ????φ?? H ????φ?? ???φ?? H ????φ?? ???φ?? H ????φ?? ???φ?? H ????φ?? ???φ?? 在 maxmin ~HH 間取若干水頭，計(jì)算個(gè)水頭對(duì)應(yīng)的 Mn11 ，過個(gè) Mn11 作水平線與轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)模型綜合特性曲線的各等 ? 角相交，找到各交點(diǎn)的 MQ11 ， M? 值。把 M? 修正為 T? ， )()( ????? ??? MT ，并計(jì)算各點(diǎn)出力 P 。 運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計(jì)算表格 計(jì)算表見附表 1。 、運(yùn)行特性曲線 見附圖 1。 29 29 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計(jì) 、水輪機(jī)進(jìn)、出水流道的計(jì)算 、混凝土蝸殼的水力計(jì)算 mH 40? ，所以選擇混凝土蝸殼 進(jìn)口斷面的計(jì)算 查 JK503 水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪試驗(yàn)流道參數(shù)知混凝土蝸殼包角 ??1800? 混凝土蝸殼的進(jìn)口斷面流量為： 00 ??????? r ? 式中 rQ 水輪機(jī)額定流量， sm/3 。 進(jìn)口斷 面面積為： 000 VQF? 式中 0V 進(jìn)口斷面平均流速。 進(jìn)口斷面平均流速對(duì)于蝸殼內(nèi)水力損失的大小和蝸殼平面尺寸都有很大影響，根據(jù)額定水頭 mHr ? 查《水電站設(shè)計(jì)手冊(cè) —— 水力機(jī)械》混凝土蝸殼進(jìn)口流速與 水頭的關(guān)系曲線確定進(jìn)口斷面平均流速 )/(40 smV ? 。則進(jìn)口斷面面積)(8 23 2020 mVQF ??? 進(jìn)口斷面尺寸的選擇 當(dāng) 0?m 或 0?n 時(shí)，取取比值 ~?ab ； 當(dāng) 0?m 和 0?n 時(shí)，若 nm? ，取比值 ~)( ?? anb ；若 nm? ，取比值~)( ?? amb ，此時(shí)比值 abnmab /)(/ 0??? 應(yīng)不大于 ~ 。當(dāng)需要縮小機(jī)組間距時(shí)取較大值。 查 JK503 模型轉(zhuǎn)輪流道單線圖知 10 Db ? ，混凝土蝸殼的斷面形狀采用 nm? 的”“ T 形斷面。選擇蝸殼近出口斷面的尺寸應(yīng)盡量縮小機(jī)組段的間距，選用 )( ??anb ， bnm ????ab 角度 ? 在 ?? 30~20 ，取 ??30? 當(dāng) nm? 時(shí)，角 ??? 20~10? ， ??19? 。 聯(lián)立方程 ???????????? bnm)(0anb 經(jīng)過試算取 )4( ma? ，則 )( mb? ， )( mm? ， )( mn? 。 對(duì)于中間斷面的計(jì)算，按直線規(guī)律變化計(jì)算如下： aamm ii ?； aann ii ?。 30 30 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計(jì) 則：?????????????????????? ???????? ???????????iiaiaaiaiaiaiiaiaibairimnrnrrmrmrarmnrarnrraBkQ???????c o st a n1lnc o st a n1lnt a nlnt a nlnln360 0 則計(jì)算結(jié)果為： 斷面號(hào) ai mi ni φi Qi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 、尾水管的選型設(shè)計(jì) 尾水管選擇 尾水管有直錐型和彎肘型兩種，除貫流式水輪機(jī)外，大中型反擊式水輪機(jī)均采用彎肘型。所以選彎肘型尾水管 尾水管相關(guān)尺寸的確定 依據(jù) 503JK 轉(zhuǎn)輪流道單線圖：知尾水管尺寸如下表所示： 31 31 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計(jì) 1hD 1LD 51BD 41DD 41hD 61hD 11LD 51hD 肘管形式 標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管 進(jìn)口錐管 對(duì)于 轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)進(jìn)口錐管的半錐角 ? 取 00 108 ??? ，取 09?? 出口擴(kuò)散段 查 503JK 轉(zhuǎn)輪流道單線圖 ，出口擴(kuò)散段采用矩形斷面，出口寬度 5B 與肘管出口寬度相等，頂板高度為 mD 1 ? 。 32 32 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計(jì) 、調(diào)速器與油壓裝置的型號(hào)和主要參數(shù) 調(diào)速器的工作容量選擇 中、小型調(diào)速器接力器工作容量的計(jì)算選擇 中、小型調(diào)速器接力器工作容量 A 可按下式進(jìn)行計(jì)算，即 1m a x)28~22( DHQA ? 式中 Q —— 最大水頭下機(jī)組發(fā)出額定出力時(shí)的流量， sm/3 ； 2m a x2111 ????? HD r 則 ).(7 5 9 8 )28~22( 1m a x mkgDHQA ?????? 據(jù)主配壓閥直徑選擇調(diào)速器 （ 1）、導(dǎo)葉接力器的容積計(jì)算 當(dāng)油壓裝置額定壓力為 ，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)且用兩個(gè)單缸接力器操作時(shí)，每個(gè)接力器的直徑 dc 可近似按下式計(jì)算： m ax01 HbDdc ?? 式中 ? ─計(jì)算系數(shù) 械部分，知 ?? 。 查 JK503 轉(zhuǎn)輪資料，知 ?b )( a x01 mHbDd c ?????? ? 選擇油壓裝置的額定油壓為 ,則接力器直徑 )(d39。 mc 為： )(40 39。 mdd cc ?????? 根據(jù)計(jì)算得出的 ?cd 值，選取標(biāo)準(zhǔn)接力器系列直徑，所以選取接力器直徑為 450mm 接力器最大行程為： m a x0m a x )( aS ?? 導(dǎo)葉的最大開度： )( 0 624 1m a x0 mmZDa ???? ?? )( 8 0 )~( m a x0m a x mmaS ???? 雙直缸接力器總?cè)莘e： )(3 1 4 8 9 6 32m a x2 mSdVc ??????? ?? （ 2） 、轉(zhuǎn)輪槳葉接力器容積計(jì)算 轉(zhuǎn)輪槳葉接力器直徑 zd 為： )(2 80 )~( 1 mpDd z ????? 式中： p 為調(diào)速器額定油壓， Pa510 。 轉(zhuǎn)輪槳葉接力器最大行程 )(max mSZ 為： )(1 9 4 3 )0 7 ~0 3 ( 1m a x mDS Z ???? 轉(zhuǎn)輪槳葉接力器容積 )( 3mVz 為： 33 33 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計(jì) )(2 5 0 9 4 8 0 32m a x2 mSdV zzz ????? ?? 、主配壓閥直徑 主配壓閥直徑 d ，可按下式計(jì)算： svTVd ?4? 式中： V 為導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器總?cè)莘e， 3m ； v 為管路中油的流速， sm/3 ，當(dāng)油壓裝置額定工作壓力為 時(shí)，一般取 smv /5~4? ，取 smv /? ； sT 為接力器關(guān)閉時(shí)間，取 sTs 6? 。 則導(dǎo)葉調(diào)整主配壓閥直徑： )( 2 1)(1 2 1 3 1 4 mmmvTVd sc ??????? ?? 槳葉調(diào)整主配壓閥直徑： )()(1 0 8 2 5 0 mmmvTVd sz ??????? ?? 選取主配壓閥直徑為 mm150 。由此選擇雙調(diào)微機(jī)型調(diào)速器型號(hào)為 ??WST 。 油壓裝置的選擇 油壓裝置分為分離式和組合式 ，本電站選擇分離式，即壓力油箱與會(huì)油箱分開。額定壓力為 ，壓力槽容積分為兩大部分：空氣所占的部分，約為 3/2 ，其余為油。 其壓力油槽容積： )(6 0 8 5 0 2 9 )5~4()20~18( 30 mVVV zc ??????? 從《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè) 水力機(jī)械》查得油壓裝置選擇 YZ6 型 34 34 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計(jì) 、確定水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)和主要參數(shù) 發(fā)電機(jī) 的參數(shù)計(jì)算 發(fā)電機(jī)計(jì)算參數(shù)如下： 發(fā)電機(jī)出力： MWPg 50? 發(fā)電機(jī)功率因數(shù)： 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑： mD ? 同步轉(zhuǎn)速： min/125r 額定水頭： 水輪機(jī)型號(hào)： 540503 ?? LHJK 機(jī)組臺(tái)數(shù)： 4 臺(tái) 選擇發(fā)電機(jī)的型式及冷卻方式 型式 :立式 普通 傘型 冷卻方式 : 空冷 下機(jī)架類型 :傘式承重機(jī)架 上機(jī)架類型 :傘式非承重機(jī)架 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式：靜止可控硅勵(lì)磁 發(fā)電機(jī)的主要尺寸 圖 110 水輪發(fā)電機(jī)組外觀估算示意圖 參考《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè) 水力機(jī)械》發(fā)電機(jī)外主要尺寸估算 發(fā)電機(jī)的額定容量 )(kVASf k V ApS gf 6 2 5 0 0 00c o s ??? ? 極距 ? 4 2pSk fj?? 式中 jK — 系數(shù)，一般為 10~8 ，容量大，線速度高的取上限； P— 磁極對(duì)數(shù)； 對(duì)241 2 53 0 0 060 ??? n fp 35 35 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計(jì) 242625008 4 ????? 其中 8?jK 定子內(nèi)徑 iD )( cmpDi ????? ??? 定子鐵芯長度 tl rift nCDSl 2? 式中 fS — ─發(fā)電機(jī)額定容量 )(kVA ； en — ─額定轉(zhuǎn)速 min)/(r ； iD — ─轉(zhuǎn)子內(nèi)徑 )(cm ； C — ─系數(shù)，取系數(shù) 6105 ???