【導讀】bN，利用小時數(shù)：h2225. 按我國水輪機的型譜推薦的設計水頭與比轉速的關系，根據(jù)原始資料，適合此水頭范圍的水輪機類型有軸流式和混流式。最廣泛的水輪機之一。根據(jù)表本電站水頭變化范圍mH~?查《水電站機電設計手冊—水力機械》。選擇適合的水輪機有244/260AHL、503JK和500ZZ。三個水輪機參數(shù)如下：。因為設計電站是無調(diào)節(jié)電站，所以工作容量等于保證出力MW35?選用混流式機組的單機容量不得超過?,對應的模型效率??，暫取效率修正值。偏小，難于保證設計水頭下發(fā)生額定出力；若取又太大，不經(jīng)濟。由244/260AHL轉輪技術資料提供查得min/r80n110?maxH、rH、avH是以發(fā)電機出力為限制，采用逼近法找到單位流量和相應的效率。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，進行如下計算。本方案裝機4臺，流量)/(238QQ3rsm??

　　

【正文】 244/260 AHL 和 500ZZ 直徑較小，同步轉速較好，能量指標較好，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)濟比較： （ 1）、從設備投資表中可以看出， 4 臺機組的單位千瓦投資和千瓦耗材量均小于五臺機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 考慮技術和經(jīng)濟比較，選擇方案Ⅱ為最優(yōu)方案，方案Ⅱ投資最小 ,平均效率較高 ,能量性能好 ，且運行穩(wěn)定，故采用方案 Ⅱ 作為最優(yōu)方案。 見下表： 項目 推薦最優(yōu)方案 最大水頭 )(max mH 最小水頭 )(min mH 平均水頭 )(mHav 裝機容量 )(MW 200 機組臺數(shù) 4 單機容量 )(MW 50 水輪機型號 JK503LH540 水輪機額定出力 rN )(MW 轉輪直徑 )(1mD 機組轉速 min)/(rnN 125 額定流量 )/( 3 smQr 247 水輪機額定效率 r? % 額定點單位轉速 39。1n 140 額定點單位流量 39。1Q 額定點比轉速 sn 477 吸出高度 sH 機電設備部分投資（萬元） 16036 28 28 水電站主輔機設備選型設計 、運轉特性曲線的繪制 、運行特性曲線的計算 轉漿式水輪機具有雙重調(diào)節(jié)機構，一般在協(xié)連方式下運行，水輪機效率的修正采用非等值修正發(fā)。 對轉輪葉片的每一個安裝角 ? 求出一個效率修正值 )(??? 。若各 ? 角下模型水輪機的最高效率為 )(0??M ，原型水輪機的各 ? 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，計算個水頭對應的 Mn11 ，過個 Mn11 作水平線與轉漿式水輪機模型綜合特性曲線的各等 ? 角相交，找到各交點的 MQ11 ， M? 值。把 M? 修正為 T? ， )()( ????? ??? MT ，并計算各點出力 P 。 運轉特性曲線計算表格 計算表見附表 1。 、運行特性曲線 見附圖 1。 29 29 第 1 章 水輪發(fā)電機組選型設計 、水輪機進、出水流道的計算 、混凝土蝸殼的水力計算 mH 40? ，所以選擇混凝土蝸殼 進口斷面的計算 查 JK503 水輪機模型轉輪試驗流道參數(shù)知混凝土蝸殼包角 ??1800? 混凝土蝸殼的進口斷面流量為： 00 ??????? r ? 式中 rQ 水輪機額定流量， sm/3 。 進口斷 面面積為： 000 VQF? 式中 0V 進口斷面平均流速。 進口斷面平均流速對于蝸殼內(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《水電站設計手冊 —— 水力機械》混凝土蝸殼進口流速與 水頭的關系曲線確定進口斷面平均流速 )/(40 smV ? 。則進口斷面面積)(8 23 2020 mVQF ??? 進口斷面尺寸的選擇 當 0?m 或 0?n 時，取取比值 ~?ab ； 當 0?m 和 0?n 時，若 nm? ，取比值 ~)( ?? anb ；若 nm? ，取比值~)( ?? amb ，此時比值 abnmab /)(/ 0??? 應不大于 ~ 。當需要縮小機組間距時取較大值。 查 JK503 模型轉輪流道單線圖知 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盡量縮小機組段的間距，選用 )( ??anb ， bnm ????ab 角度 ? 在 ?? 30~20 ，取 ??30? 當 nm? 時，角 ??? 20~10? ， ??19? 。 聯(lián)立方程 ???????????? bnm)(0anb 經(jīng)過試算取 )4( ma? ，則 )( mb? ， )( mm? ， )( mn? 。 對于中間斷面的計算，按直線規(guī)律變化計算如下： aamm ii ?； aann ii ?。 30 30 水電站主輔機設備選型設計 則：?????????????????????? ???????? ???????????iiaiaaiaiaiaiiaiaibairimnrnrrmrmrarmnrarnrraBkQ???????c o st a n1lnc o st a n1lnt a nlnt a nlnln360 0 則計算結果為： 斷面號 ai mi ni φi Qi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 、尾水管的選型設計 尾水管選擇 尾水管有直錐型和彎肘型兩種，除貫流式水輪機外，大中型反擊式水輪機均采用彎肘型。所以選彎肘型尾水管 尾水管相關尺寸的確定 依據(jù) 503JK 轉輪流道單線圖：知尾水管尺寸如下表所示： 31 31 第 1 章 水輪發(fā)電機組選型設計 1hD 1LD 51BD 41DD 41hD 61hD 11LD 51hD 肘管形式 標準混凝土肘管 進口錐管 對于 轉槳式水輪機進口錐管的半錐角 ? 取 00 108 ??? ，取 09?? 出口擴散段 查 503JK 轉輪流道單線圖 ，出口擴散段采用矩形斷面，出口寬度 5B 與肘管出口寬度相等，頂板高度為 mD 1 ? 。 32 32 水電站主輔機設備選型設計 、調(diào)速器與油壓裝置的型號和主要參數(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算選擇 中、小型調(diào)速器接力器工作容量 A 可按下式進行計算，即 1m a x)28~22( DHQA ? 式中 Q —— 最大水頭下機組發(fā)出額定出力時的流量， 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）、導葉接力器的容積計算 當油壓裝置額定壓力為 ，采用標準導水機構且用兩個單缸接力器操作時，每個接力器的直徑 dc 可近似按下式計算： m ax01 HbDdc ?? 式中 ? ─計算系數(shù) 械部分，知 ?? 。 查 JK503 轉輪資料，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)計算得出的 ?cd 值，選取標準接力器系列直徑，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 ???? 雙直缸接力器總容積： )(3 1 4 8 9 6 32m a x2 mSdVc ??????? ?? （ 2） 、轉輪槳葉接力器容積計算 轉輪槳葉接力器直徑 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 ???? 轉輪槳葉接力器容積 )( 3mVz 為： 33 33 第 1 章 水輪發(fā)電機組選型設計 )(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 ，可按下式計算： svTVd ?4? 式中： V 為導水機構接力器總容積， 3m ； v 為管路中油的流速， sm/3 ，當油壓裝置額定工作壓力為 時，一般取 smv /5~4? ，取 smv /? ； sT 為接力器關閉時間，取 sTs 6? 。 則導葉調(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)微機型調(diào)速器型號為 ??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《水電站機電設計手冊 水力機械》查得油壓裝置選擇 YZ6 型 34 34 水電站主輔機設備選型設計 、確定水輪發(fā)電機的型號和主要參數(shù) 發(fā)電機 的參數(shù)計算 發(fā)電機計算參數(shù)如下： 發(fā)電機出力： MWPg 50? 發(fā)電機功率因數(shù)： 水輪機轉輪直徑： mD ? 同步轉速： min/125r 額定水頭： 水輪機型號： 540503 ?? LHJK 機組臺數(shù)： 4 臺 選擇發(fā)電機的型式及冷卻方式 型式 :立式 普通 傘型 冷卻方式 : 空冷 下機架類型 :傘式承重機架 上機架類型 :傘式非承重機架 發(fā)電機勵磁方式：靜止可控硅勵磁 發(fā)電機的主要尺寸 圖 110 水輪發(fā)電機組外觀估算示意圖 參考《水電站機電設計手冊 水力機械》發(fā)電機外主要尺寸估算 發(fā)電機的額定容量 )(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— 磁極對數(shù)； 對241 2 53 0 0 060 ??? n fp 35 35 第 1 章 水輪發(fā)電機組選型設計 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)電機額定容量 )(kVA ； en — ─額定轉速 min)/(r ； iD — ─轉子內(nèi)徑 )(cm ； C — ─系數(shù)，取系數(shù) 6105 ???