【導(dǎo)讀】輪機(jī)主機(jī)選型，調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備選擇，輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計，電氣一次部分設(shè)計。HL260/A244一種，共有10個待選方案。根據(jù)水輪機(jī)在模型綜合特性曲線上的工作范圍，初。計算最優(yōu)方案進(jìn)出水流道的主要尺寸及廠房的主要尺寸，繪制廠房剖面。臺機(jī)組甩全負(fù)荷情況進(jìn)行計算。油壓裝置的尺寸和型號。作方式并按照各計算參數(shù)選出油罐、水泵及儲氣罐和空壓機(jī)等設(shè)備。LGJ；接著進(jìn)行主接線設(shè)計，對發(fā)。接線，選取主變型號為SFPSL1O-160000和SSPSL1-75000，送電電壓側(cè)選用五角形，近區(qū)。負(fù)荷送電線路電壓等級，選用2回線路，送電導(dǎo)線型號50?用暗備用的接線方式，其變壓器的型號為6/10000SP1?算；水電站輔助設(shè)備；油、水、氣系統(tǒng)；電氣一次。第一章水輪機(jī)組選型設(shè)計--------------------------------------------------------------7. 第一節(jié)水輪機(jī)型號選定----------------------------------------------------------------------------------7. 二．單機(jī)容量選擇---------------------------------------------------------------------------------------7. 方案一：兩臺8萬千瓦的水輪機(jī)-----------------------------------------------------------------------7. 一．轉(zhuǎn)輪直徑D1的計算：------------------------------------------------------------------------------8. 三．較優(yōu)方案列表---------------------------------------------------------------------------------------9. 四．較優(yōu)方案的其他主要參數(shù)-------------------------------------------------------------------------9. 一．動能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算---------------------------------------------------------------------------------10. 二．機(jī)電設(shè)備投資和耗鋼量---------------------------------------------------------------------------13. 二．尾水管計算----------------------------------------------------

　　

【正文】 上部塊體來確定，結(jié)合橋式起重機(jī)標(biāo)稱跨度，可取跨度為19m， 250t額定起重量的雙小車橋吊，用軸式吊具起吊傘式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 25 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 四．廠房長度 主廠房的總長度包括機(jī)組段的長度（機(jī)組中心距）、端機(jī)組段的長度和安裝場的長度，并考慮必要的水工結(jié)構(gòu)分縫要求的尺寸。 機(jī)組段長度的確定 機(jī)組段長度由蝸殼、尾水管、發(fā)電機(jī)等設(shè)備在 x軸方向上的尺寸決定，同時考慮機(jī)組附屬設(shè)備及 主要通道、吊物孔的布置及所需尺寸。 機(jī)組段長度按下式分段計算： xx LLL ?? ??1 （ 1）蝸殼層 xx LLL ?? ?? m1 4 .2 66 .8 57 .4 1 ??? 其中 mRL x 7 .4 .3 111 ?????? ? mRL x ?????? ? R1— 蝸殼 +X方向最大尺寸，即Φ =345o時 R1= Ri=； R1— 蝸殼 X方向最大尺寸，即Φ =165o時 R1= Ri=； δ 1— 蝸殼外部混凝土厚度，由水工結(jié)構(gòu)確定，初步設(shè)計時取 — 。 （ 3） 尾水管層 22 ???? ?? BLL xx ?? )( m? xx LLL ?? ?? =+= （ 4） 發(fā)電機(jī)層 33 22 ?? ???? ?? bLL xx ??? )( m? 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 26 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 xx LLL ?? ?? =2*= )( m? 式中 B —— 尾水管寬度 1? —— 蝸殼外部混泥土厚度，取 2? —— 尾水管邊墩混泥土厚度，取 3? —— 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，取 3? —— 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑 b —— 兩臺機(jī)組之間風(fēng)罩的凈距，取 4m L1取最大一個，取 L1=。 端機(jī)組段長度 2L )(2 .2 1 mDL ???? 安裝場長度 3L 按檢修一臺機(jī)組的長度考慮，有 )( 13 mLL ???? 廠房總長度 L 321 LLnLL ??? .2 ???? )m(? 取廠房總長度為 70m 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 27 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 第二章 調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備的選擇 電站在運(yùn)行過程中，常常會由于各種 事故，機(jī)組突然與系統(tǒng)解列，從而造成機(jī)組甩負(fù)荷。在甩負(fù)荷時，由于導(dǎo)葉的迅速關(guān)閉，水輪機(jī)的流量會急劇變化，因此在水輪機(jī)過水系統(tǒng)內(nèi)會產(chǎn)生水擊，調(diào)節(jié)保證計算就是在初步設(shè)計階段計算出上述過程中最大的轉(zhuǎn)速上升及最大的壓力上升值。 第一節(jié) 調(diào)節(jié)保證計算的任務(wù)和標(biāo)準(zhǔn) 一．調(diào)節(jié)保證計算的任務(wù) 調(diào)節(jié)保證計算是研究機(jī)組突然改變較大負(fù)荷時調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程的特性，計算機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化和壓力輸水系統(tǒng)壓力變化，選定導(dǎo)水機(jī)構(gòu)合理的調(diào)節(jié)時間和啟閉規(guī)律，解決壓力輸水系統(tǒng)水擊慣性力矩和調(diào)整特性三者之間的矛盾，使水工 建筑物和機(jī) 組既經(jīng)濟(jì)合理，又安全可靠。 二．調(diào)節(jié)保證計算的標(biāo)準(zhǔn) 壓力變化計算標(biāo)準(zhǔn)： （ 1）機(jī)組甩負(fù)荷時，蝸殼允許的最大壓力升高 %,50~30(% )m ax ?? 取%45max ?? . （ 2）機(jī)組甩負(fù)荷時，尾水管進(jìn)口允許的最大真空高度為 8m水柱 （ 3）機(jī)組突然增加負(fù)荷時，壓力輸水系統(tǒng)內(nèi)任何一段均不允許發(fā)生負(fù)壓 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 28 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 轉(zhuǎn)速變化計算標(biāo)準(zhǔn) ? （ 1）當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng)運(yùn)行總?cè)萘康谋戎剌^大，且擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù)時，宜小于45% （ 2）當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng) 運(yùn)行總?cè)萘康谋戎夭淮蠡驌?dān)負(fù)基荷時，宜小于 55% 第二節(jié) 設(shè)計水頭下甩全負(fù)荷 一．已知計算參數(shù) ? ? ti lDGD 5..32 ~? ??? ）2(125000 mt?? 壓力鋼管長約為 70m，經(jīng)濟(jì)流速為 5m/s，設(shè)計流量為 /s 二．管道特性系數(shù) 設(shè)計水頭下的 ?VL 計算見下表 管段編號 Ⅰ Ⅱ蝸殼 直錐段 彎肘段 擴(kuò)散段 相 鄰斷面面積（ m2） 相鄰斷面流速（ m/s） 平均流速 Vp（ m/s） 5 各段管長 L(m) 70 23 LVpj(m2/s) 350 ∑ LiVi(m2/s) ∑ L Vi 設(shè)計水頭下壓力引水系統(tǒng)的平均流速 )/( smLLVV ??? ?? 水擊傳播速度取 sma /1000? 。 水流慣性時間常數(shù) 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 29 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 )( 0sgH LVT w ???? ? )( 00 sgHVah Pjw ??? ??? 式中 0H —— 甩負(fù)荷前水電站靜水頭 sTgHLV S ???? 式中 0T 可在 4~8s內(nèi)選取 , 取 0T =8s. 水擊相長 )(10 00 sa Lt pjr ???? 閥門（導(dǎo)葉）的關(guān)閉時間 rS tT?` ,發(fā)生的水擊，稱為間接水擊 三．水擊壓力升高計算 由于水擊發(fā)生在末相，最大壓力上升值 )4(2 2 ???? ???Am )( 2 ??? = 2 7 9 a x ???? AmK ?? 式中 K —— 機(jī)型修正系數(shù)，混流式水輪機(jī)取 ?K 各管段的壓力升高 （ 1）壓力鋼管末端 壓力升高 T? a x ?????? ?? ii TTT VL VL )( 4 mHH TT ????? ? （ 2）蝸殼末端最大壓力升高 C? 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 30 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 m a x?? iiTTC VL L c V cVL ? ???? = 小于蝸殼允許最大壓力上升，符合要求。 )( mHH cc ????? ? （ 3）尾水管中最大壓力降低 B? m ax?? ii BBB VL VL??? ? mHH BB 4 ????? ? （ 4）尾水管中最大真空度 BSB HgvHH ???? 42 2 ???? 8)( ?? m 由于 HB (8～ 9)m,所以滿足壓力升高要求。 式中 SH —— 吸出高度 ? —— 尾水管進(jìn)口流速， ? =gv22 為關(guān)閉開始時刻的尾水管進(jìn)口速 度的一半即 gv420 。 四．轉(zhuǎn)速上升計算 假定甩負(fù)荷后，導(dǎo)葉開始動作到最大轉(zhuǎn)速時刻之間的水輪機(jī)力矩隨時間沿直線減少至零 機(jī)組慣性時間常數(shù) ?T 0223580 0NngGDT ?? 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 31 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 )( s? 式中 0n —— 甩負(fù)荷前機(jī)組轉(zhuǎn)速 min)/(r 0N —— 甩負(fù)荷前水輪機(jī)出力 )(KW 2GD —— 機(jī)組飛輪力矩 )( 2mKN? 調(diào)節(jié)滯后時間常數(shù) cT ?TbTT PqC ?? ???? )( s? 式中 qT —— 接力器不動時間，取 )( sTq ? Pb —— 調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)，在 2%6%之間，取 Pb =5% 水錘壓力影響系數(shù) ????? ?f 、 水輪機(jī)飛逸特性影響系數(shù) 112 39。 ????aScY T fTT? 11 ?????? ? 11 ?? nnn fe 1111 ???????eYnC ? 甩負(fù)荷時機(jī)組的速率上升值 11)2( 139。 ?????? T CfTT Sc 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 32 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 )( ??????? %45% ?? 由以上計算可知，本電站機(jī)組設(shè)計水頭下甩全負(fù)荷時，壓力升高與轉(zhuǎn)速升高均在允許范圍內(nèi)。 第三節(jié) 最大水頭甩全負(fù)荷 一．最大水頭下的 ?VL 見下表 管段編號 引水鋼管 蝸殼 直錐段 彎肘段 擴(kuò)散段 相鄰斷面面積（ m2） 相鄰斷面流速（ m/s） 7 平均流速 Vp（ m/s） 5 7 各段管長 L(m) 70 23 LVpj(m2/s) 350 161 ∑ LiVi(m2/s) ∑ L Vi 最大水頭下機(jī)組流量為 。 最大水頭下壓力引水系統(tǒng)的平均流速 0 6 0 6 . 8 3 4 . 3 9 ( / )1 3 8 . 2 2LVV m sL? ? ??? 水流慣性時間常數(shù) wT m a x6 0 6 . 8 3 1 . 0 5 ( )9 . 8 1 5 9w LVTsgH? ? ??? 0m a x1 0 0 0 4 .3 8 3 .7 82 2 9 .8 1 5 9pjw aVh gH ?? ? ??? 在最大水頭下導(dǎo)葉關(guān)閉時間為 ? ?33238TT oH poH m a xS H pS H m a x ???? ?? 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 33 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 式中 oHmax? 和 oHp? 分別是在最大水頭和實際水頭機(jī)組帶全負(fù)荷時的導(dǎo)葉開度。 m a x S H m a x 0 .1 4 8LVgH T? ??? rS H m a x ???T ，發(fā)生間接水擊，且水擊發(fā)生在末相。 二．水擊壓力升高計算 最大壓力上升值 Am? )4(2 2 ???? ???Am 20 . 1 4 8 ( 0 . 1 4 8 4 0 . 1 4 8 )2? ? ? ? ? m a x 1. 4 0. 17 0. 23 84AmK??? ? ? ? 式中 K —— 機(jī)型修正系數(shù)，取 K = 各管段的壓力升高 （ 1）尾水管中最大壓力降低 B? m a x 0 .0 5 1BBB iiLVLV?????? 0 59 ( )BBH H m?? ? ? ? ? （ 2）尾水管中最大真空度 BH 2 1 . 5 0 . 8 3 . 0 5 . 3 ( )4B s BvH H H mg? ? ? ? ? ? ? ? 由于 BH ＜ (8~9)m,所以滿足水擊壓力的影響。 三．轉(zhuǎn)速上升計算 假定甩負(fù)荷后，自導(dǎo)葉開始動作至最大轉(zhuǎn)速之間，水輪機(jī)出力隨時間呈直線關(guān)系減至零。 水錘壓力影響系數(shù) 34 至 59 米水頭 160MW 曹村水電站機(jī)電設(shè)計計算書 第 34 頁 共 67 頁 黃曉佳 06022118 1 1 1 ?? ? ? ? ? 、水輪機(jī)飛逸特性影響系數(shù) 112 1H m a x ?????? T fTT SCr = 11