【導讀】水輪發(fā)電機組系統(tǒng)設計。南昌工程學院論文設計

　　

【正文】 向水推力為 )(1 9 7 5 4 5 23m a x213 NHDKF tt ????????? ?? ）（ 12 水輪機轉(zhuǎn)輪重量計算 ? ?? ? ? ?? ? NDDW r 1 4 6 1 2 333113 ???????????? 南昌工程學院論文設計 29 第三節(jié)：最優(yōu)方案的選擇比較 方 案 比較項目 方案一 方案二 方案三 單機容量臺數(shù) 萬 kW/4 萬 kW/4 萬 kW/4 水輪機型號 HL260/A244 HL260/D74 適用水頭范圍 H（ m） 60~35 80~50 60~ 模型最優(yōu)單位流量 (m3/s) 模型最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速（ r/min） 80 79 模型設計比轉(zhuǎn)速（ mkw） 249 247 水輪機最高效率（ %） 水輪機平均效率（ %） 限制工況單位流量 (m3/s) 限制工況空化系數(shù) 轉(zhuǎn)輪直徑（ cm） 額定轉(zhuǎn)速 nr（ r/min） 水輪機飛逸轉(zhuǎn)速 n R(r/min) 336 水輪機額定流量 Qr(m3/s) 115 水輪機額定出力 Nr(KW) 水輪機吸出高度 Hs(m) 0 水輪機安裝高程 Z(m) 南昌工程學院論文設計 30 方 案 比較項目 方案四 方案五 方案六 單機容量臺數(shù) 萬 kW/5 萬 kW/5 萬 kW/5 水輪機型號 HL260/A244 HL260/D74 適用水頭范圍 H（ m） 60~35 80~50 60~ 模型最優(yōu)單位流量 (m3/s) 模型最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速（ r/min） 80 79 模型設計 比轉(zhuǎn)速（ mkw） 249 247 水輪機最高效率（ %） 水輪機平均效率（ %） 限制工況單位流量 (m3/s) 限制工況空化系數(shù) 轉(zhuǎn)輪直徑（ cm） 額定轉(zhuǎn)速 nr（ r/min） 水輪機飛逸轉(zhuǎn)速 n R(r/min) 324 水輪機額定流量 Qr(m3/s) 水輪機額定出力 Nr(KW) 44898 44898 44898 水輪機吸出高度 Hs(m) 0 0 水輪機安裝高程 Z(m) 南昌工程學院論文設計 31 水力機械部分 水輪機總重 G(t)： baHKDtG 1)( ? 式中： K、 b 為與水頭有關的系數(shù)； a為與水輪機轉(zhuǎn)輪直徑有關的系數(shù)，查《水電站機電設計手冊 水利機械》： 主要機電設備參考價格單價表 項目 水輪機 發(fā)電機 調(diào)速器 勵磁裝置 橋式起重機 自動化元件 油壓裝置和漏油設備（不含油） 參考價格 4 萬 /t 5萬 /t 單調(diào)（ 30 萬元 /臺 ) 60萬元 /臺 3萬元 /t 40 萬元/套 30 萬元 /套 金屬蝸殼、混流式水輪機 K、 b、 a 參數(shù) K b a mH 200~30? mH 200? mH 200~30? mH 200? mD ~ ? mD 10~ ? ) 11 1D?? （ ) 11 1D?? （ 方案一、 4x55MW HL260/A244： )(210)( ttG ? ，總重 )(8404210 t?? ，總價 萬33604840 ?? 方案二、 4x55MW HL260/D74： )(210)( ttG ? ，總重 )(8404210 t?? ，總價 萬33604840 ?? 方案三、 4x55MW ： )(197)( ttG ? ，總重 )(7884197 t?? ，總價 萬31524788 ?? 方案四、 5x44MW HL260/A244： )(162)( ttG ? ，總重 )(8105162 t?? ，總價 萬40 50581 0 ?? 南昌工程學院論文設計 32 方案五、 5x44MW HL260/D74： )(162)( ttG ? ，總重 )(8105162 t?? ，總價 萬40 50581 0 ?? 方案六、 5x44MW ： )(151)( ttG ? ，總重 )(7555151 t?? ，總價 萬77 53575 5 ?? 按一臺單調(diào)調(diào)速器 30萬元考慮，各方案總價估算如下： 方案一、方案二、方案三的調(diào)速器總價為 30 4=120 萬元 方案四、方案五、方案六的調(diào)速器總價為 30 5=150 萬元 按一臺調(diào)速器 60 萬元考慮，各方案總價估算如下： 方案一、方案二、方 案三的勵磁裝置總價為 60 4=240 萬 方案四、方案五、方案六的勵磁裝置總價為 60 5=300 萬元 查 《電氣設計手冊》，發(fā)電機重量 )(tGF 可按下式估算： 321 ?????????eff nSKG 式中： fG —— 發(fā)電機總重量 ??t ； fS —— 發(fā)電機額定容量 ? ?KVA ,功率因數(shù)取 ； en —— 額定轉(zhuǎn)速 ? ?min/r ； 1K —— 系數(shù)，對于懸式發(fā)電機取 10~8 ，這里取 9K1? 。 方案一、 4x55M HL260/A244： 發(fā)電機重量 4 7 9 6 66 4 7 0 69 32 ?????????fG )(t，總重 )(19164479 tG ??? 總價為： )(766441916 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 南昌工程學院論文設計 33 方案二、 4x55MW HL260/D74： 發(fā)電機重量 4 7 9 6 66 4 7 0 69 32 ?????????fG )(t，總重 )(19164479 tG ??? 總價為： )(766441916 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案三、 4x55MW ： 發(fā)電機重量 4 7 9 6 66 4 7 0 69 32 ?????????fG )(t，總重 )(19164479 tG ??? 總價為： )(766441916 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案四、 5x44MW HL260/A244： 發(fā)電機重量 )(3 40) 875 17 65(8 3 2 tGF ???，總重 )(17 005340 tG ??? 總價為： )(850051700 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案五、 5x44MW HL260/D74： 發(fā)電機重量 )(3 40) 875 17 65(8 3 2 tGF ???，總重 )(17 005340 tG ??? 總價為： )(850051700 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )( tGG Fr ???? 方案六、 5x44MW ： 發(fā)電機重量 )(3 10) 145 17 65(8 3 2 tGF ???，總重 )(15 505310 tG ??? 總價為： )(775051550 萬元?? 轉(zhuǎn)子重量 )(1 5 53 1 tGG Fr ???? 南昌工程學院論文設計 34 設備投資估算表 項目 方案 一 方案 二 方案 三 方案 四 方案 五 方案 六 臺數(shù) 4 5 水輪機單重（ t / 臺） 210 210 197 162 162 151 水輪機總重（ t） 840 840 776 810 810 755 水輪機單價（萬元 / t） 4 4 4 4 4 4 水輪機總價（萬元） 3360 3360 3104 4050 4050 3755 調(diào)速器單價（萬元 / 臺） 30 30 30 30 30 30 調(diào)速器總價（萬元） 120 120 120 150 150 150 勵磁裝置單價（萬元 /臺） 60 60 60 60 60 60 勵磁裝置總價價（萬元） 240 240 240 300 300 300 油壓裝置單價（萬元 /套） 30 30 30 30 30 30 油壓和漏油裝置總價（萬元） 120 120 120 150 150 150 自動化元件（萬元 /套） 60 60 60 60 60 60 自動化元件總價（萬元） 240 240 240 300 300 300 發(fā)電機單重 （ t / 臺） 479 479 479 340 340 310 發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸單重（ t） 170 170 155 發(fā)電機總重（ t） 1916 1916 1916 1700 1700 1550 發(fā)電機單價（萬元 / t） 5 5 5 5 5 5 發(fā)電機總價（萬元） 7664 7664 7664 8500 8500 7750 總投資（萬元） 11744 11744 11488 13450 13450 12425 總耗鋼量（ t） 2756 2756 2692 2510 2510 2305 單位千瓦投資（元 / kW） 534 534 522 611 611 566 千瓦耗鋼量（ kg / kW） 南昌工程學院論文設計 35 最優(yōu)方案的選擇 對以上六種方案進行比較： （ 1） 經(jīng)濟性指標：方案三總投資最少、單位千瓦投資最低，方案六 千瓦耗鋼量 最小 ； （ 2）技術性指標：方案三最高效率及平均效率最高，空化系數(shù)性能好，較其他方案開挖量較小，同等出力條件下，轉(zhuǎn)輪直徑小于方案一和方案二，飛逸轉(zhuǎn)速也優(yōu)于其他方案。 綜上，考慮各方面因素，選方案三為最優(yōu)方案。 （ 3） 最優(yōu)方案主要參數(shù) 南昌工程學院論文設計 36 項目 最優(yōu)方案 單機容量臺數(shù) 萬 kW/4 水輪機型號 最大水頭 Hmax（ m） 58 最小水頭 Hmin (m) 52 平均水頭 Hav (m) 54 模型最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速（ r/min） 模型設計比轉(zhuǎn)速（ mkw） 水輪機最高效率（ %） 水輪機平均效率（ %） 限制工況單位流量 (m3/s) 限制工況空化系數(shù) 轉(zhuǎn)輪直徑（ m） 額定轉(zhuǎn)速 nr（ r/min） 水輪機飛逸轉(zhuǎn)速 n R(r/min) 水輪機額定流量 Qr(m3/s) 115 水輪機額定出力 Nr(KW) 水輪機吸出高度 Hs(m) 水輪機安裝高程 Z(m) 機電設備總投資（萬元） 11488 南昌工程學院論文設計 37 第四節(jié)： 配套發(fā)電機的選擇 水輪發(fā)電機尺寸參數(shù)計算 水輪機單機容量為 萬，取功率因數(shù) ?? ,則發(fā)電機額定容量： kWgNf 6 4 7 0 5 0 0 0c o sS ??? ? ??1 極距 ? ： )( 4 7 0 692 44 cmpSK fj ?????? 式中： jK —— 系數(shù)，一般為 10~8 ,容量達取上限； fS —— 發(fā)電機額定容量 ）（ KVA ； p —— 磁極對數(shù)，額定轉(zhuǎn)速為 ， 6 63 0 0 060 ??? n fp 。 對于發(fā)電機在飛逸狀態(tài)下的校核： smVK f / 2 6 6 6 5V f ????? 式中： fK —— 飛逸系數(shù)，與水輪機型式有關或按機組的飛逸轉(zhuǎn)速 Rn 與額定轉(zhuǎn)速 rn 的比值來確定； V —— 轉(zhuǎn)子額定線速度，當頻率 50 周 /秒時，在數(shù)值上等于極距 ? ； fV —— 飛逸線速度，其允許值與轉(zhuǎn)子磁軛的材料及結構有關； 由 sm/ ? 可知，因選低合金高強度鋼。 ??2 定子鐵芯內(nèi)徑 iD ： )( cmpD i ????? ?? ? ??3 定子鐵芯長度 tl ： )(172. 266. 64706 262 cmnCD Sl rift ?????? ? 式中： fS —— 發(fā)電機額定容量 ）（ KVA ； 南昌工程學院論文設計 38 C —— 系數(shù)， 66 ~104 ?? ???C ； rn —— 額定轉(zhuǎn)速 min)/(r ； iD —— 定子鐵芯內(nèi)徑 )(cm 。 ??4 定子鐵芯外徑 aD (機座號 )： 因為 m in)/( rn ? 故 cmD ia 7 4 1 . 8 . 26 7 1 . 51 . 2D ?????? ? ??5 水輪發(fā)電機結構形式選擇： 查《水電站機電設計手冊 —— 水力機械》第 149 頁得 型式判別條件： 0 3 2 6 7 2 7 1D ????nlt i 故水輪發(fā)電機采用懸式結構，發(fā)電機型號為 742/1855?SF ，發(fā)電機額定電壓為 ,采用水內(nèi)冷方式 。 水輪發(fā)電機的外形尺寸估算 ??1 定子機座外徑 1D ： 因為 m in/