【正文】 調(diào)節(jié)計算的標(biāo)準(zhǔn)： 壓力變化計算標(biāo)準(zhǔn)： （ 1） 機組甩負(fù)荷時，渦殼允許的最大壓力升高 max? ，查得 max? = （ 2） 壓力變化計算標(biāo)準(zhǔn)：尾水管的真空度應(yīng)小于 8～ 9m 水柱 . （ 3） 機組突然增加負(fù)荷時，壓力輸水系統(tǒng)內(nèi)任何一段均不產(chǎn)生負(fù)壓 轉(zhuǎn)速變化計算標(biāo)準(zhǔn)： 當(dāng)機組容量占電力系統(tǒng)運行總?cè)萘康谋戎夭淮蠡驌?dān)任基荷時，β max55%，β max 為機組甩全部負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速升高的允許值。在甩負(fù)荷時，由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機的流量會急劇變化，因此在水輪機過水系統(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。 3? — 風(fēng)罩內(nèi)徑 3? — 風(fēng)罩壁厚，一般取 — ,取 . ? 下游側(cè)寬度的確定 mABx 233 ??????? ?? 式中 2A — 輔通道的寬度，取 2A ＝ 2m 主廠房總寬為 : mBBB sx ????? 下部結(jié)構(gòu) ? 上游側(cè) 主要取決于蝸殼進(jìn)口布置，主閥（主閥布置在主廠房內(nèi)）和機組其它附屬設(shè)備的布置，由以下經(jīng)驗公式估算 mDB ???? ? 式中 ? — 系數(shù)，當(dāng) 1D ＝ ～ 時，相應(yīng) ? ＝ ～ ， 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 取 ? ＝ ? 下游側(cè) 主要取決于尾水管尺寸及下游混凝土的結(jié)構(gòu)厚度，查得采用下述經(jīng)驗公式估算 mDB 12 ???? 下部結(jié)構(gòu)寬度)( mBB ???? 主廠房長度 機組段長度由蝸殼、尾水管、發(fā)電機等設(shè)備在垂直水流方向上的尺寸決定，同時還應(yīng)考慮機組附屬設(shè)備及主要通道、吊物孔的布置及所 需尺寸。 （ 4）定子鐵芯外徑 )( 6 mDD ia ????? ? 外形尺寸估算 （ 1）、平面尺寸估算 ① 定子基座外徑 1D 因rpmn 300?r/min 故有： )( mDiD ?? ② 風(fēng)罩內(nèi)徑 2D 因kVASf 20200?r/min 故有： )( mDD ??? ③ 轉(zhuǎn)子外徑 3D ?23 ?? iDD 式中 ? 為單邊空氣間隙，初步估算時可忽略不計 則 iDD?3 ＝ (m) ④ 下機架最大跨度 4D 因 時KVASn 15000? 則： )( mDD ????? 式中 5D 為水輪機內(nèi)徑，查得 5D = 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 ⑤ 推力軸承外徑 查得：當(dāng) nS =20～ 60MVA 6D =2600～ 3600mm 6D = （ 2）高度尺寸估算 ① 定子機座高度 1h 因 n214r/min 故有： )( mlh t ?????? ? ② 上機架高度 2h 傘式不承載機架重，故有： )( mDh i ????? ③ 下機架高度 傘式不承載機架重： )(5 2 mDh i ???? ④ 定子機架支撐面到下機架支撐面距離 8h )( mDh i ???? ⑤ 下機架支撐面到主軸法蘭底面距離 9h )()~(9 mmh ?? ⑥ 定子支撐到主軸法蘭面的距離 h10 )( mhhh ????? ⑦ 轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 有風(fēng)扇時 )()1 0 0 0~700(11 mmmlh t ????? ⑧ 發(fā)電機主軸高度 主軸高 )( mhhhH ??????? ⑨ 定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底距離 )( 10112 mhhh ?????? ⑩ 發(fā)電機大軸直徑確定 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 27 ).( 7 5 2 2 4 4 89 7 4 0 09 7 4 0 0 7 cmkgnPMer ?????? 查得：發(fā)電機大軸直徑為： D=1000(mm) 廠房各高程的確定 1 、確定安裝高程 mbH sw 8 126 4 2 8 12 0 ????????? 安 2 、尾水管底板高程 mhb 01 ????????? 安 3 、水輪機層高程確定 m)( 8 8 1324 ????????? hr安 3h —— 蝸殼上部混凝土厚度，取 2r —— 蝸殼進(jìn)口半徑 4 、發(fā)電機層高程 mhh ????????? 4h —— 水輪機坑進(jìn)入門高度取 2 米 5h —— 機坑入門上部尺寸 軌頂高程 mhhhh ???????? 式中 7h —— 吊運部件與固定物之間的垂直安全距離 ,取 8h —— 起吊設(shè)備的高度（發(fā)電機主軸高度 ） 9h —— 吊具高度，取 12m 10h —— 吊車主鉤至軌頂?shù)淖钚【嚯x，為 天花板高程 7? ??7 )( 1 1 212116 mhh ??????? 式中 11h —— 橋吊起重機在軌頂以上高度， 11h =(m) 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 12h —— 橋吊小車頂端余隙， 12h =(m) 房頂高程 mh ??????? 頂 13h —— 層頂結(jié)構(gòu)高度 廠房寬度的確定 以機組中心線為界，廠房寬度 B 可分為上游側(cè)寬度 SB 和下游側(cè)寬度 XB ，主廠房以發(fā)電機層地板為界，分為上部分結(jié)構(gòu)和下部分結(jié)構(gòu) 上部結(jié)構(gòu) 廠房上部結(jié)構(gòu)寬度，根據(jù)發(fā)電機風(fēng)罩直徑，調(diào)速器油壓裝置以及發(fā)電機層上下游通道等布置要求，結(jié)合選擇相應(yīng)容量的橋機跨度確定。 繪制廠房剖面圖 水輪發(fā)電機外形尺寸估算 原始數(shù)據(jù) 額定容量：有功功率 KWPr ? 則視在功率： K V APS rn ??? 額定轉(zhuǎn)速min)/(375 re 額定功率因數(shù) ?? 額定頻率 Hzfe 50? 估算定子鐵芯的內(nèi)徑及長度 （ 1）極距τ（ cm）和飛逸速度 Vf 的確定 )c( 4 4 0 5 441 mPSK n ?????? 上式中 : 2P—— 磁極個數(shù)，查得為 30 K1—— 為系數(shù)，一般為 ，取 。如下圖所示，其尺寸按推薦的尾水管尺寸選擇有關(guān)尺寸見下表： D1 D4 h h5 h6 L1 L B5 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 1 1..011 3 肘管型式為標(biāo)準(zhǔn)的混凝土肘管。我們采用帶蝶形邊座環(huán)，其錐角為 55 度。 D1 D2 D3 D4 D5 D6 b0 h1 h2 h3 h4 3 3 蝸殼計算 蝸殼型式、斷面形狀和包角的確定 由于本站應(yīng)用水頭 40m,故，采用 金屬 蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當(dāng)蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時，采用橢圓形斷面，蝸殼的包角為 345 度。 最優(yōu)方案吸出高度 Hs 的計算 設(shè)計水頭 Hr= 設(shè)計水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速與出力限制線的交點的 ??， 則 ???T? smHDPQrTrr / 111?????? ? smHD rr /322111 ???? 機組臺數(shù)為 2臺，尾水位水輪機過流量為一臺水輪機 50%的額定流量。 在初步設(shè)計階段，其跨度估算值＝ D1 ,可得各方案的跨度分別為：, 方案 I ：跨度 L= ，取 16m 轉(zhuǎn)子重 選一臺 2 250 t 橋式起重機 起重機重 195（ t） 投資 195 =234（萬元） 方案 II ：跨度 L= ，取 16m 轉(zhuǎn)子重 選一臺 2 150 t 橋式起重機 起重機重 167 （ t） 投資 167 =（萬元） 方案 III ：跨度 L= ，取 16m 轉(zhuǎn)子重 選一臺 2 150 t 橋式起重機 起重機重 122 （ t） 投資 122 =（萬元） D、 輔助設(shè)備部分 輔助設(shè)備投資 =K%（水輪機 +調(diào)速器） 估算分別為： 方案Ⅰ K=% 總價為： %（ 960+160） =（萬元） 方案Ⅱ K=% 總價為： %（ 1200+240） =（萬元） 方案Ⅲ K=% 總價為： %（ +400） =（萬元） E 、設(shè)備安裝 運輸費 安裝設(shè)備運輸費 =k%設(shè)備總價 查得各方案的κ值 ,分別為： %, %， % 方案Ⅰ： 總價為： %（ 960+160+234+） =（萬元） 方案Ⅱ：總價為： %（ 1200+240++） =（萬元） 方案Ⅲ：總價為： %（ +400++） 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 =（萬元） （二）、電氣部分 A 、水輪發(fā)電機 方案Ⅰ 總重： G 總 =2GF=2 = (t) 總價為 3＝ (萬元 ) 方案Ⅱ 總重： G 總 =3GF==3 = (t) 總價為 3＝ (萬元 ) 方案Ⅲ 總重： G 總 =5GF=5 = 1291(t) 總價為 1291 3＝ 3873(萬元 ) B、變壓器 方案Ⅰ : Z=2 臺 視在功率Ｓ =120/= 總重為 140 2=280(t) 總價為 280 =1120 萬元 ) 方案Ⅱ Z=3 臺 視在功率Ｓ =80/= 總重為 115 3=345(t) 總價為 345 =1380(萬元 ) 方案Ⅲ Z=5 臺視在功率Ｓ =48/= 總重為 85 5=425(t) 總價為 425 =1700(萬元 ) C、 開關(guān)設(shè)備 在初步設(shè)計時開關(guān)單價按 100 萬元 /臺計算，每臺機組設(shè)有兩臺開關(guān)，投資如下： 方案 I ： 總價 100 4 = 400（萬元） 方案 II ： 總價 100 6 = 600（萬元） 方案 III： 總價 100 10=1000（萬元） D、 電氣自動化設(shè)備 估算時以（發(fā)電機 +變壓器 +開關(guān)設(shè)備） 10%計算。 根據(jù)發(fā)電機容量可得三種較優(yōu)方案發(fā)電機的功率因數(shù)都為 。 發(fā)電機重量可按以下公式來計算： 3 2)(nnGF nSKG ? （ t） 上式中： KG估算系數(shù)， Sn視在功率（ KVA） nn額定轉(zhuǎn)速 當(dāng)發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速大于 150r/min 時，采用懸式機組。 （ 4）根據(jù)所繪制的運轉(zhuǎn)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。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。 （ 2）將各點的 H、 P 值繪在坐標(biāo)圖上，將各點連成光滑曲線，即為某 η 的效率值。 初選較優(yōu)方案 根據(jù)前面擬定的各方案的工作范圍是否包含高效區(qū)，或者包含高效區(qū)的面積大??；設(shè)計水頭與平均水頭是否接近等原則來初選較優(yōu)方案。 由 Q11ηT=Pr/=C ，假定一個 ηT ，由此公式計算出一個 Q11’,再由 Q11’ 和對應(yīng)水頭的 N11 在圖上找到一點，并查出此點的 ηm, 將此 ηm 轉(zhuǎn)換河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 成原型效率η T’ （按限制工況點效率誤差 Δη 計），此時可比較 ηT’ 和 ηT 是否相等，如果不等，則從新將 ηT’ 代入公式計算，重復(fù)前面的過程，直到計算值同假設(shè)值相等為止，為了減少試算次數(shù)，一般只要前面兩次單位流量相差值小于5%就認(rèn)為可以了。 在最小水頭下，水輪機不能發(fā)出額定出力，此時水輪機受到出力限制線的限制，所以不需要試算最小水頭下的 Q11。 水輪機設(shè)計流量 Qr的計算 )/( 9 6 32111 smHD rrr ????? 計算水輪機的運行范圍 設(shè)計工況下的單位流量： )/( 0 9 1 111smHDPQrrr ?????? ? 當(dāng) n = 600r/min 最大水頭、最小水頭和平均水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 m i n)/( m a x1m i n11 rHnDn ???? m i n)/( m i n1m a x11 rHnDn ???? m i n)/( 0 0111 rHnDnaa???? 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 （二）當(dāng) D1=2m 時 計算原型水輪機的效率