【正文】 直徑； a —— 與水頭有關的系數(shù) ， 1 / 3m ax1 ?? ， maH 為電站最大水體 因此， fD = 由文獻 [4]選取 標準值 , 250 200DF ??型 蝶 閥 。 （ 3）事故狀態(tài)下，在動水中緊急關閉閥門截斷水流，防止事故擴大。 4 水輪機進水閥 選 型設計 22 西華大學畢業(yè)設計說明書 進水閥設置在水輪機蝸殼的進口處，亦即位于壓力鋼管的末端，其主要作用有以下三點： （ 1）停機檢查或檢修水輪機時，在靜水中關閉閥門，截斷水流。 繪制尾水管 單線圖 在 文獻 [1]上查取模型機轉輪型號為 HL180/A194 的尾水管單線圖，其轉輪直徑D1=1m， 而 此次 機組轉輪直徑為 D1=，按相似理論原則，等比例放大尾水管單線圖尺寸，且每一尺寸都放大 倍。彎肘形尾水管由進口錐段、肘段和出口擴散段三部分組成。 （ 5）計算結果如下 已知參數(shù)及數(shù)值： D1= Hr = 130 qvr = b0_ =0 .2 Kv = ф0 = 345 Da = Db = K = R = α = r1= B= 蝸殼進口斷面參數(shù)及蝸殼系數(shù)： C0= ρ0= .867177 a0= 2 R0= C= фs= 與座環(huán)連接的蝸殼尺寸： 20 西華大學畢業(yè)設計說明書 ra= rb= = h1= h=0 .2517847 蝸殼各斷面尺寸： 圓斷面： ф i= 345 ai= 2505 ρi= 867 Ri= 3372 圓斷面： ф i= 330 ai= 2481 ρi= 845 Ri= 3326 圓斷面： ф i= 315 ai= 2457 ρi= 822 Ri= 3279 圓斷面： ф i= 300 ai= 2432 ρi= 798 Ri= 3231 圓斷面： ф i= 285 ai= 2407 ρi= 774 Ri= 3182 圓斷面： ф i= 270 ai= 2382 ρi= 750 Ri= 3132 圓斷面： ф i= 255 ai= 2355 ρi= 725 Ri= 3081 圓斷面： ф i= 240 ai= 2328 ρi= 700 Ri= 3028 圓斷面： ф i= 225 ai= 2300 ρi= 674 Ri= 2975 圓斷面： ф i= 210 ai= 2272 ρi= 648 Ri= 2919 圓斷面： ф i= 195 ai= 2242 ρi= 6 20 Ri= 2862 圓斷面： ф i= 180 ai= 2211 ρi= 592 Ri= 2804 圓斷面： ф i= 165 ai= 2179 ρi= 563 Ri= 2742 圓斷面： ф i= 150 ai= 2145 ρi= 533 Ri= 2678 圓斷面： ф i= 135 ai= 2109 ρi= 502 Ri= 2611 圓斷面： 21 西華大學畢業(yè)設計說明書 ф i= 120 ai= 2071 ρi= 469 Ri= 2540 橢圓斷面： ф i= 105 ai= 2020 ai1= 2025 ρ1i= 435 ρ2i= 427 Ri= 2455 橢圓斷面： ф i= 90 ai= 1945 ai1= 1974 ρ1i= 417 ρ2i= 365 Ri= 2362 橢圓斷面： ф i= 75 ai= 1866 ai1= 1921 ρ1i= 398 ρ2i= 301 Ri= 2263 橢圓斷面： ф i= 60 ai= 1782 ai1= 1865 ρ1i= 377 ρ2i= 232 Ri= 2159 橢圓斷面： ф i= 45 ai= 1692 ai1= 1805 ρ1i= 355 ρ2i= 158 Ri= 2047 橢圓斷面： ф i= 30 ai= 1593 ai1= 1738 ρ1i= 331 ρ2i= 77 Ri= 1923 橢圓斷面： ф i= 15 ai= 1481 ai1= 1663 ρ1i= 303 ρ2i= 14 Ri= 1785 3 水輪機 尾水管水力 設計 尾水管 的水力設計 尾水管是水輪機重要 的通流 部件 之一 ， 其型式和尺寸對水輪機的效率和運行的穩(wěn)定性有很大的影響。 因此，進口斷面流量為： 30 /Q m s? 進口斷面的半徑： 000Qv? ?? 式中： 0? —— 進口斷面半徑， m； 0Q —— 進口斷面流量， 3/ms； 0v —— 進口斷面流速， m/s。 查表參數(shù)： 3150aD mm? 2600bD mm? 100K mm? 200R mm? 為方便處理數(shù)據(jù)，金屬蝸殼水力計算采用計算機輔助設計。 有關設計參數(shù)如下： 已知參數(shù)：水頭 130Hm? 流量 /rQ m s? 轉輪直徑 1 ? 蝸殼包角 φ＝ 345176。 本設計 取 vK =； rH —— 水電站設計水頭， rH =130m。 通常情況下， 0v 是由水輪機的設計水頭來決定的，即： 0 vrv K H? 式中： vK —— 流速系數(shù)。若 0v 較大，則蝸殼和導水機構中的水力損失相應增大，反之亦然。 本機組采用包角為 345? ?? 的金屬蝸殼 。 確定 金屬蝸殼主要參數(shù) 蝸殼包角 ? 選擇 蝸殼包角 ? 是指從蝸殼尾端到進口斷面的角度，它是蝸殼的主要參數(shù)之一，反映了蝸殼包圍導 水機構的程度，它將會影響電站的投資及水輪機的效率?！?360176。 18 西華大學畢業(yè)設計說明書 選擇 蝸殼類型 蝸殼分為混凝土蝸殼和金屬蝸殼兩種類型。 （ 4）保證蝸殼具有足夠的強度。 （ 2）保證水流軸對稱地進入導水機構，流量沿導水機構均勻分布，在主要工況下，水流均以不大的沖角繞流導葉。 見附圖 SK01。 ()sH f P? 曲線 由于 HL180/A194 的 模型特性曲線上有些參數(shù)不確定 則 不做 吸出高度 sH 與功率的曲線。繪制功率限制線如附 圖 SK01。 （ 1）垂線部分： 先確定點（ ,rrHP）， rH =130m， 24 / 0. 98 24 .4 9r g gP P M W M W? ? ? ?， 由 17 西華大學畢業(yè)設計說明書 該點引垂線至 max ? 線。在設計水頭 rH 到最大水頭 maxH 范圍內，水輪機出力受發(fā)電機額定容量 fP 的限制，所以這一段出力限制線為一條垂直線；在設計水頭 rH 到最小水頭 minH 范圍內，水輪機出力受水輪機的最大過流能力的限制 ，出力限制線為一段斜線 。 將讀取的數(shù)據(jù)繪制成如下列表格： （ 1） 當 H = rH =130m，由上面的公式 11mn ? ： 表 14H =130m下的 )(pf?? 曲線數(shù)據(jù)表 ?m ? 額定流量 ( 3/ms) 飛逸轉速（ /minr ） 軸向水推力 （ t） 水輪機重量（ t） 吸出高度（ m） 運行工況點效率（ %） 15 西華大學畢業(yè)設計說明書 續(xù)表 11Q P （ 2）當 H = maxH =，由上面的公式 11mn ? ： 表 15H = )(pf?? 曲線數(shù)據(jù)表 ?m ? 11Q P （ 3）當 H = pjH =，由上面的公式 11mn ? ： 表 16H = )(pf?? 曲線數(shù)據(jù)表 ?m ? 11Q P （ 4）當 H =，由上面的公式 11mn ? 75r/min： 表 17H = )(pf?? 曲線數(shù)據(jù)表 ?m ? 11Q P 16 西華大學畢業(yè)設計說明書 據(jù)以上表 14至表 17參數(shù)繪制η =f(P)曲線，如 圖 12： 圖 12η =f(P)曲線 ( , )f H P?? 等效率曲線 在 HP 坐標圖上，作各水頭的水平線，如 1H ， 2H ， 3H ，?在η =(P)曲線圖上每隔 1%～ 2%作η =const 水平線，交各曲線于各點，將各點投影到 HP坐標圖上，再將各η相等的點連成光滑的曲線，即為等效率曲線。 繪制 水輪機運轉綜合特性曲線 經(jīng)過前面選定轉輪為 HL180/A194 后，可以繪制水輪機運轉綜合特性曲線，具體過程分以下幾步進行： =f(P)工作曲線 在 min max~HH之間取 3 至 5 個水頭值（包括 130rHm? ， max ? ，min ? ， ? ），繪制各水頭下的工作特性曲線η =f(P)，計算各水頭下的111minDn H? ，并在模型綜合特性曲線圖上作各水頭對應的 11mn const? 線，各直線與 const?? 線交點 11( , )mmQ? 值代入公式計算 32 21 1 1i i iP Q D H ?? KW。 13 西華大學畢業(yè)設計說明書 最大可能開度 ： 0 0 m a 5 66ka a m?? sH 水輪機最大允許吸出高度計算公式： 1 0 9 0 0 ( )sHH??? ? ? ? ? ? 式中： ? —— 水輪機安裝 高程 ， ? =； ? —— 各對應水頭下的工況點的空蝕系數(shù)； ?? —— 空化系數(shù)修正值 ， 由 文獻 [3] 取 ； （ 1） 當 H 取 max ? 時，由（ 11mn ， 11mQ ） ，通過查 資料 [1]模型綜合特性曲線： 0. 05 62 , 0. 02??? ? ? 代入數(shù)據(jù)，可得 ?? (2) 當 H 取 130rHm? 時，由（ 11mn ， 11mQ ），通過查資料 [1]中模型綜合特性曲線： 0. 06 31 , 0. 02??? ? ? 代入數(shù)據(jù)，可得 ?? 結論：為安全起見，取 sH 較小者，即 ： ?? 按以上步驟，對 HL180/D06A 進行選型設計 確定最優(yōu)方案 經(jīng)過以上對 HL180/A194和 HL180/D06的計算，最后列出 這 兩 種型號水輪機的參數(shù)，如下表 13。 代入數(shù)據(jù)，可得 0maxa = 為了保證水輪機安全可靠運行，必須在底環(huán)上設置控制導葉開度的限位塊。最大開度指水輪機在設計水頭下發(fā)額定功率時的水輪機導葉開度，或最小水頭下的單位轉速線與 5%出力限制線交點的導葉開度。 以上參數(shù)由 文獻 [2] 23P 表 110查得。/s fn 11 max1ff nHn D? 式中： 11fn —— 單位飛逸轉速， r/min； D1—— 水輪機的轉輪直徑， m； Hmax—— 最大水頭， m。 rQ rNQ H?? 式中： N—— 水輪機的軸功率， KW； Hr—— 設計水頭， m； ? —— 設計工況點 B點的真機效率。 工況點為：（ 11rQ ， ? ） =（ ， ）。 （ 1） 找出水輪機的真實工況點 B 10 西華大學畢業(yè)設計說明書 實際水輪機的轉速： 111 ( )rtrnDn H? 11 ( )= 11 ( ) 11r m r tn n n?? 代入數(shù)據(jù)可得， 11 ( ) / m inrmnr? 作 11 ( ) / m inrmnr? 線，交效率曲線，讀出與 η =const相交處的 m? 、 11Q 值 ，計算功率 ??11??， ??11??= ti? 1tiQ ， 并將數(shù)據(jù)列入表格。 代入數(shù)據(jù)，可得 ?? =% （ 5）單位轉速修正系數(shù) 11n? ： 01 1 1 1