【正文】 sm / 3r11 ? ，對應(yīng)空化系數(shù) ?? 查教材推薦設(shè)計尾水位的水輪機(jī)過流量， 本方案裝機(jī) 4 臺 )/(247 3r sm?? 根據(jù)水位 — 流量關(guān)系曲線查得 流量 )/(247Q 3r sm? 對應(yīng)的水位 mE ? 。逼近法見下表： 8 8 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計 水頭 )(m 流量 )/( 3 sm 模型效率 (%) 真機(jī)效率 (%) 出力 )(kW 57068 50910 51532 水頭 )(m 流量 )/( 3 sm 模型效率 (%) 真機(jī)效率 (%) 出力 )(kW 46947 49662 51010 51593 由逼近法表格知： maxH ： ?H? rH 、 avH ： ?? HavHr ?? 則平均效率為： 9 0 9 0 0 1 0 a xm i n ????????? HrH a vHH ????? 轉(zhuǎn)輪直徑 1D 的校核 用 ?? 對原先計算的 1D 進(jìn)行校核 ）（ 0 5 1 0 2 1101?????? ?rr HQ PD 轉(zhuǎn)輪直徑 ）（ ?D 仍合適。 轉(zhuǎn)速 n 的計算 由 503JK 轉(zhuǎn)輪技術(shù)資料提供 查得 min/r135n110 ? m in/ 1110 rD Hnn av ???? 轉(zhuǎn)速計算值介于同步轉(zhuǎn)速 m in/1 2 5~m in/ 1 5 rr 之間。 故水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑為： ）（ 5 1 0 2 1101?????? ?rr HQ PD 我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，計算值處于標(biāo)準(zhǔn)值 ~ 之間，考慮到取 偏小，難于保證設(shè)計水頭下發(fā)生額定出力；若取 又太大，不經(jīng)濟(jì)。本電站轉(zhuǎn)輪直徑較大，故取 ? 。 （ 5） 分別用查到的空化系數(shù)計算 minH 、 rH 、 maxH 對應(yīng)的吸出高度 計算式： HEH Ms )(9 0 0/10 ?? ????? 查空化系數(shù)修正曲線 水輪機(jī)水頭為 時， ??? minH ： )()(900/ mH s ?????? rH ： )()0 5 3 (9 0 0/ 6 310 mH s ?????? maxH ： )()0 5 (9 0 0/ 6 310 mH s ?????? 從三個吸出高度計算值中取最小值 ，再留一定的余量，取允許最大吸出高度 mHs 4? 。為此，進(jìn)行如下計算。逼近法見下表： 水頭 )(m 流量 )/( 3 sm 模型效率 (%) 真機(jī)效率 (%) 出力 )(kW 89 57896 1 49236 54331 52135 50981 51282 水頭 )(m 流量 )/( 3 sm 模型效率 (%) 真機(jī)效率 (%) 出力 )(kW 90 50814 51440 51128 50971 4 4 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計 由逼近法表格知： maxH ： ?H? rH 、 avH ： ?? HavHr ?? 則平均效率為： a xm i n ????????? HrH a vHH ????? 轉(zhuǎn)輪直徑 1D 的校核 用 ?? 對原先計算的 1D 進(jìn)行校核 ）（ 1101?????? ?rr HQ PD 轉(zhuǎn)輪直徑 ）（ ?D 仍合適。 轉(zhuǎn)速 n 的計算 由 244/260 AHL 轉(zhuǎn)輪技術(shù)資料提供 查得 min/r80n110 ? m in/ 1110 rD Hnn av ???? 轉(zhuǎn)速計算值介于同步轉(zhuǎn)速 m in/~m in/60 rr 之間， 當(dāng)取 min/60r 時，運行區(qū)域如下圖： 當(dāng)取 min/ r 時，運行區(qū)域如下圖： 3 3 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計 根據(jù) 244/260 AHL 模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線，取 min/ r 時水輪機(jī)的實際運行范圍剛好，取 min/60r 時有些偏離高效率中心區(qū)域， 故取水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速min/ rn ? 。 故水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑為： ）（ 1101?????? ?rr HQ PD 我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，計算值處于標(biāo)準(zhǔn)值 ~ m 之間，考慮到取 偏小，難于保證設(shè)計水頭下發(fā)生額定出力；若取 又太大，不經(jīng)濟(jì)。 （ 2）軸流式水輪機(jī) sn 較高，具有較大的過流能力，軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)可在協(xié)聯(lián)方式下運行，在水頭、負(fù)荷變化時可實現(xiàn)高效率運行 根據(jù)表本電站水頭變化范圍 mH ~? 查《水電站機(jī)電設(shè)計手冊 — 水力機(jī)械》 選擇適合的水輪機(jī)有 244/260 AHL 、 503JK 和 500ZZ 。 1 1 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計 、機(jī)組臺數(shù)及型號選擇 、水輪機(jī)型式的選擇 已知參數(shù) ?H , ?H , ?H , MW200?N 保證出力： MW35?bN ，利用小時數(shù)： h2225 取設(shè)計水頭 ?? HH 按我國水輪機(jī)的型譜推薦的設(shè)計水頭與比轉(zhuǎn)速的關(guān)系， 混流式水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速 sn : ）（ kWmHn s ?????? 3 9 0 0 0202 0 0 0 軸流式水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速 sn : )(4 7 7 3 0 02 3 0 0 kWmHn s ???? 根據(jù)原始資料，適合此水頭范圍的水輪機(jī)類型有軸流式和混流式。 軸流式和混流式水輪機(jī)優(yōu)點： （ 1）混流式結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠，效率高，能適應(yīng)很寬的水頭范圍，是 目前應(yīng)用最廣泛的水輪機(jī)之一。三個水輪機(jī)參數(shù)如下： 轉(zhuǎn)輪型號 推薦使用水頭 H(m) 模型轉(zhuǎn)輪直徑 1D cm 最優(yōu)工況 限制工況 ?10n r/min ?10Q sm/3 0? % ?10Qsm/3 0? % ? 模型試驗水頭 H(m) 單位飛逸轉(zhuǎn)速?Rn1 (r/min) 水推力系數(shù) K HL260/A244 35~60 35 80 5 3 ~ JK503 26 35 135 903 1800 87 10 340 ZZ500 18~30 46 128 3 352 、擬訂機(jī)組臺數(shù)并確定單機(jī)容量 因為設(shè)計電站是無調(diào)節(jié)電站，所以工作容量等于保證出力 MW35?bN 選用混流式機(jī)組的單機(jī)容量不得超過 ? 選用軸流式機(jī)組的單機(jī)容量不得超過 ? 確定機(jī)組臺數(shù) 4 臺和 5 臺 方案列表如下： 水輪機(jī)組選型及臺數(shù)匯總表 臺數(shù) 4 5 轉(zhuǎn)輪 型號 HL260/A244 JK503 ZZ500 HL260/A244 JK503 ZZ500 單機(jī)容量（ MW) 50 50 50 40 40 40 2 2 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計 、水輪機(jī)方案比較 、方案Ⅱ 、 MW504? 244/260 AHL 計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機(jī)的額定出力為： W5 1 0 2 0%985 0 0 0 0 kNP GGr ??? ? 取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 min80110 r/n ? 與出力限制線的交點的單位流量為設(shè)計工況點單位流量，則 ）（ s/ 3110 ? ,對應(yīng)的模型效率 ?? ，暫取效率修正值%2??? ，則設(shè)計工況原型水輪機(jī)效率 ?????? ??? 。本機(jī)組屬于大型水輪機(jī)，故取非標(biāo)準(zhǔn)值 ?D 。 效率 r? 的計算： 9 5 )9 1 (1DD)1(1 55 1m10mm a xr ??????? ?? 效率修正值： 0 3 1 5 m a x ?????? ??? 平均效率 ? 的計算 minH ：取 minH 下 ）（ m in/ a x11 rn ? 與出力限制線的交點的效率 ?mH? 真機(jī)的效率 9 1 3 7 i nm i n ?????? ??? mHH maxH 、 rH 、 avH 是以發(fā)電機(jī)出力為限制，采用逼近法 找到單位流量和相應(yīng)的效率。 水輪機(jī)設(shè)計流量 rQ 的計算 設(shè)計工況點的單位流量 rQ11 為 ）（ sm / PQ r21Tr11?????? ? )/( 322111r smHDQ rr ????? 幾何吸出高度 sH 的計算 為使水輪機(jī)盡可能不發(fā) 生空化，取 maxH 、 rH 、 minH 三個水頭分別計算水輪機(jī)的允許吸出高度，以其中的最小值作為最大允許吸出高度。 （ 1）、計算 maxH 、 rH 、 minH 所對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 11n maxH ： ）（ m in/ m a x1m i n11 rHnDn ???? rH ： ）（ m in/ rHnDnrr???? minH ： ）（ m in/ m i n1m a x11 rHnDn ???? （ 2） 、確定各水頭所對應(yīng)的出力限制工況點的單位流量 11Q minH ：取 max11n 與出力限制線交點處的單位流量 )/( 3m a x11 smQ ? rH ：由逼近法表格知 sm / 3r11 ? maxH ：由逼近法表格知 sm / 3r11 ? （ 3） 、用（ 1）、（ 2）中計算的對應(yīng)工況點從模型綜合特性曲線上分別查出 minH 、 rH 、maxH 所對應(yīng)的模型空化系數(shù)，分別是 、 、 （ 4） 根據(jù)水位 — 流量關(guān)系曲線 5 5 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計 0 5000 10000 15000 20200264266268270272274276278280水位 (m)流量 (m 2/s) 查教材推薦設(shè)計尾水位的水輪機(jī)過流量 電站裝機(jī) 水輪機(jī)的過流量選用值 1 臺或 2 臺 1 臺水輪機(jī) 50%的額定流量 3 臺或 4 臺 1 臺水輪機(jī)的額定流量 5 臺以上 ~2 臺水輪機(jī)額定流量 本方案裝機(jī) 4 臺，流量 )/(238 3r sm?? 對應(yīng)的 水位 E=。 6 6 水電站主輔機(jī)設(shè)備選型設(shè)計 水輪機(jī)安裝高程 100 ????? Db )( mbH oSw ????????? 飛逸轉(zhuǎn)速 Rn 的計算 由 HL260/A244 模型水 輪機(jī)飛逸特性曲線查得，在最大導(dǎo)葉開度下單位飛逸轉(zhuǎn)速，m in/ 11 ?R 故水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速為 m i n )/r(1 2 5 5 8nn 1m a x11 ???? DHRR 計算軸向水推力 tF 據(jù) HL260 轉(zhuǎn)輪技術(shù)資料提供的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)輪軸向水推力系數(shù) ~ t ? ，轉(zhuǎn)輪直徑較小、止漏環(huán)間隙較大時取大值。 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪軸向水推力為： NHD 3 0 7 0 0 2 . 3 . 8 1 KF 23m a x213tt ??????? ?? 、方案Ⅱ 、 MW504? 503JK 計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機(jī)的額定出力為： W5 1 0 2 0%985 0 0 0 0 kNP GGr ??? ? 取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 m in135110 r/n ? ,取限制工況的 單位流量 ）（ s/ 3110 ? ,對應(yīng)的空化系數(shù) ?? 空化曲 線作為限制，對應(yīng)的模型效率 ?? ，暫取效率修正值 %2??? ，則設(shè)計工況原型水輪機(jī)效率 ?????? ??? 。本機(jī)組屬于大型水輪機(jī)，故取非標(biāo)準(zhǔn)值 ?D 。 則 機(jī)組運行區(qū)域如下圖： 7 7 第 1 章 水輪發(fā)電機(jī)組選型設(shè)計 根據(jù) 503JK 模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線，取 min/125r 時水輪機(jī)的實際運行范圍剛好，取 min/ r 偏離了高效率中心區(qū)域， 故取水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速 min/125rn? 效率 r? 的計算： ) ()(1))(1(1 10510r51m10mm a xr ??????????? HH m?? 效率修正值： 0 3 0 3 m a x ?????? ??? 平均效率 ? 的計算 (1)、計算 maxH 、 rH 、 minH 所對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 11n maxH ： ）（ m in/ m a x1m i n11 rHnDn ???? rH ： ）（ m in/ rHnDnrr???? minH ： ）（ m in/ m i n1m a x11 rHnDn ???? (2)、 minH ：取 minH 下 ）（ m in/ 4 1m a x11 rn ? 與 空化系數(shù) ?? 空化曲線的交點 的效率 ?mH? 真機(jī)的效率 i nm i n ?????? ??? mHH maxH 、 rH 、 avH 是以發(fā)電機(jī)出力為限制，采用逼近法 找到單位流量和相應(yīng)的效率。 水輪機(jī)設(shè)計流量 rQ 的計算