水电站大作业
24页1、水轮机选型大作业 指导老师:程永光 姓名:陈健华 班级:水电五班 学号:2010301580319 1010 级水电五班级水电五班 陈健华陈健华 20103015803192010301580319 1 目录 目录目录1 一基本资料及任务一基本资料及任务 .2 二水轮机比较与选择3 2.1 水轮机型号初选.3 2.2 水轮机比较 .3 2.2.1 混流 A253-46 型水轮机.3 2.2.2 混流 A502-35 型水轮机.6 2.2.3 两种方案的比较分析8 2.3 主要结论.9 三 蜗壳及尾水管尺寸计算.9 3.1 蜗壳断面尺寸计算.9 3.2 尾水管选型及计算12 3.3 蜗壳和尾水管的单线图的绘制13 四原型运转综合特性曲线的绘制.14 4.1 等水头线的绘制14 4.2 等效率线的绘制.19 4.3 出力限制线的绘制.20 4.4 等吸出高度线的绘制.21 4.5 运转综合特性曲线.23 1010 级水电五班级水电五班 陈健华陈健华 20103015803192010301580319 2 一基本资料及任务 某坝后式电站,总装机容重为 120MW,初拟装四台机组,电站最大水
2、头 Hmax=140m,最小水头 Hmin=100m,加权平均水头 Hav=116m,计算水头 Hr110m,下游水位-流量曲线如下表所列: 表 1 下游水位-流量关系 要求: (l)确定水轮机类型及装置方式; (2)确定水轮机转轮直径 D1 及转速 n,校核水轮机的工作范围和计算水 头下的额定出力; (3)计算在设计水头下,机组发出额定出力时的允许吸出高 Hs,并算出 此时水轮机的安装高程。问此工况是否是气蚀最危险工况?为什么? (4)采用圆形断面的金属蜗壳,最大包角 max345,导水叶高度 b0=0.224D1。请计算蜗壳及尾水管轮廓尺寸。并用 CAD 绘出蜗壳、尾水管单 线图。 (5)将模型综合特性曲线转换成原型运转综合特性曲线。 本题是一个水轮机选型的综合题,本题的任务要求有: 选择水轮机的台数和单机容量; 选择水轮机的牌号、型号及装置方式; 确定水轮机的直径、转速、吸出高及安装高程; 确定蜗壳及尾水管尺寸; 绘制水轮机运转综合特性曲线; 选型设计已经收集的基本资料: (1) 水能规划资料 装机容量:总装机容量为 120MW,初拟四台机组; 各种代表水头:Hmax=140m,
3、 Hmin=100m, Hav=116m, Hr110m; 下游水位与流量关系曲线(表 1) 。 (2) 水轮机产品技术资料 水轮机的系列型谱:附件中包括轮系的水头适用范围、最优工况和限制 工况下的单位转速、单位流量和模型汽蚀系数。 1010 级水电五班级水电五班 陈健华陈健华 20103015803192010301580319 3 同步转速 n:机组的同步转速与发电机的磁极对数有关,磁极对数只能 是一对一对的,在选择水轮机转速是必须套用同步转速。 n=3000/p(r/min)。 某一轮系的模型综合特性曲线(包括飞逸特性曲线) 。 二水轮机比较与选择二水轮机比较与选择 2.1 水轮机型号初选 在水轮机型号选择中,起主要作用的是水头,每一种水轮机都有一定的水 头使用范围。上限是由其结构强度和气蚀条件决定的,一般不允许超出。而下 限是由经济条件决定的。Hmax 不能超过该轮系的适用水头的上限;Hav、Hr 在适用水头范围之内。若两种型号都适用,则需要进行对比分析和计算。问题 条件中已经给出了电站的最大水头 Hmax=140m,最小水头 Hmin=100m,加权 平均水头 Hav=116
4、m,计算水头 H110m。于是,可以根据水头数据参考水轮 机的系列型谱选择水轮机类型。 查中小型混流式、轴流式水轮机模型参数表有多种选择方案,为了便 于比较分析本文初步选择水轮机型号为 A253-46 和 A502-35。两种机型均为混 流型,装置方式采用立轴布置。 2.2 水轮机比较 2.2.1 混流 A253-46 型水轮机 1转轮直径转轮直径 D1的计算的计算 由公式可得到 D1的计算公式为:HHDQQHN 2 1 1 81 . 9 81 . 9 (公式 1) 2 3 1 1 81 . 9 HQ N D 注意几个参数的取值: N 取水轮机额定出力 Nr,是发电机的额定出力(机组/ rff NN f N 容量) ;是发电机效率,查资料可取为 96%;所以求得 f Nr=31.25MW。 1010 级水电五班级水电五班 陈健华陈健华 20103015803192010301580319 4 H 取设计水头 Hr=110m。 取限制工况下的单位流量,查型谱表得=0.805m3/s, 1 Q 1max Q 1max Q =88.6%。 M 效率,这一步需要试算,初步估计,则 M %.41
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