水轮机的选型计算.docx

水轮机的选型计算 目 录 一、水轮机选型计算的依据及其根本要求……………………………………………………………1 1 水轮机选型时需由水电勘测设计院供应以下原始数据……………………………1 2 水轮机选型计算应满意下述根本要求………………………………………………1 二、还击式水轮机根本参数的选择计算…………………………………………………………1 1 依据最大水头及水头改变范围初步选定水轮机的型号……………………………1 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数……………………………1 3 效率修正………………………………………………………………………………4 4 检查所选水轮机工作范围的合理性…………………………………………………4 5 飞逸转速计算…………………………………………………………………………5 6 轴向推力计算…………………………………………………………………………5 三、水斗式水轮机根本参数的选择计算………………………………………………10 1 水轮机流量……………………………………………………………………………10 2 射流直径d0……………………………………………………………………………10 3 确定D1/d0……………………………………………………………………………10 4 水轮机转速n…………………………………………………………………………10 5 功率与效率……………………………………………………………………………………11 6 飞逸转速………………………………………………………………………………12 7 水轮机的水平中心线至尾水位距离A………………………………………………12 8 喷嘴数Z0确实定…………………………………………………………………………12 9 水斗数目Z1确实定………………………………………………………………………12 10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系……………………………………………13 11 引水管、导水肘管及其曲率半径…………………………………………………13 12 转轮室的尺寸……………………………………………………………………14 A 水机流量………………………………………………………………………………17 B 射流直径…………………………………………………………………………………17 C 水斗宽度的选择………………………………………………………………………………17 D D/B的选择…………………………………………………………………………………17 E 水轮机转速的选择……………………………………………………………………………17 F 单位流量的计算………………………………………………………………………………17 G 水轮机效率……………………………………………………………………………………18 H 飞逸转速……………………………………………………………………………………18 I 转轮重量的计算………………………………………………………………………………18 四、调速器的选择…………………………………………………………………………………20 1 还击式水轮机的调速功计算公式……………………………………………………………20 2 冲击式水轮机的调速功计算公式……………………………………………………………20 五、阀门型号、大小的选择………………………………………………………………………21 1 球阀的选择……………………………………………………………………………………21 2 蝴蝶阀的选择…………………………………………………………………………………22 水轮机的选型计算一、水轮机选型计算的依据及其根本要求1 水轮机选型时需由水电勘测设计院供应以下原始数据：1〕 装机容量、装机台数、单机额定出力Nr、最大出力Nmax和负荷性质； 2〕 水电站的设计水头Hr，最大水头Hmax，最小水头Hmin，加权平均水头Hcp； 3〕 水电站上下游水位与流量关系曲线，水头、流量过程线或保证率曲线，引水管 损失等；4〕 水电站的泥沙资料〔含沙量、泥沙类别、特性等〕，水质资料〔水温、化学成分、 PH值、硬度、含气量等〕；5〕 水电站厂房形式，引水方式和引水管长度、直径；机组安装高程及允许吸出高 度Hs＇；6〕 制造厂与水电站间的运输条件、水电站的安装条件〔允许最大挖深值等〕。

2 水轮机选型计算应满意下述根本要求：1〕 具有优良的能量指标，所选择的水轮机应能经常运转于高效率区；2〕 具有良好的汽蚀性能及工作稳定性，机组的压力脉动要小，调整敏捷，平安可 靠；3〕 尽可能选择较小尺寸的水轮机，如尽量选择比转速较高的水轮机转轮，选择单 位转速n11值稍高于最优单位转速n110值，单位流量Q11近于最大单位流量Q11max值；4〕 构造要先进合理，易损零部件能拆卸互换，做到因地制宜； 5〕 满员运输、安装、检修的要求二、还击式水轮机根本参数的选择计算1 依据最大水头及水头改变范围初步选定水轮机的类型和转轮型号目前，一般在水头H=3~30m范围内选用贯流式水轮机，H=3~60m范围内选用轴流式水轮机〔一般Hmax/Hmin＞2，D≥2.0m时用转桨式〕，H=20~600m范围内选用混流式水轮机，H=300~1010m范围内选用冲击式水轮机，在一样水头段内可运用不同的机型时，需对它们进展性能、技术经济的初步比拟后再选定对于只给出设计水头的中小型还击式水轮机，其工作水头范围可参考图2-1-1 贞制 第 1 页 共 24 页 2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮标称直径D1、额定转 贞制 第 2 页 共 24 页 速n、最大吸出高度Hs。

1〕 关于流量的选择、计算：对混流式和轴流转桨式水轮机，一般取综合特性曲线上最优单位转速的〔105%~110%〕与5%出力限制线的95%~101%交点处所对应的单位流量Q11值，对轴流定桨式水轮机按相应105%~110%最优单位转速的最优效率点取单位流量；受挖深限制时依据最大允许Hs选取单位流量Q11，其所取单位流量应大于最优单位流量 对轴流转桨式水轮机，选取原那么为： a) 按允许的吸出高度Hs来选取；b) 从平均效率、电能产量、装机台数进展经济分析确定Q11对径流式电站 应考虑在最大水头和最小水头时均能得到电站保证出力；c) 从经济性和运行的稳定性着眼，选用的Q11一般不宜超出型谱表中引荐的 范围流 量Q：由 Np??水???Q?H ? Q? 其中：NP——水轮机额定功率 γ——水的重度〔9.81KN/m3〕 η水——水轮机效率 单位流量Q11： Q11?Np?水???H 〔2-2-1〕QD1?H2 〔2-2-2〕转轮标称直径D1的计算： 标称直径D1： D1?ND9.81??水??D?Q11?Hr3/2?m? 〔2-2-3〕 其中：ND——机组额定功率〔发电机额定功率〕〔千瓦〕； η水——水轮机效率〔0.88~0.93〕； ηD——发电机效率〔0.90~0.97〕； Hr——额定水头〔米〕。

额定转速n的计算： 利用单位转速n11j和水头推算水轮机额定转速： 贞制 第 3 页 共 24 页 额定转速ne： ne?n11j?HrD1(r/min ) 〔2-2-4〕 其中：n11j——原型水轮机计算单位转速，其值在综合特性曲线上选定 为使水轮机能在大局部运转时间内处于高效率区工作，一般盼望对应于平均水头的单位转速接近于最优单位转速，故计算单位转速n11j值为：对于轴流转桨式水轮机可选取大于其最优单位转速n110值的1.05~1.15%；对于混流式水轮机可选取大于其最优单位转速n110值的1.02~1.1%；其中上限适用于较高比转速混流式水轮机 依据计算所得转速ne，取略大的相近的发电机同步转速为水轮机的额定转速n发电机同步转速可按下式计算： n?60?f 〔2-2-5〕 P 其中：f——周波，我国为50Hz； P——发电机磁极对数。

允许吸出高度的计算： Hs?10?bD??k???c?H?0(立式机组)?1(卧式机组) 〔2-2-6〕 90022 其中：▽——水轮机位于高出海平面的标高； kσ——汽蚀平安系数； σc——临界汽蚀系数；σY——装置汽蚀系数〔σY= kσ*σc〕 式中汽蚀平安系数kσ值的选用可考虑如下状况确定：水中含沙、含汽量大时，或需延长检修周期时kσ可适当取大些；转轮叶片和下环，或转轮室由不锈钢制造时，取kσ≤1.1~1.2；汽蚀局部部位采纳抗汽蚀措施时，可取kσ=1.2~1.4；转轮由碳钢制 造时，一般取kσ=1.4~1.8；对多机组电站kσ值 可取小些；转轮接近其运用水头最大值时kσ 宜取较大值；地下厂房时，可适当取大值 式中汽蚀系数σ值的选取：一般从模型 综合特性曲线上查取，假如没有那么1：可从 图〔2-2-1〕中查取，对图〔2-2-1〕亦可用 经历公式〔2-2-7〕给出： 图〔2-2-1〕满负荷时汽蚀系数与比转速的关系 贞制 第 4 页 共 24 页 上抬。

水轮机转动局部的重量GZ包括转轮重量GN和主轴重量GL，转轮重量GN见式〔2-6-2〕、〔2-6-3〕和图〔2-6-1〕、〔2-6-2〕轴的重量依据机组布置型式详细计算，近似估算时，对高水头混流式水轮机可取GL≈GN；对中水头混流式水轮机可取GL=〔0.4~0.5〕GN〔较小水头或大机组取较小值〕；对一根主轴布置的机组，混流式中取GL=〔0.7~0.8〕GN，转桨式中取GL=〔0.4~0.6〕GN〔高水头转桨式轮毂比大，取大值〕混流式转轮的重量估算：GHL??0.5?0.025??10?D1???D13〔吨〕 〔2-6-2〕 假设转轮是分瓣构造，那么按上式计算结果应增加10%重量混流式转轮的重量曲线见图〔2-6-1〕0.1转桨式转轮的重量估算：GZZ?1.4?d?Hmax?D12.6〔吨〕 〔2-6-3〕 其中：d——转轮轮毂比； 。