水电站大作业(共18页)
18页1、精选优质文档-倾情为你奉上水电站大作业水轮机选择设计2012级水电三班 易斯07一基本资料和要求1.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:流量Q(m3/s)0102030405060水位Z(m)450450.9451.8452.6453.3453.8453.2流量Q(m3/s)708090100110120水位Z(m)454.4454.8455.0455.2455.3455.42水轮机选型计算和蜗壳绘制资料,水轮机的系列型谱(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),有关轮系的模型特性曲线。3.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。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
2、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。二水轮机类型的比选与确定2.1水轮机型号选择根据该水轮机的水头变化范围为100140m,水头较高,在水轮机系列型谱上可查出合适的机型有A253-46与A502-35两种 ,均为混流式,立轴布置。现将这两种水轮机作为初选方案,分别求出其有关参数并进行分析比较。2.2 A253-46水轮机方案的主要参数选择2.2.1转轮直径D1的计算查水轮机型谱资料可得A253-46水轮机在限制工况下的单位流量为0.805m3/s,M=0.886;Nr为水轮机的额定出力=Ngr/gr=120/(4*0.96)=31.25MW;Hr为水轮机的设计水头=110m;=M+,需经过试算来确定。Excel试算表(1)如下:表(1)由此算可以算得D1=1.952m,为使水轮机有一定的富裕容量,通常选用较计算值稍大的标称直径。根据标准尺寸系列可取D1=2m。2.2.2转轮转速n的计算为了使水轮机在加权平均水头获得最高效率,故取H=Hav=116m;A253-46水轮机在最优工况下单
3、位转速=63r/min,初步假定=63r/min,且D1=2m。由此可以算得n=339.3 r/min,为使机组有较小的尺寸和重量,选用与之相近标准同步转速333.3 r/min,此时磁极对数p=9。2.2.3效率及单位参数修正A253-46型水轮机在最优工况下的模型最高效率为,模型转轮直径为D1M=0.46m,原型效率,效率修正值为。考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异,常在已求得的值中再减去一个修正值。现在取=0.006,则可得到效率修正值为=0.014,由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为。具体计算如下表2: (表2)单位转速的修正值按下式计算:3%,按规定单位转速可不加修正,同时,单位流量也可以不加修正。由上可见, 是正确的,所以上述计算及选用的结果D1=2.0m、n=333.3r/min也是正确的。2.2.4工作范围的检验在选定D1=2.0m、n=333.3r/min后,水轮机的及各特征水头相对应的即可计算出来。水轮机在Hr、Nr下工作时,其,故则水轮机的最大引用流量为=0.767*22*110=32.177m3/s与特征水头Hmax、Hmin、和Hr相对
4、应的单位转速为n1min=nD1Hmax=333.32140=56.34r/minn1max=nD1Hmin=333.32100=66.66r/minn1r=nD1Hr=333.32110=63.56r/min在A253-46型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出、n1min=56.34r/min, n1max=66.66r/min的直线,如图(1)所示。由图可见,有这三根直线所围成的水轮机工作范围(图中阴影部分)基本上包含了该特性曲线的高效率区。所以对于A253-46型水轮机方案,所选定的参数D1=2.0m、n=333.3r/min是合理的。图(1)2.2.5吸出高程Hs及安装高程Zs的计算(1)吸出高程Hs的计算由水轮机的设计工况参数,在图(1)上可查得相应的气蚀系数约为=0.048,并查得Hr=110m对应的气蚀系数的修正值约为=0.016 是水轮机安装位置的海拔高程,取为下游平均水位的海拔高程,由此可得水轮机的吸出高度Hs=2.456(m);可见,转轮中压力最低点在下游水面2.456m以上, A253-46型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。(2)安装高程按照公式 计算;为设计尾
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