水电站毕业设计(2)

西华大学毕业设计说明书

加权平均水头Hpj=165.5m 额定水头Hr=167.0m 总装机容量N=80MW 海拔高程?=395.5 m

坝后式地面厂房，采用单机饮水方式，电站离负荷中心较远，在系统中担任基荷。

1.5水轮机台数及型号的选择 1.5.1确定水轮机台数及单机功率

根据Ppl?Pg?Z，其中Ppl为每台机组的额定功率，Pg为总装机容量，Z为机组台数。选择情况如表1-1。

表1-1水轮机台数及单机功率

台数Z 单机功率Ppl（MW） 2 40 3 26.7 4 20 1.5.2选择机型及模型转轮

根据水轮机的类型及使用水头范围表，如图表1-2。

表1-2 大中型水轮机的类型及使用水头范围表

水 轮 机 型 式 能量转换方式 水流方式 贯流式 斜流式 反击式 混流式 轴流式 适用水头范围 （m） <20 40~180 30~700 3~80 比转速范围 （m.kW） 600~1000 150~350 50~300 200~850 比转速： ns=2000/Hr?20

=135.7 m.kW

比较结果：选择混流式水轮机。

查阅《水轮机》附表1，选择水轮机型号HL160/D46，其模型转轮主要参数如表1-3。

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表1-3 模型转轮主要参数

转轮 型号 推荐使 模型转 流道尺寸 用水头 轮直径 H(m) D1(cm) 0.16 17 1.25 20 最优工况 b0 Z1 D0 Z0 n110 Q110 ?0 ?0 (r/min) (m3/s) 67.5 0.548 (%) 91.6 0.039 HL160/D46 135-200 40 1.6初选工况点A

HpjHrn，1r?n，10

式中：n，10 —模型的最优单位转速

计算结果得：n，1r =67.2r/min

在模型转轮综合特性曲线上作n，1r的水平线交5%功率限制线于A点，A点即为初选设计工况点，见图1-1。A点的单位流量即为初选设计工况点下的单位流量。

n11(r/min) n11r5%功率限制线O Q11rQ11 (L/s)

图1-1模型转轮综合特性曲线

1.7转轮直径D1的确定

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1.7.1 水轮机的额定出力

N?式中：N —水轮机额定功率，kW；

NF?F

NF—发电机额定功率；

?F—发电机功率,一般可取0.96或0.98,本次设计取?F?0.96。

1.7.2 转轮直径D1

D1?式中：N—水轮机额定功率，kW； Q1r—真机单位流量，m3/s；

N9.81Q1rH?32

?—水轮机的效率，由初设工况点A的?mA加上修正值得到

???mA?????mA?（1~3）%，

本次设计取??=3%，?mA由HL160/D46模型综合特性曲线上A点读出得

?mA=89.5%，计算结果如表1-4。

表1-4各种机组台数下的转轮直径

机组台数 2 3 4 单机功率40 26.7 20 （ MW ）

直径D1计算结果（m） D1圆整结果（m） 1.86 1.5 1.3 1.9 1.5 1.3 1.8额定转速的确定 额定转速n:

n?n110HpjD1

式中: n110—设计单位转速, r/min；

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Hpj— 加权平均水头, Hpj=165.5m； D1—真机的转轮直径, m。 计算结果如表1-5所示。

表1-5 额定转速n的计算结果

机组台数 n (r/min) 2 455 3 576.34 4 665 查《水轮机》水轮发电机额定转速系列表，每个型号选择两个标准额定转速，选取结果见表1-6。

表1-6 水轮发电机标准额定转速

机组台数 n (r/min) 2 428.6和500 3 500和600 4 600和750 1.9 效率及单位参数的修正 1.9.1 效率换算及其修正值??

真机的效率修正：

?????1???2???3

参照相应规范，??2=-0.01，??3=0.01

??=?max.t -?max.m

式中：?max.t——真机的最优工况效率；

?max.m—模型机的最优工况效率，由中小型混流式水轮机模型运转主要参

D1m D1t数表查阅得?max.m=91.6%。

5?max.t?1?（1??max.m）式中： D1m为模型转轮直径，D1m为40cm；

D1为真机的转轮直径。

1.9.2 单位参数的修正值?n1及?Q1

?n'1?n'1t?n'1m?n'1m(?t-1)?m?t-1)?m

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?Q'1?Q'1t?Q'1m?Q'1m(

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式中:n'1m0 模型机最优工况下的单位转速。

上述修正值可在最优工况点进行选取，其他工况点采用等值修正处理。当，

?n1?Q?3%，1?3%时，单位参数可不予修正。最终计算结果见表1-7。 ?n1m?Q1m表1-7 效率及单位参数的修正

机组台数 转轮直径D1（cm） 效率修正值?? 单位参数修正值 真机效率 ?n1 是否修正 2 1.9 2.3% 91.8% 1.3%n1m0 否 3 1.5 2.0% 91.5% 0.83%n1m0 否 4 1.3 1.8% 91.3% 0.55%n1m0 否 1.10 核对所选择的真机转轮直径D1 1.10.1 确定水轮机的真实工况点B

实际水轮机的转速：

n1tr?nD1 Hr

n11,mr?n11,tr??n11式中：?n11—单位转速修正值，取?n11为0

B点在n，在其上查找点，计算功率N1t，并作辅助 （?m ，Q，mr水平线上，1m）曲线N1t?，即： （Q1t）N?9.81?tiQ11,ti?9.81(?mi???)(Q11,mi??Q11) 11,ti

N 而N1t?，在辅助曲线上有一个与Q1，mr之对应，从而得到32D1Hr28

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