水电站毕业设计(5)

西华大学毕业设计说明书

表1-17各水头下的辅助曲线

Hi(m) n11t=nDi Hi(r/min) Hmin=144.6 Hmax=178.3m 67.7 61 n1m?n1t??n (r/min) 67.7 61 ?m 1 2 0.86 0.86 ?t 0.883 0.883 Q11t (m3) 0.378 0.689 N11t (kW) 3.27 5.97 ?m 0.86 0.86 ?t 0.883 0.883 Q11t (m3) 0.385 0.676 N11t (kW) 3.33 5.86 3 4 5 6 7 8 0.87 0.87 0.88 0.88 0.89 0.89 0.893 0.893 0.903 0.903 0.913 0.913 0.399 0.68 0.413 0.661 0.446 0.643 3.50 5.96 3.67 5.86 3.99 5.78 0.87 0.87 0.88 0.88 0.89 0.89 0.893 0.893 0.903 0.903 0.913 0.913 0.40 0.665 0.43 0.641 0.442 0.617 3.5 5.82 3.81 5.67 3.96 5.53

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N/kW(0.74,6.64)Q （m/s)311

图1-13 Hmin=144.6m辅助曲线N1t?f（Q1t）

N/kW(0.528,4.85)Q （m/s)311

图1-14 Hmax=178.3m辅助曲线N1t?f（Q1t）

分别从辅助曲线上即可找到各水头下发出的额定功率的工况点，查阅HL160/D40模型综合特性曲线从而得出其空蚀系数。最小水头下?=0.08，最大水头下?=0.035。代入计算结果：

Hmin=144.6m Hs?10??/900?（????）H

=-4.9m

Hmax=178.3m Hs?10??/900?（????）H

= -0.25m

比较结果得：水轮机的允许吸出高度Hs= -4.9m。 1.14计算水轮机的飞逸转速

HL式及其他固定叶片式水轮机飞逸转速的计算公式为：

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nR?n11R式中：nR—原型机的飞逸转速；

HmaxD1 (r/min)

n11R —模型机最大可能开度下的单位飞逸转速，由《水轮机》中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表，可知：nR=122.3r/min； Hmax 最大水头，Hmax =178.3m。

计算得，nR =859.5r/min。 1.15 计算水轮机轴向水推力P?

对于混流式水轮机：

Poc?k?4D12Hmax

式中：P?—轴向水推力，tf（1tf=9.81kN）； D1—转轮直径，D1 =1.9m；

K—轴向水推力系数，由《水轮机》中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表，可知：k=0.24。

计算得：P? =121.3tf 或P=9.81P?=1189.8kN 1.16 估算水轮机的质量

水轮机的质量G可按下式计算：

G?kD1aHb

式中：G—水轮机质量，t；

H—水头，取H=Hmax=178.3m；

K—系数，由《水利机械及工程设计》表1.10，查得：k=8.1；

a与直径D1有关的指数，由《水利机械及工程设计》表1.10查得： a =2.6；

b=0.16 b —与水头有关的指数，由《水利机械及工程设计》表1.10查得：计算得：G=97.5t。

1.17 绘制水轮机运转综合特性曲线

1.17.1 绘制各水头H下，??f(N)工作特性曲线

列表计算：在Hmin—Hmax内取3~5个水头列表计算，计算结果如表1-18。

表1-18，HL水轮机运转综合特性曲线计算表

H (m) Hmin=144.6m Hpj=165.5m 21

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（续表） n11t=nDi (r/min) Hi 67.7 63.3 ?m 1 2 3 4 0.86 0.86 0.87 0.87 0.88 0.88 0.89 0.89 ?t 0.883 0.883 0.893 0.893 0.893 0.903 0.913 0.913 Q11t (m3/s) 0.378 0.689 0.399 0.68 0.413 0.661 0.446 0.643 N (kW) 20.55 37.46 21.94 37.39 22.97 36.76 25.07 36.15 ?m 0.86 0.86 0.87 0.87 0.88 0.88 0.89 0.89 ?t 0.883 0.883 0.893 0.893 0.893 0.903 0.913 0.913 Q11t (m3/s)) 0.378 0.686 0.396 0.677 0.420 0.657 0.441 0.633 N (kW) 25.17 45.67 26.67 45.58 28.60 44.73 30.35 43.58 工作特性曲线 ?t??m??? N?9.81?tQ1tD1H 5 232 6 7 8 Hi(m) n11t=nDi(r/min) HiHr=167m 63 Hmax=178.3m 61 n1m?n1t??n (r/min) 63 61 ?m 1 2 3 4 0.86 0.86 0.87 0.87 ?t 0.883 0.883 0.893 0.893 Q11t (m3/s) 0.380 0.685 0.398 0.676 N (kW) 25.64 46.23 27.16 46.14 ?m 0.86 0.86 0.87 0.87 ?t 0.883 0.883 0.893 0.893 Q11t (m3/s)) 0.385 0.676 0.400 0.665 22

N (kW) 28.66 50.33 30.12 50.07 工作特性曲线 ?t??m???

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(续表) 5 0.88 0.88 0.89 0.89 0.893 0.903 0.913 0.913 0.42 0.655 0.441 0.632 28.99 45.2 30.77 44.10 0.88 0.88 0.89 0.89 0.893 0.903 0.913 0.913 0.430 0.641 0.442 0.617 32.74 48.80 34.02 47.50 N?9.81?tQ1tD12H 326 7 8 以?t为纵坐标，以N为横坐标，得出各水头下的??f(N)工作特性曲线。 1.17.2绘制??f(N)等效率曲线

在H-N坐标图上，做个水头的水平线，如H1，H2，H3……在??f(N)曲线图上每隔1%~2%作?=const水平线，交给曲线与各点，将各点投影到H-N坐标图上，再将各?相等的点连成光滑的曲线，即成为等效率线。如图1-15。 1.17.3绘制功率限制线

水轮机的功率限制线由2部分组成。在设计水头Hr到最大水头Hmax范围内，水轮机功率受发电机额定容量pf的限制，所以这一段功率限制线为一条垂直线；在设计水头Hr到最小水头Hmax范围内，水轮机功率受水轮机的最大过流能力限制。此时，导叶开度已达最大，所以功率限制就是5%功率储备线。在Hmin下以得出功率Nmin值，于是在H-N坐标上，得到B点，连接AB即为设计水头的出力限制线。如附图SJZ-1 1.17.4绘制等吸出高度线

（1）绘制Q`=f（N）辅助曲线，从计算表中可直接得出。

（2）在模型综合特性曲线上作各水头下的n11=const水平线，交?=const线与若干点，将各点的?及Q11计入表中，根据Q`=f（N）查出N值，计入表中， 计算Hs得值，根据Hs和N绘制Hs=f（N）曲线。计算表格如表1-19

表1-19等吸出高度计算值 Hi/m Hmin=144.6m 67.7 Hpj=165.5m 63.3 nDi n11t=Hi(r/min) n1m?n1t??n(r/min) ?? 67.7 0.02 63.3 0.02 23

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