富春江水電站水動水輪機的初步設(shè)計設(shè)計

1、摘要本次設(shè)計是對富春江水電站的初步設(shè)計。 初步設(shè)計主要是對水力機組的設(shè)計， 進 行了水輪機、發(fā)電機和調(diào)速器的選擇。對廠房進行了布置，并對油、氣、水等各輔助 系統(tǒng)進行了設(shè)計。另外，在本次設(shè)計中還運用 AutoCAD對廠房布置及油系統(tǒng)、 氣系統(tǒng)、 水系統(tǒng)等系統(tǒng)圖進行繪制，它們可以更直觀的表達廠房和各個輔助設(shè)備的布置和構(gòu) 成。關(guān)鍵詞： 富春江水力發(fā)電 水力機組 輔助系統(tǒng) 廠房布置AbstractIt was carried on the preliminary design of the Fu Chun Jiang hydropower stations in this design. The de

2、sign of the hydraulic unit is main of preliminary design, it includes the followings: the choice of hydraulic turbine, generator and governor. The powerhouse layout also was designed as well as the auxiliary systems which include the oil system, the compressed air system and the water supply system.

3、 Besides, AutoCAD is used to draw powerhouse layout and the oil system, the compressed air system and the water supply system, etc. They can directly express the layout and components of the powerhouse and each auxiliary system.Keywords: Fu Chun Jiang hydroelectric power, hydraulic unit, auxiliary s

4、ystem, building layout.目錄前 言 - 1 -第一章水輪機選擇 錯. 誤！未定義書簽。1.1 機組臺數(shù)選擇 錯. 誤！未定義書簽。1.2 水輪機型號選擇 錯. 誤！未定義書簽。1.3 水輪機轉(zhuǎn)輪標稱直徑與轉(zhuǎn)速計算 錯. 誤！未定義書簽。1.4 水輪機初選方案比較 錯. 誤！未定義書簽。1.5 繪制水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線 錯. 誤！未定義書簽。1.6 確定選定方案的主要參數(shù) 錯. 誤！未定義書簽。1.7 蝸殼的水力計算 錯. 誤！未定義書簽。1.8 尾水管選擇 錯. 誤！未定義書簽。1.9 水輪機參數(shù)的確定 錯. 誤！未定義書簽。1.10 導水機構(gòu)主要參數(shù)的選擇 錯. 誤！

5、未定義書簽。1.11 水輪機的結(jié)構(gòu)說明 錯. 誤！未定義書簽。第二章 水輪發(fā)電機選擇 - 30 -2.1 發(fā)電機的主要參數(shù) - 30 -2.2 主要尺寸的確定 - 30 -2.3 發(fā)電機結(jié)構(gòu)形式的選擇 - 31 -2.4 其他外形尺寸估算 - 32 -2.5 發(fā)電機重量估算 - 34 -2.6 計算飛輪力矩的慣性時間常數(shù) - 35 -2.7 發(fā)電機結(jié)構(gòu)說明 - 36 -第三章 調(diào)保計算及調(diào)速設(shè)備選擇 錯. 誤！未定義書簽。3.1 調(diào)節(jié)保證計算 錯. 誤！未定義書簽。3.2 調(diào)速器選擇 - 45 -3.3 油壓裝置選擇 - 46 -第四章 廠房布置 - 47 -4.1 廠房起重機的選擇 - 47

6、 -4.2 廠房布置 - 48 -第五章 輔助系統(tǒng) - 54 -5.1 技術(shù)供水系統(tǒng) - 54 -5.2 排水系統(tǒng) - 56 -5.3 油系統(tǒng) - 59 -5.4 壓縮空氣系統(tǒng) - 61 -總 結(jié) - 66 -參考文獻 - 68 -致 謝 - 69 -附 錄 - 70 -長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）富春江水電站是我國自行建設(shè)的一座低水頭河床式電站。 它具有以發(fā)電為主 , 兼有農(nóng)田灌溉、 改善航運 , 發(fā)展?jié)O業(yè)、上下游防洪、和城市供水等綜合效益。電站位于浙江省錢塘江干流富春江 上七里垅峽谷出口處。上流離新安江水電站約60公里,下游離杭州市約 110 公里?？刂屏饔蛎娣e313

7、00 平方公里，多年平均流量 1000秒立米，設(shè)計洪水流量 23100 秒立米，總庫容 9.2 億立米， 設(shè)計灌溉面積 6 萬畝，裝機容量 29.72 萬千瓦。電站樞紐主要建筑物有大壩、廠房、船閘、魚道、灌溉渠首及升壓站、開關(guān)站等。攔江大壩 為混凝土實體重力式溢流壩，壩頂高程32.2 米, 最大壩高 47.7 米；壩頂長度 554.4 米，壩基巖石為流紋斑巖，壩體工程量 65萬立方米，主要瀉洪方式為壩頂溢流；溢流壩段全長 287.3 米, 壩 頂高程 11.6 米,共分 17孔,每孔凈寬 14米,弧形閘門控制 ,最大瀉流量 33560立方米每秒 .河床式 發(fā)電廠房 , 位于毅力壩段左側(cè) , 是

8、擋水建筑物的一部分 , 全長 189.15 米, 水上部分寬 24.7 米, 水下 部分寬 61.25 米；主廠房最大高度 57.4 米,凈寬 19.2 米,安裝 4 臺單機容量 6萬千瓦及一臺容量 5.72 千瓦轉(zhuǎn)葉式水輪發(fā)電機組 , 以 110千伏、 220 千伏輸電線路聯(lián)入華東電網(wǎng) .升壓站、開關(guān)站設(shè) 置在廠房左側(cè)山坡平臺上。 船閘規(guī)模為 100 噸級，布置在右岸， 閘室有效長度 102 米，口門寬 12.4 米.魚道位于廠房與溢流壩段之間 ,采用“ Z”字形梯級布置。灌溉渠首分設(shè)左右兩岸，左岸渠首 引水流量 1.5 億立方米每秒 , 右岸渠首引水流量 5立方米每秒。富春江水電站基本情況

9、是：電站是發(fā)電兼調(diào)相、調(diào)頻、調(diào)壓為主的綜合利用工程水庫為日調(diào) 節(jié)，總庫容 9.2 億米 3。電站以發(fā)電為主，并可改善航運，發(fā)展灌溉及養(yǎng)殖事業(yè)等綜合效益。電 站總裝機容量 29.72 萬千瓦，年發(fā)電量 9.23 億度；船閘通行能力為 100 300 噸級船舶，為不 完全年調(diào)節(jié)電站， 最大水頭： 16.9 米，加權(quán)平均水頭： 15.8 米，設(shè)計水頭： 14.3 米， 最小水頭： 6.2 米。根據(jù)上述情況對水輪機， 發(fā)電機和調(diào)速器等設(shè)備進行選型設(shè)計選擇， 對輔助系統(tǒng)： 技術(shù)供水、 排水、油系統(tǒng)和壓縮空氣等系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，主廠房布置進行設(shè)計。本設(shè)計報告是依據(jù)水輪機設(shè)計手冊 、水電站動力設(shè)備設(shè)計手冊 、水輪

10、機高的學 校教材、水輪機高等學校教材（?？七m用）國家標準進行設(shè)計。注意了理論與實踐的密 切結(jié)合，水輪機初步設(shè)計的基本理論和實際情況進行了簡要的分析和計算，對水輪機進行選型設(shè) 計，對調(diào)節(jié)保證計算， 本設(shè)計報告共分為十一部分：一、水輪機型號選擇； 二、水輪發(fā)電機選擇； 三、調(diào)保計算及調(diào)速設(shè)備選擇；四、廠房的布置；五、電廠輔助系統(tǒng)；六、本設(shè)計總結(jié)；七、參 考文獻；八、致謝；九、附錄。由于種種原因以及本人的水平有限，難免出現(xiàn)一些錯誤，望老師給予指正和批評。長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）第一章 水輪機選擇1.1 機組臺數(shù)選擇確定機組臺數(shù)時，必須考慮以下有關(guān)因素，經(jīng)過充分的技術(shù)經(jīng)濟論證

11、 :1.1.1 臺數(shù)對工程建設(shè)費用的影響機組臺數(shù)的多少直接影響單機容量的大小， 單機容量不同時， 機組的單位千瓦的造 價不同，一般，小的機組的單位千瓦造價高于大的機組。一方面，小機組的單位千瓦金 屬消耗高于大的機組，另外，單位重量的加工費用也較大。除主要機電設(shè)備外，機組臺 數(shù)的增加，要求增加配套設(shè)備的臺數(shù)，主副廠房的平面尺寸也需增加，因此，在同樣的 裝機容量條件下，水電站的土建工程及動力廠房的成本也隨機組數(shù)的增加而增加。1.1.2 機組臺數(shù)對電站運行效率的影響 當采用不同的機組臺數(shù)時，電站的平均效率是不同的。較大單機容量的機組，其單 機效率較高，這對于預計經(jīng)常滿負荷運行的水電站獲得的效率較顯著

12、。但是，對于變動 負荷的水電站，若采用過少的機組臺數(shù)，雖單機效率高，但在部分負荷時，由于負荷不 便在機組間調(diào)節(jié)，因而不能避開低效率區(qū)，這會使電站的平均效率降低。電站的最佳裝 機臺數(shù)，要通過電廠的經(jīng)濟運行分析來確定。1.1.3 機組臺數(shù)對電廠運行維護的影響機組臺數(shù)較多時， 其優(yōu)點是運行方式靈活， 發(fā)生事故時電站及所在系統(tǒng)的影響較小， 檢修也容易安排。但臺數(shù)較多時，運行人員增加運行用的料，消耗增加，因而運行費用 較高。同時，較多的設(shè)備與較頻繁的開停機會使整個電站的事故發(fā)生率上升。1.1.4 機組臺數(shù)對設(shè)備制造、運輸及安裝的影響 機組臺數(shù)增加時，水輪機和發(fā)電機的單機容量減少，則機組的尺寸小，制造、運

13、輸 及現(xiàn)場安裝都較容易。反之，臺數(shù)減少則機組尺寸增大，機組的制造、運輸和安裝的難 度也相應加大。因此，最大單機容量的選擇要考慮制造廠家的加工水平及設(shè)備的運輸、 安裝條件。此外，從發(fā)電機轉(zhuǎn)子的機械強度方面考慮，發(fā)電機轉(zhuǎn)子的直徑必須限制在轉(zhuǎn) 子最大線速度的允許值之內(nèi)，機組的最大容量有時也會因此受到限制。1.1.5 機組臺數(shù)對電力系統(tǒng)的影響對于占電力系統(tǒng)容量比重較大的水電廠及大型機組， 發(fā)生事故時對電力系統(tǒng)的影響長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文）較大，考慮到電力系統(tǒng)中備用容量的設(shè)置及電力系統(tǒng)的安全性，在確定臺數(shù)時，單機容 量不應大于系統(tǒng)的備用容量，即使在容量較小的電網(wǎng)中，單機容量也不

14、宜超過系統(tǒng)容量 的 1/3 。1.1.6 機組臺數(shù)對電廠主接線的影響 由于水電廠水輪發(fā)電機組常采用擴大單元主接線方式 （超大型機組除外），故機組臺數(shù)多采用偶數(shù)。同時為了運行方式的機動靈活及保證機組檢修時的廠用電可靠，除特殊 情況外，一般都裝兩臺以上機組。對于裝置大型機組的水電廠，由于主變壓器的最大容 量受到限制，常采用單元接線方式，因此機組臺數(shù)的選擇不必受偶數(shù)的限制。以上與機組臺數(shù)有關(guān)的諸因素，許多是既相互聯(lián)系又相互矛盾的，在選擇時應針對 主要因素進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇出合理的機組臺數(shù)?；谏鲜鲈瓌t和因素，初選機組臺數(shù)為 5 臺,6 臺和 7 臺。1.1.7 確定方案 富春江水電廠總裝機容

15、量為 29.72 萬 KW 。方案： 5 臺 4 6+5.72=29.72 萬 KW 方案： 6 臺 5 5 5.72 29.72 萬 KW 方案：7 臺 6 4 5.72 29.72 萬 KW1.2 水輪機型號選擇表 1-1 水輪機適用范圍型式適用水頭 H（M ）軸流式 ZZ5601022混流式 HL310n的“ T”形，選用蝸殼進口斷面的尺寸應盡量縮小機組段的間 距。b n / a =1.22.2 ，取 1.6 ； b/a m n b0 /a = 2.02.2 ，取 2.1； =20030,取300； r=10 015，取 150。由方程組 b n / a =1.6b/a m n b0 /a =2.1經(jīng)過試算取 a=5m, b=11.55m, m=5.6, b 0=3.2, n=2.75m 。查表 raDa1190022Db 1040022校核進口斷面面積：F=ab m2tgr n2tg /2 b0 ra rb =59.54 m271.2 59.54其中 71.2 59.543%,與設(shè)計要求相近，符合要求。59.54表 1-11 各斷面的 b/r=f （ r ）的函數(shù)曲線表斷面123456r11.4510.479.498.57.526.54b11.5511.559.558.557.556.55b/r11.11111表 1-12 用圖解法求出曲線包圍的面積 S斷面面積12