水電站設(shè)計計算書

1、河海大學(xué)熱動2001級畢業(yè)設(shè)計計算書 孫偉華第一章 水輪機的選型設(shè)計第一節(jié) 水輪機型號選定一水輪機型式的選擇根據(jù)原始資料，該水電站的水頭范圍為65-84.5m，查水電站機電設(shè)計手冊水力機械表1-4適合此水頭范圍水輪機的類型有斜流式和混流式。又根據(jù)混流式水輪機的優(yōu)點：（1） 比轉(zhuǎn)速范圍廣，適用水頭范圍廣；、（2） 結(jié)構(gòu)簡單，價格低；（3） 裝有尾水管，可減少轉(zhuǎn)輪出口水流損失；因此，選擇混流式水輪機。二比轉(zhuǎn)速的選擇水輪機的設(shè)計水頭估算為適合此水頭范圍的有HL260/D74和HL240/D41. 根據(jù)本電站水頭變化范圍(H=64-85m)查水電站機電設(shè)計手冊水力機械表1-4三單機容量臺數(shù)單機容量（萬

2、千瓦）216332/3 4856.4第二節(jié) 原型水輪機主要參數(shù)的選擇根據(jù)電站建成后,在電力系統(tǒng)的作用和供電方式,初步擬定為2臺,3臺,4臺,5臺,四種方案進行比較。首先進行HL260/D74水輪機的選擇一二臺1、計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機額定出力： 上式中： -發(fā)電機效率,取0.98 -機組的單機容量（KW） 由型譜可知，與出力限制線交點的單位流量為設(shè)計工況點單位流量，則Q11r=1.247m3/s,對應(yīng)的模型效率m=894%，暫取效率修正值 =0.03，=0.894+0.03=0.924。模型最高效率為924%。按我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列（見水輪機課本），計算值處于標準值4.5m和5m之間，且接近5

3、m，暫取D1=5.0m。2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.955-0.924=0.031=m+=0.894+0.031=0.9253、 同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于125r/min和136.4 r/min之間，且接近136.4r/min，所以取n=136.4r/min。4、 水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.247××=260.5/s5、 飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =150.4×=276.5r/min6、計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 二三臺 1、計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.8m和4.1m之間，且接近4.1m

4、，暫取D1=4.1m。2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.954-0.924=0.03=m+=0.894+0.03=0.9243、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于150r/min和166.7r/min之間，且接近166.7r/min，所以取n=166.7r/min。4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.247××=175.1/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =150.4×=337.2r/min6、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.22/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 三四臺1、計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.3m和3.8m之間

5、，故取標準值=3.3m, =3.8m當=3.3m時2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.951-0.924=0.027=m+=0.894+0.027=0.9213、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于187.5r/min和214.3r/min之間，=187.5r/min, =214.3r/min當=187.5r/min時，4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.247××=113.5/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =150.4×=419.0r/min6、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.42/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=214.3r/min時，

6、最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=3.8m時2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.953-0.924=0.029=m+=0.894+0.029=0.9233、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于166.7r/min和187.5r/min之間，=166.7r/min, =187.5r/min當=166.7r/min時，4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.247××=150.4/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =150.4×=363.8r/min6、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.07/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=187.5r/m

7、in時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 四五臺 1、計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.0m和3.3m之間，故取標準值=3.0m, =3.3m當=3.0m時2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.951-0.924=0.027=m+=0.894+0.027=0.9213、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于214.3r/min和250r/min之間，=214.3r/min, =250r/min當=214.3r/min時，4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.247××=93.8/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =150.4×=460.8r/min6、

8、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.37/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=250r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=3.3m時2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.951-0.924=0.027=m+=0.894+0.027=0.9213、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于187.5r/min和214.3r/min之間，=187.5r/min, =214.3r/min當=187.5r/min時，4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.247××=113.5/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =150.4×=419.0r/min

9、6、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.13/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=214.3r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當根據(jù)水頭范圍選擇：HL240/D41時，n11=77r/min,一二臺1、計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機額定出力： 由型譜可知，與出力限制線交點的單位流量為設(shè)計工況點單位流量，則Q11r=1.123m3/s,對應(yīng)的模型效率m=87.6%，暫取效率修正值 =0.03，=0.876+0.03=0.906。模型最高效率為924%。計算值處于標準值5.0m和5.5m之間，取D1=5.0m, D1=5.5m。當D1=5.0時2、計算原型水輪機

10、的效率 =max-M0=0.945-0.906=0.039=m+=0.76+0.039=0.9153、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于125r/min和136.4 r/min之間，取n=125.0r/min，n=136.4r/min。當n=125.0r/min4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.123××=234.6/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =146.7×=269.7r/min設(shè)計工況的單位流量=1.25/s6、計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當N=136.4時計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當D1=5.5

11、時2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.946-0.906=0.04=m+=0.76+0.04=0.9163、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于115.4r/min和120.0 r/min之間，取n=115.4r/min，n=120.0r/min。當n=115.4r/min4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.123××=283.8/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =146.7×=245.2r/min設(shè)計工況的單位流量=1.03/s6、計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當N=125.0r/min時計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭

12、對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 二三臺 1、計算轉(zhuǎn)輪直徑水輪機額定出力： 計算值處于標準值4.1m和4.5m之間，暫取D1=4.1m, D1=4.5m。當D1=4.1m時2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.943-0.906=0.037=m+=0.876+0.037=0.9133、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于150r/min和166.7r/min之間，取n=150r/min，n=166.7r/min。當n=150r/min時4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.123××=157.7./s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =146.7×328.9r/min6、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工

13、況的單位流量=1.24/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=166.7r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當D1=4.5m時2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.944-0.906=0.038=m+=0.876+0.038=0.9143、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于136.4r/min和150r/min之間，取n=150r/min4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.123××=190.0./s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =146.7×=299.7r/min6、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.03/s最大水頭、平均水頭

14、和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 三四臺1、計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.3m和3.8m之間，故取標準值=3.8m 2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.942-0.906=0.036=m+=0.876+0.036=0.9123、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于166.7r/min和187.5r/min之間，=166.7r/min, =187.5r/min當=166.7r/min時，水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.123××=135.5/s飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =146.7×=354.9r/min4、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.08/s

15、最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=187.5r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 四五臺 1、計算轉(zhuǎn)輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.3m和3.8m之間，故取標準值=3.3m 2、計算原型水輪機的效率 =max-M0=0.940-0.906=0.034=m+=0.876+0.034=0.9103、同步轉(zhuǎn)速的選擇 此值介于187.5r/min和214.3r/min之間，=187.5r/min, =214.3r/min當=187.5r/min時，4、水輪機設(shè)計流量Qr的計算 Qr=1.123××=102.2/s5、飛逸轉(zhuǎn)速的計算 =

16、146.7×=408.6r/min6、計算水輪機的運行范圍設(shè)計工況的單位流量=1.15/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 當=214.3r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 七各方案列表如下(HL260/D74)臺數(shù)直徑轉(zhuǎn)速25.0136.484.679.274.234.1166.784.879.774.343.3187.576.772.267.3214.387.882.576.93.8166.778.673.968.9187.588.483.177.553.0214.379.775.069.925093.087.581.63.3187.576.772

17、.267.3214.387.782.576.9各方案列表如下(HL240/D41)臺數(shù)直徑轉(zhuǎn)速25.012577.572.968.0136.484.679.674.25.5115.478.774.069.012585.380.274.834.115076.371.766.9166.784.879.774.44.515083.778.773.443.8166.778.673.968.9187.588.483.177.553.3187.576.772.267.3214.387.782.576.9第三節(jié) 較優(yōu)方案選擇說明：a、在最小水頭下，水輪機不能發(fā)出額定出力，此時水輪機受到出力限制線的限制，所以

18、不需要試算最小水頭下的Q11 b、在最大水頭和平均水頭下的Q11值，所用的原型水輪機效率計算出來的Q11。但是Q11和此水頭對應(yīng)的n11的交點的模型水輪機效率加上修正值并不一定等于，這就需要試算。 C、在平均水頭下，有些方案的Q11偏大，無法從特征曲線上找到。設(shè)計工況單位流量： 試算法作發(fā)電機出力限制線，并換算到水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線上，同時也返算出設(shè)計水頭。由Q11T=Pr/9.81D12H1.5=C，假定一個T，由此公式計算出一個Q11,再由Q11和對應(yīng)水頭的n11在圖上找到一點，并查出此點的m,將此m轉(zhuǎn)換成原型效率T（按限制工況點效率誤差計），將T代入公式計算，重復(fù)前面的過程，直到兩次單

19、位流量相差值小于5%就認為可以了。 按上述方法求出發(fā)電機出力限制線并換算到水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線上。發(fā)電機出力限制線與水輪機出力限制線的交點，通過交點的值反求設(shè)計水頭的值。一、試算各方案列表如下：HL260/D74方案平均水頭=73.5m最高水頭=84.5m0.9241.100.9050.9160.9241.10.8980.9150.8181.4350.9051.0550.811.450.921.040.9080.9760.8720.8250.8920.9930.8640.830.831.370.9151.010.8551.330.9041.020.9081.0370.8780.8690.92

20、21.0220.8820.866HL240/D41方案平均水頭=73.5m最高水頭=84.5m0.8211.2280.9150.8980.8421.1990.900.9130.9140.9150.8780.7720.9080.9210.8720.7770.8221.2190.9020.9050.8481.1840.9120.8950.9120.9150.8780.770.9140.9620.8920.7990.9060.9710.8820.8080.8701.0730.8920.8500.9041.0340.8820.859二、初選較優(yōu)方案根據(jù)前面擬定的各方案的工作范圍是否包含高效區(qū)，或者包含

21、高效區(qū)的面積大??；發(fā)電機出力限制線是否靠近水輪機出力限制線；設(shè)計水頭與平均水頭是否接近，平均水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速是否接近最優(yōu)工況下的單位轉(zhuǎn)速等原則來初選較優(yōu)方案。所列較優(yōu)方案如下：方案臺數(shù)水輪機型號容量（萬千瓦）直徑（m）轉(zhuǎn)速(r/min)4HL26083.3187.55HL2606.43.0214.32HL2401651253HL24032/34.1150三、反算設(shè)計水頭 方案I： 方案II： 方案III： 方案: 第四節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟指標計算一動能經(jīng)濟指標根據(jù)運轉(zhuǎn)特性曲線，求各方案的平均效率1繪制轉(zhuǎn)輪運轉(zhuǎn)綜合特性曲線 等效率曲線的繪制：A 在水輪機工作水頭范圍（HminHmax）內(nèi)取4個水頭值，

22、計算各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速N11，以各N11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點，根據(jù)交點處的Q11和m計算出原型水輪機的效率和出力P具體結(jié)果見附表3。然后對每個水頭值作等效率曲線。B 在曲線=f（P）上過某效率值水平線與曲線相交，記下各點P，H值。C 將各點的H、P值繪在坐標圖上，將各點連成光滑曲線，即為某的效率值。D 繪制出力限制線。在HrHmax之間，是一條P=Pr的直線。在HminHr之間出力限制線一般由模型綜合特性曲線的95%出力限制線換算而得。各方案的曲線見下圖：2根據(jù)所繪制的運轉(zhuǎn)特性曲線計算各方案的平均效率利用面積法求各方案的平均效率式中1、2為特性曲線上相鄰

23、等效率線上的效率值，A為兩相鄰效率線之間的面積。具體結(jié)果見下表：方案I水輪機平均效率91.8658%91.0863%90.84135%91.17202%二機電設(shè)備投資和耗鋼量（一）、水力機械部分A 、水輪機由前選型計算可知選擇水輪機為HL260/D74轉(zhuǎn)輪直徑查水利機械P139圖2-55,估算各種方案的水輪機的重量:方案,HL260/D74, Z=4臺,D1=3.3m,G=210t,總重2104=840t,總價840×2.5=2100萬元；方案, HL260/D74,Z=5臺,D1=3.0m,G=160t,總重160×5=800t,總價800×2.5=2000萬元

24、； 方案,HL240/D41,Z=2臺,D1=5.0m,G=570t,總重570×2=1140t,總價1140×2.5=2850萬元；方案,HL240/D41,Z=3臺,D1=4.1m,G=345t,總重345×3=1035t,總價1035×2.5=2587.5萬元；B.調(diào)速器按一臺80萬元來考慮，故各方案總價估算如下：方案 總價80×4=320萬元方案 總價80×5=400萬元方案 總價80×2=160萬元方案 總價80×3=240萬元C、 起重設(shè)備起重機的重量由跨度和轉(zhuǎn)子重量(查<水力機械>表7-1

25、7),然后乘以單價得到投資。數(shù)據(jù)及計算過程如下：方案 跨度:3.3×4.5=14.85m,起重機重:165T,投資165×1.2=198萬元； 方案 跨度:3.0×4.5=13.5m,起重機重:140T,投資：140×1.2=168萬元; 方案 跨度:5.0×4.5=22.5m,起重機重:305T,投資：305×1.2=366萬元; 方案 跨度:4.1×4.5=18.45m,起重機重:208T,投資:208×1.2=249.6萬元;D、 輔助設(shè)備部分輔助設(shè)備投資=k%×（水輪機+調(diào)速器）查原始資料匯編59

26、頁可得各方案的k值：估算分別為：方案 Pg=8萬KW k=3.99% 總價為：3.99%×（2100+320）=96.56萬元方案 Pg=6.4萬KW k=4.35%總價為：4.35%×（2000+400）=100.4萬元方案 Pg=16萬KW k=2.9%總價為：2.9%×（2850+160）=87.29萬元 方案 Pg=32/3萬KW k=3.5%總價為：3.5%×（2587.5+240）=98.96萬元E 、設(shè)備安裝運行費安裝設(shè)備運輸費=%×設(shè)備總價查原始資料匯編可得各方案的值，分別為：8 %，9.2 %，7.7 %， 7.9%故有：方案

27、： 總價為：8%×（2100+320+198+96.56）=214.45萬元方案： 總價為：9.2%×（2000+400+168+100.4）=245.45萬元方案： 總價為7.7%×（2850+160+366+87.29）=266.67萬元方案 總價為7.9%×（2584.5+240+249.6+98.96）=250.91萬元（二）、電氣部分A 、水輪發(fā)電機查 電氣一次P183 （t）計算，上式中： KG-估算系數(shù)，懸式機組范圍為810，傘式機組79； Nn-容量（KVA）.當發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速大于150r/min時，采用懸式機組KG =9。所選方案發(fā)電機

28、額定轉(zhuǎn)速均大于150r/min時，采用懸式機組，取KG =9估算各方案發(fā)電機的重量：方案nn=187.5r/min,Pr=80000KW，則： 總重：G總=4GF=3×568.45=2273.8t轉(zhuǎn)子重:/2=284.23(t)總價為2273.8×36821.35(萬元)方案 nn =214.3r/min,Pr=64000KW，則： 總重：G總=5GF=5×448.1=2240.64t轉(zhuǎn)子重:/2=224.1(t)總價為2240.64×36721.9(萬元)方案 nn =125r/min,Pr=160000 KW，則： 總重：G總=2GF=2×

29、1030.92=2061.84 t轉(zhuǎn)子重:/2=515.5(t)總價為2061.84×36306.21(萬元) 方案nn =150r/min,Pr=320000/3 KW，則： 總重：G總=2GF=2×710.29=2130.87t轉(zhuǎn)子重:/2=355.15(t)總價為2130.87×36392.6(萬元)B、變壓器 查電氣一次P217頁可得： 方案 Z=4臺 總重：100×4=400t 總價為：400×4=1600萬元方案 Z=5臺 總重：90×5=450t 總價為：450×4=1800萬元方案 Z=2臺 總重：140&#

30、215;2=280t 總價為：280×4=1120萬元方案 Z=3臺 總重：117×3=351t 總價為：351×4=1404萬元C、 開關(guān)設(shè)備在初步設(shè)計時開關(guān)單價按100萬元/臺計算，每臺機組設(shè)有1臺開關(guān)，由此計算各方案開關(guān)設(shè)備投資如下：方案 總價100×4=400（萬元）方案 總價100×5=500（萬元）方案 總價100×2=200（萬元）方案 總價100×3=300（萬元）D、 電氣自動化設(shè)備根據(jù)設(shè)計任務(wù)書P2所述，估算時以發(fā)電機、變壓器和開關(guān)設(shè)備總價的10%計算。計算結(jié)果如下：方案 總價為：10%×（68

31、21.35+1600400） =882.1萬元方案 總價為：10%×（6721.9+1800+500）=902.2萬元方案 總價為：10%×（6306.21+1120+200）=762.62萬元方案 總價為：10%×（6392.6+1404+600）=809.66萬元E、電氣部分運輸費 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書P2所述，估算時以發(fā)電機、變壓器。開關(guān)設(shè)備總價和電氣自動化設(shè)備的%計算方案 總價為：8%×（6821.35+1600+400+882.1） =776.276萬元方案 總價為：8.2%×（6721.9+1800+500+902.2）=813.776萬

32、元方案 總價為：7.7%×（6306.21+1120+200+762.62）=645.94萬元方案 總價為：7.9%×（6392.6+1404+300+809.66）=703.59萬元第五節(jié) 最優(yōu)方案選擇一、水力機械投資估算表方案水輪機單重（噸/臺）210160570345水輪機總重（噸）84080011401035水輪機單價（萬元/噸）2.52.52.52.5水輪機總價（萬元）2100200028502587.5調(diào)速器單價（萬元/臺）80808080調(diào)速器總價（萬元）320400160240起重機重量（噸）165140305208起重機單價（萬元/噸）1.21.21.21

33、.2起重機總價（萬元）198168366249.6變壓器重量(噸)400450280351輔助設(shè)備投資（萬元）96.56100.487.2998.96安裝運輸費（萬元）214.45245.49266.67250.41總投資（萬元）29292913.93729.963426.97總耗鋼量（噸）1405139017851648單位千瓦投資（元/千瓦）91.5391.06116.56107.09千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）4.3914.3435.5785.15二、電氣部分投資估算表方案發(fā)電機單重 （噸/臺）568.45448.11030.92710.29發(fā)電機總重（噸）2273.82240.642061

34、.842130.87 發(fā)電機單價（萬元/噸）3333發(fā)電機總價（萬元）6821.356721.96306.216392.6變壓器、開關(guān)總價（萬元）2000230013201704自動化設(shè)備總價（萬元）882.1902.2762.62809.66設(shè)備安裝運輸費（萬元）776.273813.776645.94706.59總投資（萬元）9703.4510737.889034.779609.85單位千瓦投資（元/千瓦）303.23335.56282.34300.31三、方案總表項目最大水頭Hmax(m)84.584.584.584.5最小水頭Hmin(m)64646464平均水頭Hp(m)73.573

35、.573.573.5裝機容量Ny(萬kw)32323232水輪機型號HL260HL260HL240HL240單機容量N(萬kw)86.41632/3機組臺數(shù)4523轉(zhuǎn)輪直徑D1(m)3.33.05.04.1機組轉(zhuǎn)速(r/min)187.5214.3125150計算水頭Hr(m)73.0172.3975.174水輪機最高效率95%95%94.9%94%水輪機平均效率%91.1720291.086390.8413591.8658模型最高效率時的n1'79797777總投資(萬元)12632.4513651.7812764.7313036.82單位千瓦投資(萬元/萬KW)394.76426.

36、62398.9407.4比較結(jié)果方案單位千瓦投資最少,效率較高三、最優(yōu)方案的選擇由以上表可知，方案的投資最小，單位千瓦投資最小，耗鋼量最低，平均效率最高，故采用方案作為最優(yōu)方案。四、最優(yōu)方案吸出高度的計算 設(shè)計水頭 設(shè)計水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速與出力限制線的較點的，則 查原始資料P42得 第六節(jié) 最優(yōu)方案的進出流水道計算一、 轉(zhuǎn)輪的計算如圖所示，由水電站動力設(shè)備設(shè)計手冊可查的HL260具體尺寸：D1D2D3D4D5D6b0h1h2h3h41.01.0861.160.7720.4010.120.280.050.2790.5090.3093.33.5843.832.5481.3230.3960.9240

37、.1650.9211.681.02二、蝸殼計算 1、 蝸殼型式、斷面形狀和包角的確定由于本站應(yīng)用水頭為：6584.5m<140m,故，采用鋼板焊接蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時，采用橢圓形斷面，蝸殼的包角為345度。2、 座環(huán)的確定與金屬連接的座環(huán)有兩種：一種是帶蝶形邊座環(huán)；一種是無蝶形邊座環(huán)。我們采用帶蝶形邊座環(huán)，其錐角為55度。其有關(guān)尺寸見下表211：表211名稱Da (m)Db(m)K(m)r(m)座環(huán)參數(shù)5.24.40.1250.33、 蝸殼參數(shù)計算蝸殼包角 進口斷面流量 進口斷面流速 進口斷面面積 進口斷面半徑 進口斷面中心 上式中 : h=(

38、bo+0.2D)/2 (0.924+0.2*3.3)/2=0.792m =+K=2.287+0.125=2.41m 進口斷面外徑=+=4.55+2.28=6.83 由進口斷面尺寸a求出蝸殼系數(shù)和蝸殼常數(shù) 4、圓斷面計算具體計算見附表5、橢圓斷面的計算 當 <S時，采用橢圓斷面連接計算如下：橢圓半徑與圓同等面積 橢圓斷面長半徑中心距 外徑 列表計算（圓形斷面）斷面號ixiiiRi13451.9708372.1013424.6958376.79717823301.9088112.0432814.6338116.67709233151.8456111.9843694.5706116.55497

39、943001.7811281.9245414.5061286.43066852851.7152351.8637254.4402356.30396162701.6477851.8018424.37278565785991.7387974.3035996.04239782401.5074651.6744834.2324655.90694892251.4341231.6087724.1591235.767895102101.3582461.5415174.0832465.624763111951.2794231.4725364.0044235.476959121801.19

40、71131.4016143.9221135.323727131651.110591.3284773.835595.164068橢圓斷面斷面號i2iAi1iiiRi11501.2557555.1432081.2664661.2528973.7470215.01348721351.125214.5466891.2273291.174683.5877564.81508531200.9914843.9694531.1872391.0936793.424614.61184941050.8541433.4122421.1460661.009343.2570554.403125900.7126562.875

41、9571.1036490.9209043.084444.1880896750.5663572.3617271.059790.8272722.9059563.9657467600.4144131.8710151.0142380.726762.7205833.7348218450.2557721.4058270.9666780.6165282.5270413.493729300.0891730.9691550.9167330.4910292.3237913.2405241015-0.086510.5662080.8640640.3359282.1094522.973516二、 尾水管計算尾水管的計

42、算主要是根據(jù)模型的尾水管（水輪機P206頁）按轉(zhuǎn)輪的比例同等的放大模型轉(zhuǎn)輪直徑,原型,D1D3D4HH3H4h5h6L1LB5460480622120047762256931180220701264330034434462843634244462408222315753.5148509064另外，取=12º。第七節(jié) 繪制廠房剖面圖一 水輪發(fā)電機外形尺寸估算(如圖所示)1、 確定主要尺寸（1）極距（cm）和飛逸速度Vf的確定查電氣一次p178得： 上式中: P可從水輪機p326查得為16K1為系數(shù)8.310.7，取9.3。 （2）定子鐵芯內(nèi)徑的確定 （3）定子鐵芯長度lt(cm)的計算

43、 上式中：C-發(fā)電機利用系數(shù)， 見<<水力機械>>P160表3-5取(4) 定子鐵芯外徑 當時,當此處故2、外形尺寸（查 動力設(shè)備手冊P179） （一）、平面尺寸估算（1）定子基座外徑 因n=187.5r/min<214r/min故有：（2）風(fēng)罩內(nèi)徑 ,因n=187.5r/min<214r/min （3） 轉(zhuǎn)子直徑 ,為單邊空氣間隙,初步估算時查忽略不計,即（4）下機架最大跨度 因則：查表水力機械表3-6 時 （5）軸承外徑 查水力機械表3-7 故有：推力軸承外徑 （二） 軸向尺寸（1）定子機座高度 因n=187.5r/min<214r/min故有：（

44、2）上機架高度 懸式承載機架重，故有： （3）推力軸承高度 （4）下機架高度 懸式承載機架重，故有：（5）定子機架支撐面到下機架支撐面到擋風(fēng)板距離（6）下機架支撐面到大軸法蘭距離 （7）發(fā)電機總高度H （8）發(fā)電機大軸高度 考慮采用可控硅裝置，不用勵磁機，故取大軸長7.8m（9）發(fā)電機大軸直徑確定查水力機械得：（kg·cm）由M查水力機械P356頁，得，發(fā)電機大軸直徑為： 發(fā)電機軸徑 二、 廠房各高程的確定1 、確定安裝高程 2 、 尾水管底板高程 3 、水輪機層高程確定 蝸殼進口斷面半徑 -金屬蝸殼取1m4 、 發(fā)電機層高程發(fā)電機層高程大于萬年一遇洪水位。5 、 軌頂高程 式中吊運

45、設(shè)備時需跨越的固定設(shè)備或建筑物的高度，取0m吊運部件與固定物之間的垂直安全距離,取0.5m 起吊設(shè)備的高度（發(fā)電機主軸高度）7.28m 吊車主鉤至軌頂?shù)淖钚【嚯x，取2.21m6、 房頂高程 三、 廠房寬度的確定無主閥，所以綜合考慮上、下部快體來計算廠房寬度。1、上部快體1）、上游側(cè)寬度的確定 為上游輔助通道的寬度（1.2m）和其他設(shè)備安放的寬度（1.5m）之和發(fā)電機風(fēng)罩壁厚，一般取0.3-0.4m;-發(fā)電機風(fēng)罩內(nèi)徑2）、下游側(cè)寬度的確定為主通道的寬度，取2、下部快體1）、上游側(cè)寬度的確定 2）、下游側(cè)寬度的確定主廠房總寬按上部快體來確定結(jié)合橋吊的標稱跨度，可取橋吊跨度為22m。水力機械p334

46、四、廠房長度1、機組段長度由蝸殼、尾水管、發(fā)電機等設(shè)備在垂直水流方向上的尺寸決定，同時還應(yīng)考慮機組附屬設(shè)備及主要通道、吊物孔的布置及所需尺寸。機組段長度可按下式計算：蝸殼層 尾水管層 發(fā)電機層 式中：3為發(fā)電機保護層厚度，3 =0.4m.L取最大尺寸即蝸殼方向上的長度2、端機組斷長度主廠房的長度為3、安裝場長度 可以按檢修一臺機組的長度考慮，取取廠房總長度為99m第二章 調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備的選擇電站在運行過程中，常會由于各種事故，機組突然與系統(tǒng)解列，從而造成甩負荷。在甩負荷時，由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機的流量會急劇變化，因此在水輪機過水系統(tǒng)內(nèi)會產(chǎn)生水擊，調(diào)節(jié)保證計算就是在初步設(shè)計階段計算出上

47、述過程中最大的轉(zhuǎn)速上升及最大的壓力上升值。調(diào)節(jié)保證計算一般應(yīng)對兩個工況進行，即計算設(shè)計水頭和最大水頭甩全負荷的壓力上升和速率上升，并取其大者。調(diào)節(jié)計算的標準：(1) 壓力變化計算標準：尾水管的真空度應(yīng)小于89m.(2) 轉(zhuǎn)速變化計算標準當機組容量占電力系統(tǒng)運行總?cè)萘康谋戎夭淮蠡驌?dān)任基荷時，max<55% max為機組甩全部負荷時的轉(zhuǎn)速升高的允許值。第一節(jié) 設(shè)計水頭下甩全負荷一、已知計算參數(shù) 壓力鋼管長約為110m，經(jīng)濟流速為5m/s，設(shè)計流量為120.1m3 /s。二、管道特性系數(shù)1 壓力鋼管段2 蝸殼段平均流速取進口斷面平均流速則， 蝸殼只取一半，因為蝸殼并不是全部串聯(lián)在管路中。 尾水管段（1）直錐段： 直錐段平均面積： 平均流速：VB1=Q/SB1=120.1/12.449=9.624m/s幾何