豐滿三期水電廠初步設(shè)計(jì)(一)下載

1、 . . . XXXXXXXXXX TECHNOLOGY畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書論文題目：豐滿三期水電廠初步設(shè)計(jì) 學(xué)生：學(xué)院名稱：專業(yè)名稱： 熱能與動(dòng)力工程（水動(dòng)方向） 班級(jí)名稱：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：教師職稱: 學(xué) 歷： 年 月 日XXXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程（水動(dòng)）專業(yè) 屆 題 目豐滿三期水電廠初步設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)生指導(dǎo)老師任務(wù)書下發(fā)日期設(shè)計(jì)截止日期難度系數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要容： 根據(jù)豐滿三期水電廠原始資料（見附件一），進(jìn)行電站初步設(shè)計(jì)，容包括：水輪機(jī)選擇；蝸殼水力計(jì)算與繪圖；尾水管選擇與繪圖；導(dǎo)水機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)計(jì)算；發(fā)電機(jī)選擇；調(diào)保計(jì)算與調(diào)速設(shè)備選擇（包括調(diào)節(jié)規(guī)律的確定）；橋式

2、起重機(jī)選擇；主廠房布置與繪圖；輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)與主要設(shè)備的選擇。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要要求:1. 開題報(bào)告1份(不少于5000字)；2. 外文翻譯1份(3000-5000英文單詞)；3. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份(不少于3萬字)；4. 主廠房布置圖2（1號(hào)圖紙）；5. 技術(shù)供水、排水、油、氣系統(tǒng)圖各1（3號(hào)圖紙）；6. 上述成果中，技術(shù)供水系統(tǒng)圖要求手繪，其余成果全部要求計(jì)算機(jī)輸出。主要參考文獻(xiàn)：1水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊；2水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊；3水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(水力機(jī)械部分)；4水電站動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)手冊；5水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊一電氣二次部分；6泵的理論與設(shè)計(jì)；7電力工程設(shè)計(jì)手冊(三)；8電站設(shè)計(jì)的相關(guān)資料與教材

3、。任務(wù)書編制教師（簽章）：年 月 日教研室審核意見:教研室主任(簽章): 年 月 日學(xué)院審核意見:學(xué)院院長(簽章): 年 月 日備注注：任務(wù)書中的數(shù)據(jù)、圖表與其他文字說明可作為附件附在任務(wù)書后面，并在主要要求中標(biāo)明：“見附件”附件一原始資料(一)電站名稱：豐滿三期水電廠(二)原始資料1. 電站位置：省市東南24公里處2. 電站型式：壩后式3.電站概況豐滿水電站位于市第二松花江中游，屬于梯級(jí)開發(fā)的大型電站之一，其作用是發(fā)電、防洪、灌溉，城市與工業(yè)用水等綜合利用。是東北電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)的骨干電廠。水庫總庫容108仁立方米，為真多年調(diào)節(jié)水庫。壩為混凝土重力壩，壩長1080米，最大壩高91米。廠在右

4、岸，進(jìn)水口高程為222米，進(jìn)口為平板鋼閘門，其尺寸為6.76.47平方米，鋼管長度為96，9米，直徑為5.5米。(三) 電站所在地自然條件1氣溫 1) 最高氣溫：352) 最低氣溫：-44.53) 多年平均氣溫：4.32水質(zhì)情況：良好，多年平均含沙量0.227公斤/立方米(四) 電站設(shè)計(jì)條件1水位1) 上游水位校核水位：266.5米設(shè)計(jì)水位：266.2 米正常高水位：263.5米死水位：242.0米2) 下游水位校核水位：197.1米設(shè)計(jì)水位：194.0米最低尾水位：193.3米2水頭最大水頭：67.5米最小水頭：52.0米設(shè)計(jì)水頭：64.2米3裝機(jī)容量：280MW 5交通情況：鐵路、公路6運(yùn)

5、行方式：發(fā)電、調(diào)相畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）豐滿三期水電廠初步設(shè)計(jì)The preliminary design of Third Periods of Fengman Hydropower Station學(xué)生XX學(xué)歷層次所在系部所學(xué)專業(yè)所在班級(jí)指導(dǎo)教師教師職稱完成時(shí)間： ： ： ：熱能與動(dòng)力工程（水動(dòng)方向） ： ： ： ： X X 工 程 學(xué) 院摘 要本次設(shè)計(jì)是對(duì)豐滿三期水電站的初步設(shè)計(jì)，根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)查相關(guān)資料水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊、水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊、水電站機(jī)械設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械等進(jìn)行的一次設(shè)計(jì)，注意了理論與實(shí)踐的密切結(jié)合，對(duì)水電站初步設(shè)計(jì)的基本理論和實(shí)際情況進(jìn)行了簡要的分析和計(jì)算。具體容主要包括以下幾個(gè)

6、方面：水輪機(jī)的選擇，主要是根據(jù)給定的裝機(jī)容量和水頭來確定的；發(fā)電機(jī)的選擇，主要是確定發(fā)電機(jī)主要參數(shù)和估算發(fā)電機(jī)重量；調(diào)速器的選擇，包括調(diào)節(jié)保證計(jì)算、調(diào)速器的選擇和油壓裝置選擇；廠房布置，主要是確定主廠房基本尺寸；輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括油、水、氣部分。在本次設(shè)計(jì)中還運(yùn)用AutoCAD對(duì)廠房布置與油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)等系統(tǒng)圖進(jìn)行繪制，它們可以直觀的表達(dá)廠房和各個(gè)輔助設(shè)備的布置和構(gòu)成。關(guān)鍵字：水輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 輔助系統(tǒng) 廠房布置AbstractThis design is full of third periods of hydropower station, the preliminary desi

7、gn according to the given primitive data examine relevant material the turbine design manual , the design of hydraulic generator handbook, the mechanical design manual-hydropower station hydraulic machinery and so on.This designattention to the theory and practice of closely combining the basic theo

8、ry of the preliminary design hydropower station and the actual situation of the brief analysis and calculation. Specific content mainly includes the following aspects: the choice of turbine, mainly is according to the given the installed capacity and head to determine; The choice of the generator, i

9、s determining the generator main parameters and estimation generator weight; Governor options, including adjusting ensure the selection and, governor hydraulic device choice; Building layout, is determining the main workshop of basic size; The design of auxiliary system includes oil, water and gas p

10、arts.In this design also use AutoCAD to building layout and oil system, gas system, water system and system graph, they can draw the intuitive expression of auxiliary equipment factory and each layout and composition.Keywords：Turbine，Generator，Auxiliary System，Plant Layout41 / 51目 錄前言1第一章水輪機(jī)的選擇21.1

11、水輪機(jī)初選方案的擬定21.2 水輪機(jī)型號(hào)選擇31.3 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑與轉(zhuǎn)速計(jì)算41.4 水輪機(jī)初選方案比較111.5 繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線161.6 確定選定方案的主要參數(shù)211.7 蝸殼的水力計(jì)算211.8 轉(zhuǎn)輪參數(shù)的確定261.9 尾水管的選擇271.10 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的選擇281.11 主軸和軸承尺寸的確定301.12 結(jié)構(gòu)說明32第二章水輪發(fā)電機(jī)選擇332.1 發(fā)電機(jī)主要參數(shù)332.2 主要尺寸的確定332.3 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇342.4 其他外形尺寸估算352.5 發(fā)電機(jī)重量估算372.6 計(jì)算飛輪力矩的慣性時(shí)間常數(shù)382.7 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)說明39第三章調(diào)速器選擇40

12、3.1 調(diào)節(jié)保證計(jì)算403.2 調(diào)速器選擇47第四章廠房的布置494.1 廠房起重機(jī)的選擇494.2 廠房布置50第五章輔助系統(tǒng)575.1 技術(shù)供水系統(tǒng)575.2 排水系統(tǒng)585.3 油系統(tǒng)625.4 壓縮空氣系統(tǒng)645.5 調(diào)相壓水用氣計(jì)算665.6 空氣壓縮設(shè)備容積計(jì)算675.7 壓縮空氣系統(tǒng)68總結(jié)70參考文獻(xiàn)71致72附 錄73前 言豐滿三期水電站位于第二松花江干流，下游距市約20公里處，與豐滿發(fā)電廠老廠一江之隔。豐滿電廠是中國水電之母，豐滿發(fā)電廠始建于1937年，是當(dāng)時(shí)的亞洲第一大水電工程。它是中國最早的大型水電廠，國家電網(wǎng)東北電網(wǎng)公司的窗口水電廠，省科普教育基地，擁有70年的歷史和

13、專業(yè)、經(jīng)典的水電工業(yè)文化資源、秀美的自然景觀資源，被譽(yù)為“松花江上的明珠”，是市閃亮的城市名片。目前，豐滿發(fā)電廠已成為總裝機(jī)容量超100萬千瓦的全調(diào)峰電廠，具有發(fā)電、防洪、旅游、灌溉、養(yǎng)殖、城市與工業(yè)用水等綜合經(jīng)濟(jì)效益，在東北電網(wǎng)占有舉足輕重的位置，是東北電網(wǎng)南北聯(lián)絡(luò)的樞紐。豐滿發(fā)電廠是國家二級(jí)企業(yè)，堪稱“中國水電搖籃”，先后為全國二十多個(gè)水電廠培養(yǎng)輸送了兩千多名管理人才和技術(shù)骨干。鵬委員長曾在此工作過5年，周恩來、朱鎔基、吳官正等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人先后來廠視察，給予親切關(guān)懷。豐滿發(fā)電廠不僅為國家創(chuàng)造了大量的物質(zhì)財(cái)富，而且為我國水電事業(yè)培養(yǎng)了大批人才，貢獻(xiàn)較大。為滿足東北電網(wǎng)調(diào)峰，同時(shí)兼顧下游工業(yè)

14、與城市供水，并解決能源與供水矛盾與集水土保持與環(huán)境美化與一體，建立豐滿三期水電廠。豐滿水電站屬于梯級(jí)開發(fā)的大型電站之一，其作用是發(fā)電、防洪、灌溉，城市與工業(yè)用水等綜合利用，水庫總庫容108億m3，是東北電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)的骨干電廠。豐滿水電站型式為壩后式，壩為混凝土重力壩，壩長1080米，最大壩高91米。廠在右岸，進(jìn)水口高程為222米，進(jìn)口為平板鋼閘門，其尺寸為6.76.47平方米，鋼管長度為96，9米，直徑為5.5米。最大水頭67.5米，設(shè)計(jì)水頭64.2米，最小水頭52.0米，電站可裝機(jī)280MW，主要承擔(dān)峰荷和腰荷。本次設(shè)計(jì)是對(duì)豐滿三期水電站進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)報(bào)告是依據(jù)水輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊、水

15、輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊、水電站機(jī)械設(shè)計(jì)手冊水力機(jī)械等國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。注意了理論與實(shí)踐的密切結(jié)合，對(duì)水電站初步設(shè)計(jì)的基本理論和實(shí)際情況進(jìn)行了簡要的分析和計(jì)算，對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，發(fā)電機(jī)進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)，對(duì)調(diào)節(jié)保證計(jì)算，調(diào)速器選擇計(jì)算，廠房布置的設(shè)計(jì)，輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)等問題做了詳細(xì)的說明和計(jì)算。第一章 水輪機(jī)的選擇1.1 水輪機(jī)初選方案的擬定1.1.1機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇確定機(jī)組臺(tái)數(shù)時(shí)，必須考慮以下有關(guān)因素，經(jīng)過充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證：(1) 臺(tái)數(shù)對(duì)工程建設(shè)費(fèi)用的影響機(jī)組臺(tái)數(shù)的多少直接影響單機(jī)容量的大小，單機(jī)容量不同時(shí)，機(jī)組的單位千瓦的造價(jià)不同，一般，單機(jī)容量小的機(jī)組的單位千瓦造價(jià)高于單機(jī)容量大的機(jī)組。一方面，單機(jī)容

16、量小的機(jī)組的單位千瓦金屬消耗高于單機(jī)容量大的機(jī)組，另外，單位重量的加工費(fèi)用也較大。除主要機(jī)電設(shè)備外，機(jī)組臺(tái)數(shù)的增加，要求增加配套設(shè)備的臺(tái)數(shù)，主副廠房的平面尺寸也需增加，因此，在同樣的裝機(jī)容量條件下，水電站的土建工程與動(dòng)力廠房的成本也隨機(jī)組數(shù)的增加而增加。(2) 機(jī)組臺(tái)數(shù)對(duì)電站運(yùn)行效率的影響當(dāng)采用不同的機(jī)組臺(tái)數(shù)時(shí)，電站的平均效率是不同的。較大單機(jī)容量的機(jī)組，其單機(jī)效率較高，這對(duì)于預(yù)計(jì)經(jīng)常滿負(fù)荷運(yùn)行的水電站獲得的效率較顯著。但是，對(duì)于變動(dòng)負(fù)荷的水電站，若采用過少的機(jī)組臺(tái)數(shù)，雖單機(jī)效率高，但在部分負(fù)荷時(shí)，由于負(fù)荷不便在機(jī)組間調(diào)節(jié)，因而不能避開低效率區(qū)，這會(huì)使電站的平均效率降低。電站的最佳裝機(jī)臺(tái)數(shù)，要

17、通過電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析來確定。(3) 機(jī)組臺(tái)數(shù)對(duì)電廠運(yùn)行維護(hù)的影響機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，發(fā)生事故時(shí)電站與所在系統(tǒng)的影響較小，檢修也容易安排。但臺(tái)數(shù)較多時(shí)，運(yùn)行人員增加運(yùn)行用的料，消耗增加，因而運(yùn)行費(fèi)用較高。同時(shí)，較多的設(shè)備與較頻繁的開停機(jī)會(huì)使整個(gè)電站的事故發(fā)生率上升。(4) 機(jī)組臺(tái)數(shù)對(duì)設(shè)備制造、運(yùn)輸與安裝的影響機(jī)組臺(tái)數(shù)增加時(shí)，水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量減少，則機(jī)組的尺寸小，制造、運(yùn)輸與現(xiàn)場安裝都較容易。反之，臺(tái)數(shù)減少則機(jī)組尺寸增大，機(jī)組的制造、運(yùn)輸和安裝的難度也相應(yīng)加大。因此，最大單機(jī)容量的選擇要考慮制造廠家的加工水平與設(shè)備的運(yùn)輸、安裝條件。此外，從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度方面考慮，

18、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑必須限制在轉(zhuǎn)子最大線速度的允許值之，機(jī)組的最大容量有時(shí)也會(huì)因此受到限制。(5) 機(jī)組臺(tái)數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的影響對(duì)于占電力系統(tǒng)容量比重較大的水電廠與大型機(jī)組，發(fā)生事故時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)的影響較大，考慮到電力系統(tǒng)中備用容量的設(shè)置與電力系統(tǒng)的安全性，在確定臺(tái)數(shù)時(shí)，單機(jī)容量不應(yīng)大于系統(tǒng)的備用容量，即使在容量較小的電網(wǎng)中，單機(jī)容量也不宜超過系統(tǒng)容量的1/3。(6) 機(jī)組臺(tái)數(shù)對(duì)電廠主接線的影響由于水電廠水輪發(fā)電機(jī)組常采用擴(kuò)大單元主接線方式（超大型機(jī)組除外），故機(jī)組臺(tái)數(shù)多采用偶數(shù)。同時(shí)為了運(yùn)行方式的機(jī)動(dòng)靈活與保證機(jī)組檢修時(shí)的廠用電可靠，除特殊情況外，一般都裝兩臺(tái)以上機(jī)組。對(duì)于裝置大型機(jī)組的水電廠，由于主

19、變壓器的最大容量受到限制，常采用單元接線方式，因此機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇不必受偶數(shù)的限制。以上與機(jī)組臺(tái)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(shí)應(yīng)針對(duì)主要因素進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇出合理的機(jī)組臺(tái)數(shù)?；谏鲜鲈瓌t和因素，初選機(jī)組臺(tái)數(shù)為2臺(tái)，3臺(tái)和4臺(tái)。則各種方案的發(fā)電機(jī)出力為：方案一：2臺(tái)機(jī)，方案二：3臺(tái)機(jī)，方案三：4臺(tái)機(jī)，1.2 水輪機(jī)型號(hào)選擇表11水輪機(jī)適用圍水輪機(jī)形式適用水頭H（m）比轉(zhuǎn)速圍（）軸流式380200850斜流式40180150350混流式3070050300所給電站的原始資料電站裝機(jī)容量280MW，最大水頭67.5米，設(shè)計(jì)水頭64.2米，最小水頭52.0米。根據(jù)水輪機(jī)

20、型譜參數(shù)表，結(jié)合本電站的水頭，選用HL220和HL230進(jìn)行比較。1.3 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑與轉(zhuǎn)速計(jì)算1.3.1 方案一：兩臺(tái)機(jī)組，HL220（1）轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算水輪機(jī)額定出力： P = 式中： P水輪機(jī)出力N發(fā)電機(jī)額定容量發(fā)電機(jī)效率（在這里取0.98）取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=70與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q=1.145，對(duì)應(yīng)模型的效率為=0.888，暫取效率修正植為=3%，則設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原水輪機(jī)的效率=+=0.888+0.03=0.918，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D為：D= （1-1）式中：P發(fā)電機(jī)額定容量；kWQ水輪機(jī)額定工況的單位流量，H設(shè)計(jì)水頭原形水輪機(jī)效率D=按我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直

21、徑系列，選取D=5.0m。（2）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算n=70=112.17由于計(jì)算所得轉(zhuǎn)速不是發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，通過查文獻(xiàn)1P326表99發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速表得：上述所得轉(zhuǎn)速112.17位于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速107.1和115.4之間。，故可以忽略不計(jì)。當(dāng)n取107.1時(shí)：n=65.18n =66.83n=74.26當(dāng)n取115.4時(shí)：n=70.23n = =72.01n=80.02根據(jù)文獻(xiàn)1pHL220-46特性曲線，經(jīng)過比較n=107.1時(shí)的n=66.83與最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=70更接近，且它的nn包含水輪機(jī)的最優(yōu)效率區(qū)，所以此方案選擇n=107.1，磁極對(duì)數(shù)為28。1.3.2 方案二：三臺(tái)機(jī)組，HL220(1)

22、 轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算水輪機(jī)額定出力： P =95204.08KW式中：P水輪機(jī)出力N發(fā)電機(jī)額定容量 發(fā)電機(jī)效率取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=70與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q=1.145，對(duì)應(yīng)模型的效率為=0.888，暫取效率修正植為=3%，則設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原水輪機(jī)的效率=+=0.888+0.03=0.918，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D為：D=4.2m按我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，選取D=4.1m。式中：P水輪機(jī)出力；KWQ水輪機(jī)額定工況的單位流量，H設(shè)計(jì)水頭原形水輪機(jī)效率 (2)轉(zhuǎn)速n的計(jì)算n=70=136.8由于計(jì)算所得轉(zhuǎn)速不是發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，通過查文獻(xiàn)1P326表99發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速表得：上述所得

23、轉(zhuǎn)速136.8位于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速136.4和150之間。，故可以忽略不計(jì)。當(dāng)n取136.4時(shí)：n=67.87n =69.80n=77.55當(dāng)n取150時(shí)：n=74.86n = =76.76n=85.29根據(jù)文獻(xiàn)1pHL220-46特性曲線，經(jīng)過比較n=136.4時(shí)的n=69.8與最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=70更接近，且它的nn包含水輪機(jī)的最優(yōu)效率區(qū)，所以此方案選擇n=136.4。1.3.3方案三：四臺(tái)機(jī)組，HL220（1）轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算水輪機(jī)額定出力： P =式中：P水輪機(jī)出力N發(fā)電機(jī)額定容量發(fā)電機(jī)效率（在這里取0.98）取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=70與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q=1.145，

24、對(duì)應(yīng)模型的效率為=0.888，暫取效率修正植為=3%，則設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原水輪機(jī)的效率=+=0.888+0.03=0.918，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D為：D=按我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑，選取D=3.8m。式中：P發(fā)電機(jī)額定容量；kWQ水輪機(jī)額定工況的單位流量，H設(shè)計(jì)水頭原形水輪機(jī)效率（2）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算 n=70=147.6由于計(jì)算所得轉(zhuǎn)速不是發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，通過查文獻(xiàn)1P326表99發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速表得：上述所得轉(zhuǎn)速147.6位于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速136.4和150之間。，故可以忽略不計(jì)。當(dāng)n取136.4時(shí)：n=63.09n =64.69n=71.88當(dāng)n取150時(shí)：n=69.38n = =71.14n=79.04根據(jù)文

25、獻(xiàn)1pHL220-46特性曲線，經(jīng)過比較n=136.4時(shí)的n=64.69與最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=70更接近，且它的nn包含水輪機(jī)的最優(yōu)效率區(qū)，所以此方案選擇n=136.4。1.3.4 方案四：兩臺(tái)機(jī)組，HL230（1）轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算水輪機(jī)額定出力： P =式中：P水輪機(jī)出力 N發(fā)電機(jī)額定容量 發(fā)電機(jī)效率（在這里取0.98）取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=71與出力限制線交點(diǎn)的單位流量為設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量，則Q=0.6，對(duì)應(yīng)模型的效率為=0.84，暫取效率修正植為=3%，則設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原水輪機(jī)的效率=+=0.84+0.03=0.87，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D為：D=按我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑，選取D=7.5m。式中：P發(fā)電機(jī)額定容

26、量；kWQ水輪機(jī)額定工況的單位流量，H設(shè)計(jì)水頭原形水輪機(jī)效率（2）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算n=71=75.85由于計(jì)算所得轉(zhuǎn)速不是發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，通過查文獻(xiàn)1P326表99發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速表得：上述所得轉(zhuǎn)速75.85位于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速75和79之間。，故可以忽略不計(jì)。當(dāng)n取75時(shí)：n=68.47n =70.2n=78當(dāng)n取79時(shí)：n=72.12n = =73.95n=82.16根據(jù)文獻(xiàn)1pHL220-46特性曲線，經(jīng)過比較n=75時(shí)的n=70.2與最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n=71更接近，且它的nn包含水輪機(jī)的最優(yōu)效率區(qū)，所以此方案選擇n=75。1.3.5 方案五：三臺(tái)機(jī)組，HL230（1）轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算同樣方法可以求出轉(zhuǎn)

27、輪直徑為6m，水輪機(jī)出力為95204.08kW，同步轉(zhuǎn)速為93.8r/min。對(duì)以上方案計(jì)算結(jié)果，可進(jìn)行比較：表1-2 水輪機(jī)初選方案方案機(jī)組臺(tái)數(shù)水輪機(jī)型號(hào)轉(zhuǎn)速n()直徑D(m)I2HL220107.15.0II3HL220136.44.1III4HL220136.43.82HL230757.53HL23093.86初步進(jìn)行比較轉(zhuǎn)輪型號(hào)選HL230時(shí)相對(duì)直徑偏大，初步定轉(zhuǎn)輪型號(hào)為HL220。因此本次設(shè)計(jì)選定為下述三個(gè)方案，即：方案一（HL220，二臺(tái)機(jī)組），方案二（HL220，三臺(tái)機(jī)組），方案三（HL220，四臺(tái)機(jī)組）。1.4 水輪機(jī)初選方案比較對(duì)初選的三個(gè)方案，從效率，吸出高度，重量等方面進(jìn)

28、行比較。1.4.1 效率的計(jì)算方案一=1-(1-)=1-(1-0.918) =0.95 =-=0.95-0.918=0.032 式中：原形水輪機(jī)效率 模型水輪機(jī)最高效率D模型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑限制工況原形水輪機(jī)效率：= +=0.888+0.032=0.92方案二=1-(1-)=1-(1-0.918) =0.947=-=0.947-0.918=0.029式中：原形水輪機(jī)效率模型水輪機(jī)最高效率D模型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 限制工況原形水輪機(jī)效率 ：= -=0.888+0.029=0.917方案三=1-(1-)=1-(1-0.918) =0.946 =-=0.946-0.918=0.028式中：原形水輪機(jī)效率模

29、型水輪機(jī)最高效率D模型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑限制工況原形水輪機(jī)效率：= +=0.888+0.028=0.9161.4.2 計(jì)算各方案出力（1）校核出力Q=QD（1-2）N=9.81HQ（1-3）式中： Q設(shè)計(jì)流量Q設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量 N水輪機(jī)校核出力方案一 Q=1.1455.0=299.36 N=9.8164.2299.360.92=173454.52 kW方案二 Q=1.1454.1=154.22 N=9.8164.2154.220.917=89066.44kW方案三 Q=1.1453.8=132.48 N=9.8164.2132.480.916=76425.75 kW（2）最小水頭的出力N的計(jì)算方

30、案一 N=9.81299.3652.00.92=140492.76kW方案二 N=9.81154.2252.00.917=72141.04 kW方案三 N=9.81132.4852.00.916=61903.92 kW（3）受阻容量方案一 N= N- N=173454.52-140492.76=32961.76kW方案二 N= N- N=89066.44-72141.04 =16925.4kW方案三 N= N- N=76425.75-61903.92=14521.83 kW表1-3 出力計(jì)算表方案D（m）N（kW）N（kW）N（kW）I5.0173454.52140492.7632961.76

31、II4.189066.4472141.0416925.4III3.876425.7561903.9214521.831.4.3 各方案吸出高度在確定水輪機(jī)安裝高程時(shí)，可以通過選擇合適的幾何吸出高度來控制轉(zhuǎn)輪出口處的壓力值，以防止翼型空化的嚴(yán)重發(fā)生。顯然，吸出高度越小，則水輪機(jī)裝的越低，水輪機(jī)抗空化性能越好；但水電站的基建投資則愈大。因此，選擇合適的吸出高度是水輪機(jī)裝置參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)和水電站總體設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的重要問題之一。=+H+ （1-4）H=10-（+）H （1-5）式中：水輪機(jī)安裝高程m；最低尾水位m；導(dǎo)葉高度m；H吸出高度m。在轉(zhuǎn)輪型譜中，查得HL220的裝置系數(shù)=0.133，另外根據(jù)空

32、化系數(shù)修正值與水頭H的關(guān)系曲線，查取=0.02，0.02，0.03對(duì)于吸出高度的計(jì)算，可聯(lián)立以上兩式進(jìn)行計(jì)算。（1）吸出高度方案一： 在這里取。方案二、方案三與方案一的吸出高度一樣（2）安裝高程方案一：=193.3-0.68+0.25/2=193.25m方案二：=193.3-0.68+=193.13m方案三：=193.3-0.68+=193.1m表1-4 各方案吸出高度計(jì)算表方案10-（+）HH(m)I9.790.1350.0210.46-0.68II9.790.1350.0210.46-0.68III9.790.1350.0210.46-0.681.4.4 水輪機(jī)重量估算水輪機(jī)總重量是指不包

33、括調(diào)速器，油壓裝置和其他輔助設(shè)備的水輪機(jī)整體重量，從文獻(xiàn)3P138和文獻(xiàn)2P31中，查的當(dāng)水頭H=3200m時(shí)，k=8.1，b=0.16水輪機(jī)重量按如下公式計(jì)算： a= G=KDH (t) 方案一：D=5.0m G=462.94t方案二：D=4.1m G=288.42t方案三：D=3.8m G=243.36t轉(zhuǎn)輪重量分別為 ：方案一 t由于直徑大于4.6m所以方案二 方案三 表1-5 各方案最大效率表方案直徑D（m）最大效率（%）型號(hào)總重G（t）轉(zhuǎn)輪重（t）(%)I5.00.95HL220462.9478.1250.92II4.10.947HL220288.4244.630.917III3.8

34、0.946HL220243.3635.940.9161.4.5確定各方案水輪機(jī)工作區(qū)（1）各方案水輪機(jī)的設(shè)計(jì)單位流量Q= （1-6）式中：P水輪機(jī)額定出力kW 設(shè)計(jì)工況點(diǎn)原型水輪機(jī)效率方案一 Q=1.23 方案二 Q=1.22 方案三 Q=1.07 （2）檢驗(yàn)單位轉(zhuǎn)速的圍方案一 n=107.1=74.26 n=107.1=65.18 方案二 n=136.4=77.55 n=136.4=68.07 方案三 n=136.4=71.88 n=136.4=63.09 經(jīng)過比較，方案一、方案二中，水輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行圍處于高效率區(qū)，方案三中，水輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行圍稍微偏離最高效率區(qū)。1.4.6 比較各初選方案表

35、1-6 水輪機(jī)方案比較表方案IIIIII裝機(jī)容量（kW）280000280000280000機(jī)組臺(tái)數(shù)234發(fā)電機(jī)出力（kW）1400009330070000水輪機(jī)出力（kW0871428.57水輪機(jī)校核出力（kW）173454.5289066.4476425.75水輪機(jī)型號(hào)HL220HL220HL220轉(zhuǎn)輪直徑 （m）5.04.13.8同步轉(zhuǎn)速（）107.1136.8136.8吸出高度 （m）-0.68-0.68-0.68最小水頭時(shí)出力 （kW）140492.7672141.0461903.92受阻容量 （kW）32961.7616925.414521.83水輪機(jī)最大

36、效率0.950.9470.946水輪機(jī)單重（t）78.12544.6335.94水輪機(jī)總重（t）462.94288.42243.36水輪機(jī)工作區(qū)高效區(qū)高效區(qū)偏離高效區(qū)備注 從表1-6中可以看出：方案三可以排除，而方案一和方案二還需進(jìn)一步比較。1.5 繪制水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線1.5.1列表計(jì)算（1）繪制等效率線計(jì)算表（見表1-6，1-8）（2）繪制等吸出高度線計(jì)算表（見表1-7，1-9）1.5.2繪制運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線圖（如附錄一，附錄二）注：繪制功率限制線，功率限制線的垂直段可根據(jù)水輪機(jī)的額定功率來繪制，斜線段可根據(jù)最小水頭下的5%功率限制線的功率N來繪制。表1-7 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線計(jì)算

37、表水頭（m）=模型效率原型效率Q(m/s)N（kW）5277.20.90.9321.0351.1188709.595137.80.880.9120.921.1877160.898967.10.860.8920.81.2365624.9100898.30.840.8720.6741.2554049.3100239.90.820.8520.6651.2852104.5100291.45575.10.90.9320.951.1288571.2104887.00.880.9120.8451.1777091.2107197.80.860.8920.761.2267815.9108862.40.840.8

38、720.681.2659316.9109910.70.820.8520.6381.2954376.8109946.76071.90.90.9320.881.1293483.4118978.90.880.9120.81.1783161.2116113.80.860.8920.7351.2274728.8124039.70.840.8720.6651.2666095.8125234.20.820.8520.631.2961180.9125760.864.269.50.900.9320.8551.11100529.5130512.00.880.9120.7851.1790318.4134614.60

39、.860.8920.731.2282148.4137289.20.840.8720.671.2673706.0138611.30.820.8520.6351.3068253.5140269.067.567.790.90.9320.9551.08121055.3137534.10.880.9120.881.16109154.6144505.80.860.8920.7351.2289169.6148009.40.840.8720.6851.2681240.3150027.80.820.8520.651.3175321.3151801.3 注：HL220型；D=5.0m; n=107.1;H=67.

40、5m; H=64.2m; H=52.0m表1-8 混流式水輪機(jī)吸出高度線計(jì)算表H（m）模型效率原型效率=0.032 （）N(kW)5277.20.100.860.8920.7863984.32.9210.110.880.9120.975483.42.40.120.900.9321.00686224.01.8810.130.910.9421.10695812.01.3610.140.8820.9141.17098343.60.8410.150.8560.8881.226100119.20.3210.160.8320.8641.266100591.5-0.1995575.10.100.8690.9

41、010.872105.42.5250.110.8940.9260.9285222.01.9750.120.920.9521.02297328.71.4250.130.9050.9371.117104700.00.8750.140.8720.9041.187107342.60.3250.150.8480.881.24109158.5-0.2250.160.8280.861.273109516.6-0.7756071.90.100.8840.9160.8285614.11.8650.110.920.9520.94102000.11.2650.120.940.9721.035114668.10.66

42、50.130.8970.9291.127119337.10.0650.140.8710.9031.193122790.3-0.5350.150.8470.8791.24124235.7-1.1350.160.8330.8651.273125510.6-1.73564.269.50.100.8930.9250.8396857.11.310.110.9380.970.953116620.80.6690.120.940.9721.04127529.60.0270.130.8940.9261.127131657.8-0.6150.140.870.9021.187135073.1-1.2570.150.

43、8520.8841.24138288.3-1.8990.160.8340.8661.264138094.5-2.54167.567.790.100.8950.9270.84105906.80.8750.110.9360.9680.957125994.60.20.120.920.9521.025132716.7-0.4750.130.8910.9231.147143989.2-1.150.140.8720.9021.18144761.5-1.8250.150.8520.8841.233148245.0-2.50.160.8330.8651.267149058.7-3.175注：轉(zhuǎn)輪型號(hào)HL220

44、，表1-9 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線計(jì)算表水頭（m）=模型效率原型效率Q(m/s)N（kW）5277.20.90.9291.0351.1159456.363764.70.880.9090.921.1851712.266326.60.860.8890.81.2343977.867615.90.840.8690.6741.2536217.767169.40.820.8490.6651.2834911.767198.55575.10.90.9290.951.12559363.670299.00.880.9090.8451.17551665.671842.70.860.8890.761.2245446.

45、072952.90.840.8690.681.2639747.53649.70.820.8490.6381.2937292.575403.36071.90.90.9290.881.1262655.979743.90.880.9090.81.1755573.681510.40.860.8890.7351.2250078.683123.80.840.8690.6651.2643623.983917.80.820.8490.631.29540993.284263.864.269.50.900.9290.8551.1167378.587473.80.880.9090.7851.1760530.3902

46、17.10.860.8890.731.2255050.892002.80.840.8690.671.2649389.492881.60.820.8490.6351.30545732.093984.867.567.790.90.9290.9551.08581135.692180.20.880.9090.881.16573154.196846.10.860.8890.7351.2259756.099186.80.840.8690.6851.26554438.1100531.60.820.8490.651.3150467.7101711.8注：HL220型；D=4.1; n=136.4;H=67.5

47、m; H=64.2m; H=52.0m表1-10 混流式水輪機(jī)吸出高度線計(jì)算表H（m）模型效率原型效率（）N(kW)5277.20.100.860.8890.7842878.43.0770.110.880.9090.950588.12.5570.120.900.9291.00657790.42.0370.130.910.9391.10664218.81.5170.140.8820.9111.17065909.20.9970.150.8560.8851.22667092.70.4770.160.8320.8611.26667402.9-0.0435575.10.100.8690.8980.848322.22.690.110.8940.9230.9257117.6