調(diào)節(jié)保證計算(DOC)

1、調(diào)理保證計算.(DOC)調(diào)理保證計算.(DOC)19/19調(diào)理保證計算.(DOC)第二章調(diào)理保證計算第一節(jié)調(diào)理保證計算的任務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)一、調(diào)理保證計算的目的和意義在電站的運轉(zhuǎn)中，常會碰到各樣事故，機組忽然與系統(tǒng)解列，把負(fù)荷丟掉。在甩負(fù)荷時，導(dǎo)葉快速封閉，水輪機的流量急巨變化，所以在水輪機的引水系統(tǒng)中產(chǎn)生水擊，特別是甩（增）全負(fù)荷時產(chǎn)生的最大壓力上漲（最大壓力降落），對壓力管道系統(tǒng)的強度影響最大。工程實踐中曾發(fā)生過因甩負(fù)荷以致壓力上漲太高，從而以致壓力鋼管爆破的災(zāi)害事故；同時因為機組負(fù)荷所有拋棄，假如不及時地采納措施，可以致轉(zhuǎn)速上漲過高，也會影響機組的強度、壽命，并惹起機組的振動。為了防范以上事故的

2、發(fā)生，在設(shè)計階段應(yīng)當(dāng)計算出上述過渡過程中最大轉(zhuǎn)速上漲和最大壓力上漲值，以保證電站的安全靠譜運轉(zhuǎn)。在電站初步選定壓力引水系統(tǒng)的部署、尺寸和機組型號后，經(jīng)過調(diào)理保證計算，正確合理地選擇導(dǎo)葉封閉的時間，使最大壓力上漲和最大轉(zhuǎn)速上漲都在同意的范圍內(nèi)。二、調(diào)理保證計算的標(biāo)準(zhǔn)機組在甩負(fù)荷過程中轉(zhuǎn)速上漲率為nmaxn0。一般狀況下，最大轉(zhuǎn)速上漲率n0max55%。關(guān)于大型電站max45%，關(guān)于沖擊式機組max35%。當(dāng)機組甩全負(fù)荷時，有壓過水系系統(tǒng)同意的最大壓力上漲率見下表。尾水管的真空值不大于89mH2O。機組甩負(fù)荷時有壓過水系統(tǒng)同意的最大壓力上漲率見表6-1：表6-1機組甩負(fù)荷時有壓過水系統(tǒng)同意的最大壓

3、力上漲率電站設(shè)計水頭Hr(m)4040100100蝸殼同意最大壓力上漲率70%50%50%30%30%該電站設(shè)計水頭為76m，且在系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，故30%。三、本水電站基本參數(shù)電站形式：壩后式水頭：HmHmmax95,r76水輪機型號：HLD74LJ450水輪機額定專心：151300KW機組額定轉(zhuǎn)速：166.7r/min機組轉(zhuǎn)動慣量：19383.58t吸出高度：HS=-3.15m發(fā)電機型號：SF151.3-36/948.42發(fā)電機容量：172914KVA壓力波速:=1000ms引水鋼管長:186m機組臺數(shù)：4臺第二節(jié)調(diào)理保證主要參數(shù)計算一、計算壓力引水管的LTiVTi機組段長度的確定：

4、確立機組段長度，是確立兩臺機組間的安裝距離。立軸式還擊式機組的機組段長度主要由蝸殼、尾水管、發(fā)電機等設(shè)施在x軸方向的尺寸確立。同時還應(yīng)試慮機組隸屬設(shè)施及主要通道、吊物孔的部署及其所需尺寸。機組段長度L1可按下式計算：L1=Lx+Lx式中：Lx機組段+x方向的最大長度；Lx機組段-x方向的最大長度。Lx和Lx可用參【2】645表14-2中的公式按蝸殼層、尾水管層和發(fā)電機層風(fēng)別計算，取此中的最大值，兩個最大值相加就能夠得出L1。蝸殼層：Lx=R1+1=R0+1=10+2=12mR0為蝸殼進(jìn)口斷面半徑Lx=R2+1=7.9+2=9.9mR2為蝸殼進(jìn)吵嘴180度時的進(jìn)口斷面半徑尾水管層：關(guān)于對稱尾水管

5、，Lx=Lx=B+2=B5+2=12.5/2+2=8.3m。22發(fā)電機層：Lx=Lx=3+b+3=D2+b+3=15.1/2+4/2+0.4=12m。2222所以L1=Lx+Lx=12+12=24m。1、計算Hr和Hmax下額定專心時的流量引水鋼管總長L=186m。（1）先假設(shè)采納結(jié)合供水電站總的引用流量為QN8H19.式中N為電站總自己裝機容量；H為設(shè)計水頭；以設(shè)計水頭來校核引水管的直徑D為設(shè)計水頭額定專心時所對應(yīng)的效率，可由HLD74450等效率曲線中查出。則Hr=103.6m時,Q487000702.37m3/s9.81760.93引水管的直徑D計算公式以下：4QDve經(jīng)濟(jì)流速Ve一般在

6、35m/s，取經(jīng)濟(jì)流速Ve=4m/s。即D4702.37=14.95m，明顯采納結(jié)合供水時引水管的直徑太大了，當(dāng)前最大4的引水管的直徑也只有13.26m。應(yīng)采納單元供水2）采納單元供水計算公式以下：QN9.81H式中N為水輪機額定專心分別為設(shè)計水頭和最大水頭分別為設(shè)計水頭和最大水頭額定專心時所對應(yīng)的效率，可由HLD74450等效率曲線中查出。則:Hmax=95m時,QHmax151300176.46m3/s9.81950.92Hr=76m時,QHr151300218.21m3/s9.81760.932、確立引水管道參數(shù)，計算LTiVTi經(jīng)濟(jì)流速Ve一般在35m/s，取經(jīng)濟(jì)流速Ve=3.5m/s

7、。引水管的直徑D計算公式以下：4Q0mDve管道流速計算公式以下：4Q0m/sV2D（1）在Hr=76m時：D4218.213.148.91m3.5將各段流速代入上式計算D2和D3則：D24256.267.7m3.145.5D34256.266.8m3.147滿足D1D2D320=2*3.15=6.3m。0為蝸殼進(jìn)口斷面。（2）在Hmax=110m時：D19.66m將各段直徑代入式V4Q0可計算出V2D4176.46V18.912=2。83m/s滿足V1V0=7。74m/s壓力鋼管的LTiVTi計算結(jié)果如表6-2：表6-2壓力鋼管的LTiVTi計算表水頭Hr=76mHmax=95m管道長度L（

8、m）186186管道直D（m）8.918.91流量Q（m3s）218.21176.46流速V3.52.83m/s）651526.38LTiVTi186186LTi二、蝸殼的LCiVCi計算因為蝸殼的斷面是變截面的，所以蝸殼部分取6個斷面，馬上蝸殼分紅5段計算，計算公式以下：1、各段斷面面積圓斷面面積：F2i2、斷面流量：Q0Qi360i3、斷面流速Vi=Qi/Fi4、相鄰斷面均勻流速=（Vi+Vi1）25、斷面中心距ai可由蝸殼圓形斷面參數(shù)計算表查的。6、相鄰均勻中心距ai=（ai+ai1）27、各段管長La0i180蝸殼的LCiVCi的計算如表蝸殼的LCiVCi計算表水頭（m）Hr=76Hm

9、ax=95斷面編號12345612345634527021015090303452702101509030斷面面積30.320.15.310.130.320.915.310.1Fi(m2)4.531.304.531.30795577557斷面流量Qi209.168127.90.954.518.1169.136.102.73.544.114.718.512925811279432(m3/s)斷面流速Vi(m/s)6.698.08.298.9412.013.95.576.506.177.239.7411.34491相鄰斷面平均流速7.378.178.6210.4913.026.046.616.97

10、8.4910.53V(m/s)斷面中心距6.596.145.294.003.166.596.145.294.003.165.745.74(m)4178441784ai相連均勻中心距ai(m)6.375.945.514.643.586.375.945.514.643.58各段管長L8.346.215.774.863.758.346.215.774.863.75(m)LCiVCi61.4750.7449.7450.9848.8350.3741.0540.2241.2639.59LCIVCI261.76212.49L28.9328.93三、尾水管的LBiVBi將尾水管分紅三段計算部分計算以下：圖5-

11、1尾水管表示圖分別將錐管段,肘管段,擴(kuò)散管段定為,。尾水管的尺寸以下表53：表53：hLB5D4h3h6L1h5D310.3520.2511.255.5353.662.7767.1155.44.771、各段面積:A1(D3)23.144.77217.86m22(）2A2(D4)23.145.535224.05m22(）231.24m2A3h6B52.77611.25A4h5B55.411.2560.75m22、各段管長L1h33.66mL21弧長1（）443.14R623.14R7226.41m,R64.8105,R73.3525L3LL120.257.15513.1m3、各進(jìn)口斷面流速計算公

12、式:viQm/sAi4、均勻流速vi=（vi+vi1）2尾水管段LiVi的計算如表6-4:表6-4尾水管段LiVi的計算表水頭H(m)Hr=103.6Hmax=110管段號斷面面積Ai()17.8624.0531.2460.7517.8624.0531.2460.75斷面流速vi(/s)12.229.076.983.599.887.345.652.9均勻流速vi(/s)10.658.035.2917.226.54.28各段管長L(m)3.666.4113.13.666.4113.1iLBiVBi38.9851.4769.363.0341.6756.07LBiVBi159.75160.77iLB

13、i23.1723.17四、有關(guān)參數(shù)的確定及部分計算公式1、均勻流速、慣性時間常數(shù)計算公式以下：均勻流速V0LiVi公式5-6參照【2】P209Li水流慣性時間常數(shù)TwLVii參照【2】P210公式5-8gH0HHr=76m時：V0651261.76159.7518628.93=4.5m/s23.17Tw1072.519.81=1.44s76HHmax=95m時：V0526.38212.49160.7718628.93=3.78m/s23.17Tw899.649.81=0.97s952、水擊波速取a=1000m/s3、初選導(dǎo)葉直線封閉時間Ts為導(dǎo)葉機構(gòu)直線封閉時間，一般為512s，對大容量機組可

14、至15s。封閉時間Ts可初步選為設(shè)計水頭下的水流慣性時間常數(shù)Tw的4倍，查參【3】P233，Tw=LiVigH0=1072.51（9.8176）=1.44s。所以初選Ts為6s、7s、8s，挨次進(jìn)行計算，得出最優(yōu)解。在設(shè)計水頭下工作時，導(dǎo)葉的初始開度0=1；在設(shè)計水頭下，找到模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線上的模型機單位轉(zhuǎn)速與5%專心限制線訂交的一個點，該點處的導(dǎo)葉開度即為設(shè)計水頭下的導(dǎo)葉開度，a0=25.7在最大水頭下工作時，導(dǎo)葉的初始相對開度0要依據(jù)轉(zhuǎn)輪的特征曲線來確立。詳細(xì)步驟以下：Q11TmaxQmax=176.460.894（m3/s）D12Hmax4.5295在模型轉(zhuǎn)輪綜合特征曲線上，找到最大

15、水頭下的單位流量與單位轉(zhuǎn)速的交點，該點處的導(dǎo)葉開度即為最大水頭下的導(dǎo)葉開度，a01=20.9則在最大水頭下的導(dǎo)葉初始相對開度：a0120.90.81025.7a0關(guān)于最大水頭甩負(fù)荷時封閉時間TsH可近似按下式計算a01=參照【2】P213公式5-19TsHTsa0Ts04、管道特色系數(shù)LVii/(gHT1s)hwaV0/2gH5、水擊種類判斷由各工況的、hw0值，利用圖6-3判斷水擊性質(zhì)，依據(jù)下表計算所得數(shù)據(jù)知，在最大水頭和設(shè)計水頭下，甩額定負(fù)荷時發(fā)生末相水擊。6、最大壓力上漲計算末相水擊：首相水擊：m2參照【2】P213公式5-22212/(1hw0)參照【2】P213公式5-23計算出的還

16、要進(jìn)行修正，maxK(參照【2】P214公式5-24)，對混流式水輪機取k1.2計算結(jié)果如表6-5所示:表5-5參數(shù)HQLViiv0管路特征常數(shù)h0h0水擊種類導(dǎo)葉封閉時間水擊壓力計算表計算公式設(shè)計水頭下最大水頭下7695QNr176.46218.219.81Hmax1072.51899.64LViiv04.53.78Liav03.0182.028hgHa10.81aor3.0811.643末相水錘末相水錘Ts0Ts6784.865.676.48水管特征系數(shù)LVii0.2400.2060.180.1610.1380.1219.81HTs1（首相）211h0m（末相）m22maxmaxKy1.2

17、壓力鋼管水錘LTVT壓力TLVimaxTi蝸殼水錘壓力LTVTLCVCCLVimaxCiHCHC(1C)H尾水管水錘壓LBVB力BLVmaxBii尾水管進(jìn)口流4QV3速v3D32HBHBHSv32H2gB0.2730.2300.1980.1750.1480.1290.3280.2760.2380.210.1780.1550.1990.1680.1440.1230.1040.0910.2790.2350.2030.1810.1460.12797.293.8691.43112.2108.87107.070.04890.04110.03550.03750.03180.027712.2212.2212

18、.229.889.889.888.1777.5857.1595.3884.8464.457五、轉(zhuǎn)速變化計算由前面的計算可知：HLD74-35型水輪機的飛逸轉(zhuǎn)速np308.4r/min則在設(shè)計水頭下的單位飛逸轉(zhuǎn)速npD1308.44.5r/minn1pn11Tr159.19Hr76在最大水頭下的單位轉(zhuǎn)速：npD1308.44.5r/minn1pn11Tmax142.39Hmax95在甩負(fù)荷的初始階段，轉(zhuǎn)速還未發(fā)生變化nD166.74.586.05r/min在Hr下：n1nr76HrnD166.74.5在Hmax下：n1nmax76.96r/minHmax95對轉(zhuǎn)速變化的計算，采納【2】P218公

19、式一進(jìn)隊列表計算。結(jié)果見下表2-2-5：表2-2-5轉(zhuǎn)速上漲率計算表參數(shù)計算公式設(shè)計水頭下最大水頭下Ts6784.865.676.480.240.2060.180.1610.1380.121bp取3%3%3%3%3%3%3%GD219383.5819383.5819383.5819383.5819383.5819383.58TaTaGD2n029.759.759.759.759.759.75365N0TcTc0.20.5Tabp0.34630.34630.34630.34630.34630.3463f1f111.241.2061.181.1611.1381.1212TcfTs0.35430.3

20、9170.42800.28440.31640.3476rr2Ta(10.5r)n1PnpD1n1P=H159.19159.19159.19142.39142.39142.39nenen1f1.851.851.851.851.851.85，n1f=n1Pn1cc10.61080.59520.66180.64570.63080.62761r(ne1)(2TcTf)c0.23430.25390.27220.19580.21370.23081s11Tamaxmax1.10.25770.27930.29940.21540.23510.2539結(jié)果分析：TS=6、7、8時，尾水管的最大真空度HB9，滿足要

21、求。依據(jù)規(guī)定同意的max應(yīng)小于55%，蝸殼水錘壓力C應(yīng)小于30%。計算結(jié)果表示當(dāng)Ts=7s時，max、c均在同意范圍內(nèi)。同時考慮考慮到Ts不可以大于15s，決定取導(dǎo)葉封閉時間Ts=7s。表6-5水擊壓力、轉(zhuǎn)速上漲計算表水頭H(m)H=153mH=134mmaxr流量Q(m3/s)174.59206.49LiVi3368.193610.25LiVi4.745.08V0Li水擊波速a1258.81258.8hwaV0/2gH1.992.43Q0.5650.714Q11D12HD1n67.3872n11Ha0118.626.5a010a0TsLiVi12/(1hw0)22max1.2LTVT+LcVccLVmax0.70219.8310.5311.231415160.2280.2130.20.1960.1830.172-0.2570.2380.2220.2170.2010.1880.3080.2860.2660.2600.2520.2260.2940.2730.2540.2470.2390.21513.59213.592TaGD2n02365N0Tc0.20.5Tabp0.540.54124.7133.2n1pnRD1neHn1