水電站樞紐廠房設(shè)計及機組選型設(shè)計

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1、二、機電設(shè)備的選擇（一）、水輪機的選擇1、水輪機選擇的基本資料裝機容量=0.25MW設(shè)計水頭2、水輪機型號的選擇根據(jù)設(shè)計水頭，參照金鐘元《水力機械》附表1，可以有兩種選型水輪機。3、單機容量的選擇水電站的裝機容量等于機組臺數(shù)和單機容量的乘積。根據(jù)已確定的裝機容量，就可以擬定可能的機組臺數(shù)方案。在選擇機組臺數(shù)時可從下列方面考慮：（1）機組臺數(shù)與機電設(shè)備制造的關(guān)系機組臺數(shù)增多時，機組單機容量減小，尺寸減小，因而制造及運輸都有比較容易，這對于制造能力和運輸條件較差的地區(qū)是有利的。但實際上小機組單位千瓦消耗的材料多，制造也較麻煩，

2、故一般都希望選用較大的機組。（2）機組臺數(shù)與水電站投資的關(guān)系-48-當(dāng)選用的機組臺數(shù)較多時，不僅機組本身單位千瓦的造價高，而且隨著機組臺數(shù)的增加。相應(yīng)的閘門、管道、調(diào)速器，輔助設(shè)備和電氣設(shè)備的套數(shù)就要增加，電氣結(jié)線也較復(fù)雜，廠房平面尺寸也需加大，機組安裝維護的工作量也增加，因此從這些方面來看，水電站單位千瓦的投資將隨臺數(shù)的增加而增加。但另一方面，采用小機組則廠房的起重能力、安裝場地、機坑開挖量都可縮減，因此又可減小一些水電站投資?？偟膩碚f，機組臺數(shù)變化要引起水電站投資變化，在大多數(shù)情況下，臺數(shù)增多將增大投資。（3）機組臺數(shù)

3、與水電站運行效率的關(guān)系機組臺數(shù)增多能夠增加水電站的電能，但當(dāng)增多到一定程度，再增多時對水電站的運行效率就不會有顯著的影響了。當(dāng)水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任基荷工作時，選擇機組臺數(shù)少，可合水輪機在較長時間內(nèi)以最優(yōu)工況運行，合水電站保持較高的平均效率。（4）機組臺數(shù)與水電站運行維護工作的關(guān)系機組臺數(shù)多，單機容量小，運行方式就比較靈活，機組發(fā)生事故后所產(chǎn)生的影響小，檢修也較容易安排。但因運行操作次數(shù)隨之增加，發(fā)生事故的機率增高了，同時管理人員增多，運行費用也提高了。因此不宜選用過多的機組臺數(shù)。在技術(shù)經(jīng)濟條件相近時，應(yīng)盡量采用機組臺數(shù)較

4、少的方案，但為了水電站運行的可靠性和靈活性，一般應(yīng)不少于兩臺。故綜合考慮，采用兩臺機組，單機容量為。式中——水輪機的額定出力——發(fā)電機的額定出力——發(fā)電機效率4水輪機主要參數(shù)的確定-48-（1）轉(zhuǎn)輪直徑的計算式中：=8.25×103KW=11.5由金鐘元《水力機械》附表1查得該型水輪機在限制工況下的，=82.6%.由此可假定水輪機在該工況下的效率為86%。將以上各值代入公式得：選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑=1.6.（2）效率修正值的計算由附表1查得：型水輪機在最優(yōu)工況下模型的最高效率=89.6%,模型轉(zhuǎn)輪的直徑=0.39.

5、則原型水輪機的最高效率=93%考慮到制造水平的情況，取ξ=1.0%,則效率修正值為：=0.93－0.91－0.01=0.01由此可求得水輪機在限制工況的效率應(yīng)為：-48-=0.89+0.01=0.90(與原來假定的數(shù)值相近)（3）轉(zhuǎn)速的計算式中由附表1查得在最優(yōu)工況下的=70.0r/min，同時由于：=0.022﹤0.03所以可忽略不計，則以=70.0r/min代入上式得：=(70.0×)/1.6=365.9r/min選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速（4）工作范圍的檢驗計算在選定的=1.6，的情況下，水輪機在最大的和各種特征水

6、頭下相應(yīng)的值分別為：在設(shè)計水頭=11.5以額定出力Nr工作時，其相應(yīng)的最大單位流量為：=0.98﹤1.15m3/s則水輪機的最大引用流量為：=0.98×1.62×=21m3/s對值：在設(shè)計水頭=69.95時-48-在最大水頭=79時在最小水頭=64時在型水輪機的主要綜合特性曲線圖上,分別畫出=75r/min，=67.4的直線，由圖可見，由這兩根直線與效率線所圍成的水輪機工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)，所以對于型水輪機方案，所選定參數(shù)=1.6,=375是合理的。(5)水輪機吸出高Hs計算由水輪機的設(shè)計工況（）在圖3

7、-7上可查得相應(yīng)的汽蝕系數(shù)則可求得水輪機的吸出高為：（6）飛逸轉(zhuǎn)速的計算反擊式水輪機的飛逸轉(zhuǎn)速與水輪機凈水頭、導(dǎo)葉開度有關(guān)。最大飛逸轉(zhuǎn)速式中：——最大水頭（米）-48-——最大單位飛逸轉(zhuǎn)速查表知，水輪機采用的（7）軸向水推力的計算式中——軸向水推力系數(shù)，對于水輪機，0.375、水輪機安裝高程的確定對立軸混流式水輪機，安裝高程由下式確定：式中：查表知，故機組安裝高程為4024.14。（二）、水輪機結(jié)構(gòu)與外型尺寸估算1、混流式水輪機主要由以下幾部分組成：（1）埋入部分：包括蝸殼、座環(huán)、尾水管等；（2）導(dǎo)水機構(gòu)：包括頂蓋、底環(huán)、

8、導(dǎo)葉和導(dǎo)葉操作機構(gòu)等；（3）轉(zhuǎn)動部分：包括轉(zhuǎn)輪、主軸等；-48-（4）導(dǎo)軸承、密封裝置及其他附屬裝置。2、蝸殼斷面形式本電站最大工作水頭超過40m故采用金屬蝸殼，蝸殼頂角點和底角點的變化形式有直線和拋物線兩種。直線變化結(jié)構(gòu)簡單，水力損失大；拋物線變化結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水力損失小。為了改善蝸殼的受力條件使水力損失