混流式水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證計(jì)算報(bào)告

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1、混流式水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證計(jì)算第一章混流式水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證計(jì)算的依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)1.1調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的和意義在電站的運(yùn)行中，常會(huì)遇到各種事故，機(jī)組突然與系統(tǒng)解列，把負(fù)荷甩掉。在甩負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機(jī)的流量急劇變化，因此在水輪機(jī)的引水系統(tǒng)中產(chǎn)生水擊，特別是甩（增）全負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的最大壓力上升（最大壓力下降）對壓力管道系統(tǒng)的強(qiáng)度影響最大。工程實(shí)踐中曾發(fā)生過因甩負(fù)荷壓力上升太高而導(dǎo)致壓力鋼管爆破的災(zāi)難事故。同時(shí)因?yàn)闄C(jī)組負(fù)荷全丟，如不及時(shí)地采取措施的話，轉(zhuǎn)速上升過高，也會(huì)影響機(jī)組的強(qiáng)度、壽命及引起機(jī)組的振動(dòng)。為了避免以上事故的發(fā)生，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該計(jì)算出上述過渡過程中最大轉(zhuǎn)速上升值和最大壓力上

2、升值，以保證電站的安全運(yùn)行。在電站初步選定壓力引水系統(tǒng)的布置、尺寸和機(jī)組型號后，通過調(diào)節(jié)保證計(jì)算，正確合理地選擇導(dǎo)葉關(guān)閉的時(shí)間，使最大壓力上升值和最大轉(zhuǎn)速上升值都在允許的范圍之內(nèi)。1.2調(diào)節(jié)保證計(jì)算的一般標(biāo)準(zhǔn)機(jī)組在甩負(fù)荷過程中轉(zhuǎn)速上升率為，一般情況下，最大轉(zhuǎn)速上升率βmax≤55%。對于大型電站βmax＜45%，對于沖擊式機(jī)組βmax＜30%。機(jī)組在甩負(fù)荷過程中最大壓力上升率為，當(dāng)機(jī)組甩全負(fù)荷時(shí)，有壓過水系統(tǒng)允許的最大壓力上升率見下表。尾水管的真空值不大于8～9（mH20）。電站設(shè)計(jì)水頭Hr（m）＜4040～100＞100蝸殼允許最大壓力上升率ξ70%～50%50%～30%＜3

3、0%1.3混流式水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮機(jī)組的具體情況，該電站調(diào)節(jié)保證計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)定為：機(jī)組在規(guī)定的運(yùn)行范圍內(nèi)的在任何工況下速率上升不超過β≤40%，即機(jī)組最大過速不超過600r/min；同時(shí)，壓力鋼管內(nèi)的最大壓力不超過140mH2O。第二章該混流式水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證計(jì)算的結(jié)果2.1該電站的基本概況1臺機(jī)，鋼管引水，水輪機(jī)中心高程：27.0m。最大凈水頭：83.31m額定水頭：66.65m最小水頭：43.32m機(jī)組基本參數(shù)水機(jī)機(jī)型：略轉(zhuǎn)輪直徑：D1=1.52m額定轉(zhuǎn)速：n0=428.6r/min額定水頭發(fā)水輪機(jī)出力：Nr=10700KW機(jī)組飛輪力矩：GD2=76t.m2引水管

4、壓力波傳播速度：a=1000m/s模型單位飛逸轉(zhuǎn)速：nr=147.8r/min吸出高度：Hs=+1.5m水輪機(jī)主要參數(shù)表1：水輪機(jī)主要參數(shù)表水頭H(m)出力Nr（kW)流量Q（m3/s)導(dǎo)葉開度A(mm)導(dǎo)葉開度相對值最大Max83.311070014.5514.60.572額定Rated66.651070017.6621.00.823最小Min43.32635516.725.51.0計(jì)算設(shè)計(jì)水頭、最大水頭下發(fā)額定出力時(shí)壓力引水系統(tǒng)的根據(jù)基本數(shù)據(jù)計(jì)算不同水頭下壓力管道的、蝸殼的、尾水管的。計(jì)算平均流速，表2：壓力過水系統(tǒng)水管參數(shù)計(jì)算表水頭引水管蝸殼尾水管壓力過水系統(tǒng)計(jì)算值合計(jì)平

5、均速度H（m）∑LT∑LTVT∑LC∑LCVC∑LB∑LBVB∑L∑LVVcp83.31162.782717.98512.026122.24411.376104.149186.184944.3785.07266.65162.782871.45112.026148.37311.376126.411186.1841146.2356.15643.32162.782824.07912.026140.30711.376119.539186.1841083.9265.822假定導(dǎo)葉的直線關(guān)閉時(shí)間或關(guān)閉規(guī)律導(dǎo)葉的直線關(guān)閉時(shí)間一般取5—10s，對大容量機(jī)組可到15s。導(dǎo)葉的直線關(guān)閉時(shí)間通常是按

6、設(shè)計(jì)水頭下，機(jī)組甩全負(fù)荷時(shí)的工況來確定的，對于最大水頭機(jī)組甩全負(fù)荷時(shí)的關(guān)閉時(shí)間由下式計(jì)算，式中，分別為最大水頭和設(shè)計(jì)水頭下帶額定負(fù)荷時(shí)導(dǎo)葉的開度。水擊壓力上升計(jì)算（1）管段水擊波速的計(jì)算式中，水彈性系數(shù)，一般為2.1×105N/cm3為管壁材料的彈性系數(shù)，對于鋼=2.1×107N/cm3D為管道直徑，cm；δ為管道厚度，cm；為聲波在水中的傳播速度，一般為1435m/s。復(fù)雜管路的水擊波速可由下式計(jì)算：式中，為各管段的水擊波速。（2）壓力管道水力損失計(jì)算根據(jù)引水系統(tǒng)的布置，分別計(jì)算設(shè)計(jì)水頭和最大水頭下沿程摩擦損失、局部阻力損失，由此得到設(shè)計(jì)水頭和最大水頭的水力損失。因此各水頭下

7、的靜水頭為，。（3）管道特征系數(shù)計(jì)算，（4）判斷水擊類型可由管道特征系數(shù)、，導(dǎo)葉起始相對開度（=0）在水擊分類圖上查找。（5）最大壓力上升計(jì)算末相水擊：首相水擊：若為編程計(jì)算，也可不判斷水擊類型，將和都算出取大者。計(jì)算出的還要進(jìn)行修正：或，其中對HL式水輪機(jī)取K=1.2。（6）水擊計(jì)算壓力水管末端最大壓力升高，蝸殼末端最大壓力升高，尾水管最大壓力降低，尾水管最大真空度HS為吸出高度，和ΔHB應(yīng)為同一時(shí)間的最大總和，近似計(jì)算時(shí)可取開始關(guān)閉時(shí)尾水管進(jìn)口流速水頭的一半（）和ΔHB進(jìn)行組合。最大轉(zhuǎn)速