《水轮机课程设计2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水轮机课程设计2（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录第一章 课程设计任务及目的1一、所需收集的资料及图表1二、课程设计基本任务1三、课程设计目的1第二章 水能计算2一、水能计算21、水电站水文资料22、水能计算相关公式23、水能计算所得曲线3第三章 装机方案的比较与确定6一、确定机组台数需要考虑因素6二、装机方案的选择71、总装机容量的确定72、水轮机组装机方案拟定7三、装机方案的技术经济比较7第四章 水轮机机型的选择9一、水电站的特征水头9二、水轮机型号的确定9三、水轮机装置形式选择10第五章 水轮机基本参数的计算11一、水轮机转轮直径的计算11二、效率r的计算11三、转速n的计算11四、水轮机设计流量Qr的计算12五、几何吸出高度Hs的
2、计算121、计算Hmax，Hr，Hmin所对应的单位转速n11122、确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量Q11123、用（1）（2）中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出Hmax，Hr，Hmin所对应的模型汽蚀系数134、分别用查到的汽蚀系数计算Hmax，Hr，Hmin对应的吸出高度135、飞逸转速nR的计算136、检验水轮机的工作范围13第六章 机组的运转特性曲线14一、等效率线的绘制14二、出力限制线的绘制16三、等吸出高度线的绘制17四、水轮机运转综合特性曲线18第七章课程设计总结19参考文献19附录20第一章 课程设计任务及目的一、所需收集的资料及图表1) 中小型混流式
3、水轮机模型转轮主要参数表。2) 水轮机模型综合特性曲线。3) 发电机标准同步转速表。4) 水轮机转轮直径尺寸系列表5) 汽蚀系数修正值与水头H关系曲线6) 各型号水轮机转轮飞逸特性曲线二、课程设计基本任务1) 水能计算并绘制相关曲线2) 拟定四个水轮发电机组装机方案，并从两个方面（即技术方面与经济方面）进行分析，择优选取方案。3) 选择水轮机型号4) 通过所给的原始资料，根据要求计算水轮机的基本工作参数5) 绘制对应机组的运转特性曲线三、课程设计目的 通过水轮机的课程设计，将各种水轮机的性能参数整理并绘制成不同形式的曲线，它是与水轮机课程教学相辅助的一个理论学习的环节，也是课程教学中一个必不可
4、少的环节。通过水轮机课本章节的相关理论知识的学习后，再通过课程设计的环节以达到巩固和加强理论知识的目的，进一步培养学生独立思考、严谨工作的能力；此外，通过课程设计更进一步掌握造型、设计、参数等程序内容，提高了学生查阅资料和动手实践的能力。第二章 水能计算一、水能计算该课程设计水电站为一引水式水电站，电站海拔高程=1773m。1、水电站水文资料表2-1 电站水文资料2、水能计算相关公式频率： 小于等于相应流量累计天数。净水头： 压力前池水位高程，尾水水位高程，(m)水头损失。增加装机容量： 出力系数，组流量最大值，组流量最少值。出力：出力系数：假定水轮机效率为，发电机效率为 ，则出力系数为发电量
5、： 小于等于相应流量累计天数。累计发电量： 年装机利用小时数t： 3、水能计算所得曲线图2-1装机容量与年利用小时数关系曲线图2-2流量频率关系曲线图2-3装机容量与流量关系曲线图2-4累计发电量与流量关系曲线图2-5流量与尾水位关系曲线图2-6流量与水头关系曲线注：水能计算表见附表一第三章 装机方案的比较与确定一、确定机组台数需要考虑因素1、机组台数与机电设备制造的关系在水电站的装机容量基本已经定下来的情况下，机组台数增多，单机容量减少。机组台数增多时，机组单机容量减小，尺寸减小，因而制造及运输都比较容易，这对于制造能力和运输条件较差的地区是有利的。而实际上选用小机组时，单位千瓦消耗的材料多
6、，制造工作量大，故一般都希望选用较大容量的机组。所以，要综合考虑各个因素。2、机组台数与水电站投资的关系当选用机组台数较多时，不仅机组本身单位千瓦的造价高，而且随着机组台数的增加，相应的阀门、管道、调速设备、辅助设备和电气设备的套数就要增加，电气结线也较复杂，厂房平面尺寸也需增大，机组安装维护的工作量也要增加，因此从这些方面来看水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加。但另一方面采用小机组时，厂房的起重能力、安装场地、机坑开挖量都可缩减，因而又可减少一些水电站的投资。在大多数情况下，机组台数增多将增大投资。3、机组台数与水电站运行效率的关系水轮机在额定出力或者接近额定出力时，运行效率较高。机组
7、数目不同时，水电站水轮机的平均效率也不同。机组台数较少，平均效率越低。机组台数多，可以灵活改变机组运行方式，调整机组负荷，避开低效率区运行，使水电站保持有较高的平均效率，但当台数增加到一定程度再增多时，对水电站的平均运行效率就不会游显著的影响了。4、机组台数与水电站运行维护工作的关系机组台数多，单机容量小，水电站运行方式就比较灵活，机组发生事故后所产生的影响小，检修也较容易安排。但因运行操作次数随之增加，发生事故的几率增高了，同时管理人员增多，运行费用也提高了，因此不宜选用过多的机组台数。二、装机方案的选择1、总装机容量的确定依据相关文献1相关介绍，并根据此水电站为小型水电站，所以取年利用小时
8、数为3800h,根据图2-1 年利用小时数与装机容量关系曲线查得总装机容量为30000Kw。2、水轮机组装机方案拟定将水轮机组方案拟定为以下四种： 方案一：215000kw方案二：310000 kw 方案三：47500 kw方案四：212000kw+16000kw三、装机方案的技术经济比较技术比较：根据我国现水轮机方面制造水平，各方案在技术方面差别不大，故各忽略。经济比较：表 3-1 装机方案计算成果表参数方案一方案二方案三方案四台数单机容量（kw）21500031000047500212000+16000最小单机容量（kw）150001000075006000最小单机容量对应额定流量（m/s
9、）22.215119各装机方案可以利用流量最少值（m/s）14.49.757.155.85年不可发电量（万kw.h）429274.86204123装机总投资(万元) 9000120001500013000年不可发电量费用（万）15095.97143注：1、装机总投资中取4000元/Kw 2、各装机方案可以利用流量最小值取最小单机容量对应流量的65% 3、每千瓦时电为0.35元最小单机容量对应额定流量由各个方案中最小单机容量在图2-3装机容量与流量关系曲线查得。年不可发电量对应各流量对应各流量段对应天数发电量累计量，具体数值于附表一 水能计算表综合比较：方案三建设初期总投资过于大，可能因为资金无
10、法筹集使项目不能开展，方案一年不可发电量与其他方案比较大，每年小发的电太多，致使效益不好，故这两个方案可以淘汰；方案二与方案四比较，方案四综合投资比方案二大很多，方案二比方案四年不可发电量产生费用每年多40万左右，从减少建设初综合总投资和电站设计、安装以及电气设备选择等各方面方便考虑，我最终选择方案二310000 kw为此水电站的最优装机方案。第四章 水轮机机型的选择一、水电站的特征水头由水能计算表可知相应特征水头如表4-1所示表4-1 水电站特征水头表特征水头最大水头Hmax设计水头Hr最少水头Hmin水头数值（m）81.579.777.5设计水头视为与加权平均水头相同，计算公式： 对应水头
11、天数二、水轮机型号的确定 根据我国水轮机型谱中推荐的设计水头与比转速关系，水轮机的ns为 因此选择ns在204左右的水轮机为宜。图4-1中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表 由图4-1中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表可知，在水轮机型谱中，本电站水头在5080m水头段与70105m水头段。两个水头段种可选择的转轮型号有：HL260,HL240两种型号。在设计工况下，三种转轮的比转速分别为：261,239，比较三种转轮，以HL240转轮的比转速与本电站的计算比转速最接近，空化系数较小，故决定用HL240转轮。具体参数如表4-2所示。表4-2HL240型水轮机模型转轮主要参数表转轮型号D1Mb0
12、最优工况限制工况(m)n110(r/min)Q110(m3/s)h(%)n(r/min)Q11(m3/s)hM(%)sMHL2400.350.25770.95922251.12387.60.106三、水轮机装置形式选择水轮机轴的装置方式可分为立轴和卧轴两种，其中卧轴布置方式布置简单，不需向下开挖但占地面积较大，一般用于小型电站或水头较低的贯流式水电站。立轴布置方式具有占地面积小的特点，但需向下进行较大的土石开挖，增加土建投资成本。为缩小厂房面积，高水头大型电站一般均采用立轴布置方式。同时装机容量超过2500kw时，采取立轴方式布置机组。本次课程设计机组单机装机容量为10000kw，故综合考虑，
13、本电站水轮机采用立式装置直接连接形式。第五章 水轮机基本参数的计算一、水轮机转轮直径的计算水轮机的额定出力为 取最优转速n110=77r/min与出力限制线的交点的单位流量作为设计工况的单位流量，则Q11r=0.95m3/s，对应的模型效率m=0.88，暂取效率修正值=2%，则设计工况原型水轮机效率=m+=0.88+0.02=0.90,故水轮机转轮直径为 表5-1 转轮直径D1尺寸系列 单位cm25303542506071841001201401601802002252753003303804104505005506006507007508008509009501000根据表5-1 我国规定的转轮直径系列数值。计算值介于120cm140cm之间，考虑到120cm偏小，难以保证设计水头下发出额定出力；故取140cm较合理。二、效率r的计算效率修正值=rmax-m0=0.9390.92=0.019限制工况原型水轮机的效率为r=m+=0.876+0.019=0.895|r|=|0.8950.9|=0.005=0.005所以上述水轮机D的计算合理，维持D=140cm。三、转速n的计算由模型综合特性曲线上查得=77r/min由表5-2 标准同步转速表可知转速计算值介于同步转速428.6500之间，故取水轮机的转速n为500r/min表5-2 发电机标准同步
