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1、CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE ft TECHNOLOGY水轮机调节课程设计题目：水轮机调节保证计算院系：城南学院专业：热能与动力工程（水）班级：水动0901名：学 号：指导教师：目录第一章 基本数据3一 水电站基本数据3二 水轮发电机估算4第二章 调节保证计算5一 计算和确定有关参数5第三章 调节设备选型18一 调速器计算18二 调速器选择21三 油压装置的选择21参考文献22第一章 基本数据、水电站基本数据一、基本资料D 水电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综 合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，
2、 同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。该电站有关动 能指标为：水库调节性能日调节装机容量140 MW最大工作水头39.0 m加权平均水头37.0 m设计水头37.0 m最小工作水头35.0 m平均尾水位202.0 m设计尾水位200.5压力钢管长度120m，水轮机型号：HL240-LJ-560，水轮机额定出力P=72916.7KW，额定转速 n 二 78.2r /min，飞逸转速 n 二 177.3r/min，吸出高度rpHs = 1-69m，设计流量Q 二 230.55m3/s。sp二、确定计算标准在调整保证计算中，根据水轮机调速器与油压装置技术条件GBT9652.1-
3、1997,压力升高和转速升高都不能超过允许值。此允许值就是进行调 整保证计算的标准。甩负荷过程机组速率上升为n nP = max0-n0式中： n 为甩负荷前机组的转速， r /min；n 是甩负荷过程中产生的最大 0m ax转速，r/min。水轮机调速器与油压装置技术条件GBT9652.1-1997中规定机 组甩负荷时最大速率上升0在一般情况下不大于55%，大于此值要论证。max甩负荷过程中最大压力上升为H - HL =max0-H0式中： H 为甩负荷过程中产生的最大压力， m； H 为甩负荷前水电站静 m ax0水头，m。规范中规定甩全负荷时，有压过水系统允许的最大压力上升率一般不应超过
4、表1的数值。表1最大压力升高限值表电站设计水头（m）4040100100蜗壳允许最大压力上升率70%50%50%30%30%尾水管真空值不超过89m水柱。增负荷时。过水压力系统任何一段不允许发生 真空。在没有特殊要求下，调节保证计算只对两个工况进行，即计算设计水头和 最高水头甩全负荷时的压力上升和速率上升，并去其大者，一般在前者发生最大 速率升高，在后者发生最大水压升高。三、确定计算工况 额定水头，额定出力工况，此时甩负荷一般出现最大转速上升。 最大水头，额定出力工况，此时甩负荷一般出现最大水压上升。对两种工况进行调节保证计算，当压力上升值和转速上升值均不超过规定范 围时取其大者。二 、水轮发
5、电机估算一、确定主要尺寸（1）极距T（cm）和飞逸速度V的确定 f72916.7= 5畑查电气一次p178得：=K= 9x4：12Pn4 2 x 38 x 0.945上式中：P为发电机磁极对数，可从水轮机原理P268查得:P=38;K为系数810，取91v = K t = 1.9x 50.8 = 96.52m/sff2）定子内径的确定Di =宁 2X38X = 1229.56cm（3）定子长度lt（cm）的计算SnCD 2 nie=112.14 cm72916.75.5 x 10-6 x 1229.562 x 78.2上式中：C发电机利用系数,见水电站机电设计手册P160表3-5取5.5x 1
6、0-6(4) 定子铁芯外径当 n 166.7rpm D = D +tea i此处n = 79 166.7rpm 故D = D + 1.2t = 1229.56 + 1.2 x 50.8 = 1290.52cm eai故：发电机的型号为 SF6040/790第二章 调节保证计算一 、计算和确定有关参数一、各工况下的工LV和工Li ii（1）尾水管的工LV和工Li ii根据水电站机电设计手册（水力机械）分册表2-17查得混凝土推荐的尾水管尺寸表及混凝土标准肘管尺寸表,并通过该表计算得出尾水管的基本尺寸如表 2、表 3 中所示：表 2 混凝土推荐的尾水管尺寸表h/D1L/D1B / D51D / D
7、41h / D41h / D6 1L / D1 1h / D51肘管型式适用范围2.84.52.721.351.350.6751.821.22混凝土肘管混流式（D1 D2）表 3 混凝土标准肘管尺寸表D1D3D4hh3h4h5h6L1LB55.65.727.5615.686.557.566.833.7810.1925.215.23计算尾水管的当量长度Lde锥管高度h二6.55m ,轴管中心线长度L二10.19m ,扩散管长度L二25.2m。31尾水管当量管的长度LdeL 二 h + L + L 二 6.55 +10.19 + 25.2 二 41.94(m)de 3 1计算尾水管的当量过流面积A
8、de参数4h4 x 6.55参数参数兀d d12兀 x5.6x5.72 - 0.26(2)-0.534+ 0.426- 0.1095.723.14 x 32.718= 0.076(m2 )1019 0.534 x 1.782 + 0.426 x 1.783 0.109 x 1.7845.72=tan 0 tan 0，且 tan 01 2 1h h56 = 0.30， tan0 = 0 得 K = 0.30，贝VL221h3丿= 1=0.30 x(15.12 1.814 )rln 1 +0.30 x 25.2 )635丿= 0.083(m2)尾水管的当量过流面积 AAdeLde e + e +
9、e12341.940.26 + 0.076 + 0.08341.940.419=100.10( m 2) 计算尾水管的平均流速 由 Q 二 230.55m3 /s 得230.55100.10二 2.31(m / s)de因此，工 L V = 41.94x 2.31 = 96.88(m2 s)BB(2)蜗壳的工LV和工Li i i计算蜗壳当量管的长度Lwe由于该电站采用金属蜗壳，根据小型水电站机电设计手册(水力机械)分册 P64 表 1-10 立轴混流式水轮机的基本数据表，近似完全蜗壳，取蜗壳包角申=360。0根据水头H = 37m查水轮机原理与运行P106图6-8金属蜗壳进口流速 r系数与水头
10、的关系曲线取得：k = 0.9，则进口断面平均流速v = kJH = 0.9 x.J37 = 5.474(m / s)0、 rFQ ,360。230.55进口断面半径P=0 =0 r = x= 6.51( m2)j 、兀Al 360。v 360。5.4740据水电站机电设计手册(水力机械)分册P128表2-16的金属蜗壳尺寸系列，知 D = 10.0m，K = 0.175m，a蝶形边半径r = Da + K =100 + 0.1 = 5.1(m)D 22进口断面中心到水轮机轴的距离a = r + p 2 - h 2 = 5.1 +6.512 -1.212 = 11.50( m) j D/固定导
11、叶外切圆半径 r = a = 5.0(m)a 2 2蜗壳系数C = %=191竺=3.05a - .a 2-p 211.5- J11.52 -6.512j / j蜗壳中心线的长度 L =申r + 1 + ow 0 a2C3 C二 2KX 5.0 + 仝 +2 x 3.0532x2兀：2x5x2兀二 56.90(m)3.05蜗壳当量管的长度L = Lw = 56.90 = 28.45(m) we 2 2计算蜗壳当量管的面积Awe参数c=C=為=0.328参数二2兀二 2.45参数： 3.05参数e1c3c2 x 2i - bcx - b 2 ln2 00.3283O.3282 x 452 1.8
12、11 x 0.328 x 2.45 1.8112 ln1.811(0.328 x 2.45 +1.811 丿=0.072(m 2)参数B =-e2c2cx0+ Incx + b020.32820.328 x 2.450.328x2.45+1.811+ lnf_(0.328 x 2.45 +1.811 丿二 1.115(m 2)蜗壳当量管的面积 Awe,4 兀 2 LA 二w4x兀 2 x 28.450.072 +1.115 x 5二 150.10( m 2)we B + r B e1a e 2计算蜗壳的平均流速vC由 Q 二 230.55m3 /s 得QAwe230.55150.10=1.537( m / s)因此，工L V = 28.45xl.537 = 43.73(m2 s)CC2、水流惯性时间常数TW三台机组的工LV 一样大，故只计算1 #机来计算分叉管的工LV表4工LV计算成果表长度L（m）面积A( m 2)流量 Q (m 3 / s)r流速v (m / s)pjLV( m2 / s )压力水管12078.54230.552.94352.8蜗壳28.45150.10230.551.53743.73尾水管41.94100.10230
