1、南昌工程学院论文设计1水轮发电机组系统设计目 录第一章.水轮发电机组选型 .3第一节 水轮机机组台数及型号选择 .3原始资料 .3机组台数的选择 .3机组型号的选择 .3第二节 水轮机基本参数的计算 .4方案一 .4方案二 .9方案三 .13方案四 .17方案五 .21方案六 .25第三节 最优方案的选择与比较 .29六种方案比较表 .29水力机械部分 .31水轮发电机比较 .32方案经济比较 .34最优方案的选择 .35第四节 配套发电机的选择 .37水轮发电机尺寸参数的计算 .37水轮发电机外形尺寸计算 .38水轮发电机轴向尺寸计算 .39水轮发电机重量计算 .40第五节 尾水管的选择与计
2、算 .42蜗壳 .42尾水管选择计算 .44第二章 调速设备的选择 .46第一节 调速器的选择原则 .46第二节 调速器工作容量的选择计算 .46南昌工程学院论文设计2第三节 调速器选择 .47第四节 油压装置选择计算 .48第三章 辅助设备设计 .49第一节 主阀的选择 .49进水阀形式的选择 .49第二节 油系统设计 .51供油对象及其油量计算 .51第三节 压缩气系统设计 .55供气对象 .55供气方式 .55高压气系统的设备选择 .56低压气系统设备选择 .56第四节 供排水系统设计 .60技术供水系统 .60排水系统设计 .62第四章 水电厂房的布置设计 .66第一节 厂房长度的计算
3、 .66第二节 厂房宽度的计算 .67第三节 厂房各高程的计算 .68第五章 结语 .70参考资料及文献 .71南昌工程学院论文设计3第一章.水轮发电机组选型第一节：水轮机机组台数及型号的选择1.1.1 原始资料最大水头=58m，平均水头=55m，设计水头=54m，最小水头=52m,电站总装机容量 22 万 kW，年利用小时数 4500h，保证出力 6.5 万 kW。电站建成后将承担峰荷部分基荷，本电站有调相任务。1.1.2 机组台数的选择我国的建成的中型水电站一般采用 4-6 台机，为保证运行的可靠性和灵活性，保障电站的经济运行及考虑机组台数对电站各方面的影响，暂选机组台数为四台和五台。电站
4、总装机容量 22 万 kW，装机台数若为四台，单机容量为 5.5万 kW，装机台数若为五台，单机容量为 4.4 万 kW。1.1.3 机组型号的选择已知水电站的运行水头为 52m58m，故可选的机型主要为混流式和轴流式，考虑到经济指标和动能指标，混流式优先考虑，根据水头可供选择的型号有：HL260/A244，HL260/D74，HLA511-35.2。单机容量水轮机型号HL260/A244 HL260/D74 HLA511-35.24 台/5.5 万 kW 方案一 方案二 方案三5 台/4.4 万 kW 方案四 方案五 方案六南昌工程学院论文设计4第二节：水轮机基本参数的计算1.2.1 方案一
5、机组台数为四台，单机容量为 5.5 万 kW，水轮机的型号 HL260/A244。（1）计算转轮直径 D1。水轮机的额定出力为（1-1）)(45.61298.05kWgGPr式中： 发电机额定功率， ；发电机效率。g取最优单位转速 与出力限制线的交点的单位流量作为设计min)/(801rn工况单位流量，则 ，对应的模型效率 ，暂取效率26.3sQr 586.0m修正值 ，则设计工况原型水轮机效率， .故%2 2.水轮机的直径为（1-)(56.38.05426.189.81.915.1HQPDr 2）按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于 之间，考虑经济效m8.益，故取非标准值 。mD6.31（
6、2）效率的计算：（1-948.0635.)917.0()(1510max mr3）效率修正值 1.48.0maxr限制工况原型水轮机的效率为 96.31.865.mr南昌工程学院论文设计5（3） 的校核计算：用 对原先计算的 进行校核1D689.0r1D)(54.3.542.18.9.15.11 mHQPr 故转轮直径 取 3.6(m)满足要求。1（4）转速 n 的计算。由模型综合特性曲线上查得 in)/(801rnin)/(8.164.358010 rDHav转速计算值介于同步转速 之间，故取水轮机转速 n 为mi/7.。min)/(7.6r（5）水轮机设计流量 的计算rQ设计工况点的单位流
7、量 为r1rQ1 )/(24.156.389.0428.9 3.5.21 smHDPrT )/(.4. 321 srrr （6）水轮机出力校核： )(56189.03158.98.9 kWQPrT 校核值大于水轮机额定出力，满足要求。（7）几何吸出高度的计算为使水轮机尽可能不发生空化，取 三个水头分别计算水轮机minaxHr、的允许吸出高度，以其中最小值作为最大允许吸出高度。 计算 所对应的单位转速minaxHr、 1in)/(8.756.31:axmin1ax rDHi)/(.4.76:11rr南昌工程学院论文设计6min)/(2.8356.71:minax1min rHD 确定各水头所对应
8、的出力限制工况点的单位流量 1Q:取 与出力限制线交点处单位流量，minax1 273.max4.:1rH18.56.389.0281.9Q.5.1max2min1ax DpHTr： 用、 中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出所对应的模型空化系数 ，分别为 0.123、0.143、0.15。minaxr、 m分别用查到的空化系数计算 对应的吸出高度inaxHr、计算式： Hms )(901式中： 水轮机安装位置的海拔高程，取下游平均水位的海拔高程，；）（ m模型空化系数；空化系数的修正值。查空化系数修正值曲线当水轮机水头为 54m 时， 02.查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高
9、程 为 。376）（ m0.489520.193.27610: .73.4. 1.2850.19327610:minmax ）（ ）（ ）（ssrsH从三个吸出高度计算值中取最小值 0.489，再留一定余量，取最大允许吸出高度 =0 。s（8）平均效率的计算取各个水头对应的单位转速，以发电机出力为限制，采用逼近法找到单位流量和相应的效率。设计水头对应的效率为 0.896，计算见下表。南昌工程学院论文设计7水头(m) 流量模型效率（%）真机效率（%)出力（kW）58 1.28 86 89.1 64045.5758 1.1 91.1 94.2 58189.5558 1.05 91.3 94.4 5
10、5662.5052 1.27 87.2 90.3 5467652 1.25 88.5 91.6 54589.7152 1.2 90 93.1 53264.30由逼近表格可求的 对应的效率为 0.944， 对应的效率为 0.903，maxHminH则平均效率为 914.03.896.0.43in r（9）安装高程 的计算aZ水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为 20bHZswa式中： 下游尾水位， ；m导叶高度， , 。0b10Db即 )(9.627.35.3.276Za（10）飞逸转速 的计算Rn由 HL260/A244 的模型飞逸特性曲线上查的在最大导叶开度下单位飞逸转速 ，故水轮机
11、的飞逸转速为mi)/(7.158rnrmin)/(36.581axrDHR（11）转轮轴向水推力 的计算tF由 HL260/A244 参数表可知其转轮轴向水推力系数 ,转轮直41.03.tK径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取 ,水轮机转轮的轴向水推8.0t南昌工程学院论文设计8力为 )(2073586.341038.94108.9 2max213 NHDKFtt （12）水轮机转轮重量计算 NWr 28615.61.5. 33313 南昌工程学院论文设计91.2.2 方案二机组台数为四台，单机容量为 5.5 万 kW，水轮机的型号 HL260/D74。（1）计算转轮直径 D1。水轮机的额
12、定出力为 )(45.61298.05kWgGPr式中： 发电机额定功率， ；发电机效率。g取最优单位转速 与出力限制线的交点的单位流量作为设计min)/(7910rn工况单位流量，则 ，对应的模型效率 ，暂取效率修52.3sQr 928.0m正值 ，则设计工况原型水轮机效率 ，故水%2 1.m轮机的直径为 )(56.3912.0542.189681.9.5.1HQPDr 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于 之间，考虑经济效益，m8.故取非标准值 。m6.31效率的计算：）（ 2 954.063.)927.01()( 5510max Dmr效率修正值 27.4.0axr限制工况原型水轮机的效
13、率为 91.27.89.0mr的校核计算：用 对原先计算的 进行校核）（ 31D0r1D)(543.9.0542.18968.9.15.11 mHQPr 转轮直径 取 3.6(m)满足要求。1转速 n 的计算。由模型综合特性曲线上查得）（ 4 in)/(7910rn南昌工程学院论文设计10min)/(8.216.357910 rDHnav转速计算值介于同步转速 之间，故取水轮机转速 n 为i/7.0。min)/(7.6r水轮机设计流量 的计算）（ 5rQ设计工况点的单位流量 为r1rQ1 )/(12.546.39.0828.9 3.5.21 smHDPrT )/(.1. 321 srrr 水轮机出力校核：）（ 6 )(4659.035481.98.9 kWQPrT 校核值大于水轮机额定出力，满足要求。几何吸出高度的计算）（ 7为使水轮机尽可能不发生空化，取 三个水头分别计算水轮机minaxHr、的允许吸出高度，以其中最小值作为最大允许吸出高度。 计算 所对应的单位转速minaxHr、 1in)/(8.756.31:axmin1ax rDHi)/(.4.76:11rr min)/(2.8356.:min1ax1min rHD 确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量 1Q:取 与出力限制线交点处单位流量，minax1 235.max.:1rH
