毕业设计水电站的水轮机设计概要.doc

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1、 1 前言 42水电站的 水轮机选 型设计 5 2.1 水轮机的选型设计概述 5 2.2 水轮机选型的任务 6 2.3水轮机选型的原则 6 2.4水轮机选型设计的条件及主要参数 7 2.5 确定电站装机台数及单机功率 7 2.6 选择机组类型及模型转轮型号 8 2.7 初选设计(额定工况点 11 2.8 确定转轮直径1D 12 2.9 确定额定转速 n 12 2.10 效率及单位参数的修正 132.11 核对所选择的真机转轮直径1D 14 2.12 确定水轮机导叶的最大开度、最大可能开度、最优开度 182.13 计算水轮机额定流量, v rq 192.14 确定水轮机允许吸出高度sH 20 2

2、.15 计算水轮机的飞逸转速 252.16 计算轴向水推力ocP 25 2.17 估算水轮机的质量 262.18 绘制水轮机运转综合特性曲线 263 水轮机导水机构运动图的绘制 35 3.1 导水机构的基本类型 35 3.2 导水机构的作用 36 3.3 导水机构结构设计的基本要求 36 3.4 导水机构运动图绘制的目的 37 4 水轮机金属蜗壳水力设计 41 4.1 蜗壳类型的选择 414.2 金属蜗壳的水力设计计算 415尾水管设计 49 5.1 尾水管概述 49 5.2 尾水管的基本类型 495.3 弯肘形尾水管中的水流运动 496水轮机结构设计 50 6.1 概述 50 6.2 水轮机

3、主轴的设计 50 6.3 水轮机金属蜗壳的设计 51 6.4 水轮机转轮的设计 52 6.5 导水机构设计 55 6.6 水轮机导轴承结构设计 586.7 水轮机的辅助装置 617 金属蜗壳强度计算 63 7.1 金属蜗壳受力分析 63 7.2 蜗壳强度计算 637.3 计算程序及结果 668 结论 71 水轮机是水电站的重要设备之一,它是靠自然界水能进行工作的动力机械与 其他动力机械相比,它具有效率高、成本低、环境卫生等显著特点。另外,水轮 机的好坏直接影响到水电站的能量转换效率,在水轮机生产制造前,我们必须首 先根据给定电站的水力条件对水轮机进行选型设计、对其零件进行结构分析以及 对部分零

4、部件进行强度计算及校核等。鉴于此,作为我们以后在水轮机制造厂或水电站工作的热能与动力工程专业 的学生,也就必须熟练掌握水轮机的设计思想、设计方法以及设计步骤,所以在 学习各种专业课程后开始本次毕业设计。毕业设计是本科教学计划中最后一个综合性、创造性的教学实践环节,是对 学生在校期间所学基础理论、专业知识和实践技能的全面总结,是对学生综合能 力和素质的全面检验,也是教学、工程实践的重要结合点。它主要是培养学生综 合运用所学知识和技能去分析和解决本专业范围内的工程技术问题,建立正确的 设计思想,掌握水轮机设计的一般程序和方法,使学生在进行了工程实践能力的 综合训练后,在今后的工作岗位上具有应用专业

5、技术解决工程实际问题的能力。 本次毕业设计从水轮机的基本工作原理出发,系统地、较为全面地进行了水 轮机的选型设计、水轮机的结构分析、水轮机部分零部件的强度计算及校核等。 设计分为六部分 :第一部分:水轮机的选型设计;第二部分:导水机构运动图的绘 制;第三部分:蜗壳的水力设计;第四部分:尾水管的设计;第五部分:蜗壳的 强度计算;第六部分:绘制导叶加工图。在设计过程中,着重阐述了水轮机选型 设计的具体方法及方案选择、水轮机的结构设计两部分。 2.1 水轮机的选型设计概述水轮机的选型设计是水电站设计中的一项重要任务,其计算结果直接关系到 水电站的机组能否长期运行、投资的多少、经济效益的高低。它是根据

6、水电站设 计部门提供的原始资料及参数,选择合理的水轮机型号和计算水轮机的各种性能 参数。一般情况下,先根据水电站的类型、动能计算以及水工建筑物的布置等初 选若干个方案,然后进行技术经济比较,再根据水轮机的生产情况和制造水平, 最后确定最佳的水轮机型号及尺寸。2.2 水轮机选型的任务水轮机选型的主要任务如下:(1确定电站装机台数及单机功率(2选择机组类型及模型转轮型号(3确定机组的装置方式(4确定转轮直径、额定转速、飞逸转速(5计算所有运行水头和功率下水轮机的效率和吸出高度值,绘制水轮机运转 综合特性曲线。(6轴向水推力的计算(7调节保证计算(本设计不要求(8辅助设备的选择(9计算水轮机的外形尺

7、寸,估算重量及其价格上述内容为水电站水轮机初步设计的一部分,水电站初步设计还包括水轮机 的通流部件的设计、如蜗壳、座环、导水机构、尾水管等的初步计算及初步绘制 水轮机剖面图等。2.3 水轮机选型的原则水轮机选型设计计算是水电站设计中的一项重要任务,其计算结果对水电站 的投资、建设速度和发电量以及水电站的经济效益都有很大的影响。水轮机的选 型并不是简单地查阅产品目录,从现代水轮机的选型设计计算来看,它是一门系 统工程学,要在电站水能资源综合利用、制造、运输、安装、土建电力用户、运 行方式等诸多技术经济因素中寻求最佳方案。水轮机选型设计的一般原则如下:所选水轮机要具有较高的能量特性。不仅要选择额定

8、工况下 max 较高的水 轮机转轮型号,而且还要根据水轮机的工作特性曲线,即 ( f N =及 ( f H =曲 所选水轮机不仅要具有良好的空蚀性能,还要有较好的工作稳定性能,运 行要灵活、平稳、安全和可靠。所选水轮机的尺寸应较小,结构要合理、先进,便于运输、安装、运行及 检修。转轮选择比较时,应尽可能选用 s n 较高的水轮机,这样转速较高,相应的机组尺寸就小, 并且使所选的水轮机经常在最优区运行。 选择转轮参数时应该使 11n 值稍高于 110n ,而且 11Q 值应接近于 11max Q 值。 2.4水轮机选型设计的条件及主要参数水轮机的选型是根据水电站设计部门提供的原始资料和数据, 选

9、择合适的水轮 机型号和计算水轮机的性能参数主要设计参数:总装机容量 MW P P L 30=工作水头 m H m H m H m H pj r 2. 65, 82. 70, 70, 55. 76min max =引用流量 s m q pl v /513, =,吸出高度为 1.64m ,电站海拔高程 m 908=该电站离负荷中心较远,有季节性调节水库,在系统中担任基荷。2.5 确定电站装机台数及单机功率2.5.1 机组台数的选择对于一个确定了总装机容量的水电站,机组台数的多少直接影响到电厂的动 能经济指标与运行的灵活性、可靠性,还影响到电厂建设的投资等。因此,确定 机组的台数时,必须考虑以下有关

10、因素,并进行充分的技术经济论证。(1机组台数对工程建设费用的影响机组台数多少直接影响单机容量的大小,单机容量不同时,机组的单位千瓦 造价不同,一般情况下,小机组的单位千瓦造价高于大机组。一方面,小机组的 单位千瓦金属消耗高于大机组;另外,单位重量的加工费也较大。除主要机电设 备外,机组台数的增加,要求增加配套设备的台数,主副厂房的平面尺寸也需增 加,因此,在同样的装机容量下,水电站的土建工程及动力厂房成本也随机组数 的增加而增加。(2机组台数对电厂运行维护的影响 耗品增加,因而运行费用较高。同时,较多的设备与较频繁的开停机会使整个电 站的事故发生率上升。(3机组台数对设备制造、运输及安装的影响

11、机组台数增加时,水轮机和发电机的单机容量减小,则机组的尺寸小,制造、 运输及现场安装都较容易。反之,台数减少则机组尺寸增大,机组的制造、运输 和安装的难度也相应增大。因此,最大单机容量的选择要考虑制造厂家的加工水 平及设备的运输、安装条件。此外,从发电机转子的机械强度方面考虑,发电机 转子的直径必须限制在转子最大线速度的允许值之内,机组的最大容量有时也会 因此受到限制。(4机组台数对电力系统的影响对于占电力系统容量比重较大的水电厂及大型机组,发生事故时对电力系统 的影响较大,考虑到电力系统中备用容量的设置及电力系统的安全性,在确定台 数时,单机容量不应大于系统的备用容量,即使在容量较小的电网中

12、,单机容量 也不宜超过系统容量的 1/3。(5机组台数对电厂主接线的影响由于水电厂水轮发电机组常采用扩大单元主接线方式,故机组台数多采用偶 数。同时为了运行方式的机动灵活及保证机组检修时的厂用电可靠,一般都装两 台以上机组。以上与机组台数有关的因素,许多是相互关系又相互矛盾的,在选择时应针 对主要因素,进行综合技术经济比较,选择出合理的机组台数。 综合本次的设计条件,所选的机组台数为两台。即:Z=2。2.5.2 确定机组的单机容量(功率确定出电站的机组台数后,就可以求单机容量。 单机容量:Zp P pl g =30000pl pl P P KW =式中: 电站总装机容量 , 已知:;Z 电站的

13、装机台数 ,Z=2。 计算得: 15000g P KW =。2.6 选择机组类型及模型转轮型号 水头段,因此,必须根据水电站的具体条件对可供选择的水轮机进行分析比较, 才能选择出最合适的机型。2.6.1 各类水轮机的适用范围大中型水轮机的类型及使用的水头范围如表 2.1所示。表 2.1 大中型水轮机的类型及使用水头范围表 在进行水轮机选择时,若同一水头段有多种机型可供选择时,则需要认真分 析各类水轮机的特性并进行技术经济比较以确定最适合机型。不同类型的水轮机具有不同的使用范围与特点,根据本次设计的水头特征, 可初步确定机型为 HL 或者 ZL 式。两类水轮机的特点可概括如下 :2.6.2 HL

14、和 ZL 式水轮机各自的特点HL 式水轮机的特点是水流径向流入转轮,大致轴向流出。转轮由叶片、上冠 和下环组成,叶片数较多,强度高,比转速范围广,适用水头范围广,适用水头 为 30700m ;结构简单,价格低,是目前使用最为广泛的一种水轮机。ZL 式水轮机的特点是水流轴向流入转轮又轴向流出,从引水室来的水流在导 叶与转轮之间的空间内已由径向转为轴向。比转速较高,具有较大的过流能力, 常应用在水头为 380m 的水电站; ZZ 式可协联方式运行,在水头、负荷变化时可 实现高效率运行。在水头、负荷变化较小,或装机台数较多的电站,可以通过调 整运行机组台数使水轮机在高效率区运行。 ZD 式水轮机结构

15、简单,可靠性好,尤 其在担负基荷的低水头电站较适用。2.6.3 交界水头段 HL 和 ZL 式这两种水轮机型式的比较(1ZZ式水轮机适用水头与负荷变化较大的电站, 能在较宽广的工况范围内稳 (3ZL式的空化系数大,约为同水头段 HL 式的 2倍,为保证空化性能需增加 厂房的水下开挖量;(4当尾水管较长时, ZL 式水轮机比 HL 式水轮机易产生紧急关机的抬机现象; (5ZL式水轮机的轴向水推力系数约为 HL 式的 24倍,推力轴承载荷大。 (6另外, ZZ 式水轮机的转轮及受油器等部件结构复杂、造价高。综上所述,结合本次的设计条件:该电站离负荷中心较远,有季节性调节水 库,在系统中担任基荷。经

16、分析比较,最终确定所选水轮机机型为:HL 式水轮机。2.6.4 选择水轮机的转轮型号水轮机型号的选择主要是根据水电站的特征水头, 特别是其最大水头 max H 选 择的。通常情况下,水轮机型号是根据水轮机的型谱性能参数进行选择的;若在 交界的水头范围, 也就是某一水头范围有 2种及其以上的转轮型号可选择时, 就 需要进行综合分析比较后才能选出最佳的转轮型号。根据本次设计的特征水头:m H 55. 76max =, m H r 70=,由 1中小型混 流式水轮机模型转轮主要参数表和其他资料, 可确定本次设计所选水轮机的型号 为:HL260/ D74(以下简称方案 a 或者 HLA616(以下简称

17、方案 b ,其对应的相关模 型转轮参数如下表所示:表 2.2 a HL260/D74模型转轮主要参数表 表 2.2 b HLA616模型转轮主要参数表 2.7 初选设计(额定工况点水轮机的选型设计工况点是指水轮机在额定水头下发额定出力时的工况点, 即 (11r n ,11r Q 。2.7.1 选择设计单位转速 11r n11r n n = 对于方案 a :式中 110n 模型的最优单位转速 , 由参考资料 1:11079/min n r =。 计算得: 1179.46/min r n r =。 对于方案 b :式中 110 n 模型的最优单位转速 , 由相关资料:11080.1/min n r

18、 =。 计算得: 1180.57/min r n r =。2.7.2 确定额定工况下的单位流量 11r Q由 1在 HL260/D74模型转轮综合特性曲线上作 11r n 的水平线交 5%功率限制 线于 A 点, A 点即为初选设计工况点,见图 2.1。 A 点的单位流量即为初选设计 工况点下的单位流量。对于方案 a :111244/r Q L S =, 初选设计工况点为:(79.46/min r , 1244L/S ; 对于方案 b :111244/r Q L S =,初选设计工况点为:(80.57/min r , 1244L/S 12.8.1 水轮机的额定出力/r g g P P =式中:

19、 Pg 发电机额定功率 , 15000g P KW =;g 发电机功率 , 一般可取 0.96或 0.98, 本次设计取 0.97g =。 计算得:15464r P KW =。2.8.2 转轮直径 1D1 D m = 式中: 15464r P P kW =水轮机额定功率, ;31111 1.244/r r Q Q m s =水轮机额定工况的单位流量, 。 m =+ 0.875 13%2%m m =式中:模型水轮机的效率 , 由 1中小型水轮机模型转轮 主要参数表知:。水轮机效率修正值,通常取( ,本次取计算得 =0.895, 1=155D cm 。由 2P15转轮公称直径 D 1尺寸系列 ,

20、取 1=160D cm 。2.9 确定额定转速 r n110 1a r n n =对于方案 : 计算得:n =413.1 /min r 。由 2P15水轮发电机额定转速系列表,可以选择 428.6min r n r = ;110 1b 418.9r n n =对于方案 : 由 2P15水轮发电机额定转速系列表,可以选择 428.6min r n r = 。2.10 效率及单位参数的修正 真机的效率修正:123=122333 0 1%2%1.5%=式中 :主要由尺寸效应引起的修正值;由异形过流部件影响引起的修正值,本次设计未采用异形过流部件 , 取 ;由机械的加工工艺质量而引起的修正值,它与水轮

21、机的尺寸及加工的工 艺质量有关 , 对于大型水轮机,取 ;对于中小型水轮机, 参照相应规范取不同的值 , 本次设计取 。100-m =0000 a 0.927b 0.9313m m m =式中:真机的最优工况效率;模型机的最优工况效率,方案 :;方案 :。 001-1-m = (1111 D 0.35 1.6m m D m D D m =式中:模型的转轮直径 , 两种方案中:; 真机的转轮直径 , 两种方案中:。对于方案 a : 10.9460.9270.019=-=, 最后计算可得 :0.01900.0150.004=+-=. 对于方案 b : 10.94930.93130.018=-=,

22、最后计算可得 :0.01800.0150.003=+-=.2.10.2 单位参数修正 2.16%3%0=111111m0n因为 ,所以单位转速可不修正,即:n n 1111110Q Q Q m = 2.单位流量的修正值 : Q 2.16%3%Q 0Q =111111m0因为 ,所以单位流量可不修正,即: 1111110b m n n n =对于方案 : 1.单位转速的修正值 : 0.96%3%0=111111m0n因为 ,所以单位转速可不修正,即:n 。 n 1111110Q Q Q m =2. 单位流量的修正值 : Q 0.96%3%Q 0Q =111111m0因为 ,所以单位流量可不修正,

23、即:2.11 核对所选择的真机转轮直径 1D2.11.1确定水轮机的真实工况点(1模型机的设计单位转速 n 11r(m为: 11( 11r m n n = 1.6 70 m m =11r r 1111式中:n 额定单位转速, n=428.6r/min; D 真机的转轮直径, D ; H设计水头, H ; n 单位转速修值,取 n 。11( 81.96r m n =计算得:r/min。如图所示 则 B 点在 n 11r(m水平线上。在其上查找点 (m, Q 11m, 计算 N 11t , 并做辅助曲线如图所示。 1r将其返回图中与 11( r m n 线相交于 B 点,即为真是工况点。对于方案

24、a ,其计算表和辅助曲线如下,最终的真是工况点如图 2.4a 。表 2.3 a 辅助曲线 11( IIt t N f Q =计算数据表 图2.2a:HL260/D74,D1=160cm,n=428.6r/min 辅助曲线 N11t =f(Q11t 对于方案 b ,其计算表和辅助曲线如下,最终的真是工况点如图 2.4b 。 图2.2b:HLA616,D1=160cm,n=428.6r/min 辅助曲线 N11t =f(Q11t 2.11.2 工作范围的检查最大水头 max H 下,对应一个 11min n ,最小水头下 min H 下,对应一个 11max n ,下面 分别求出 11min n

25、和 11max n 的大小。 111111min 11ma 1.6 0 76.5565.276.5578.38/min 65.2m n n m m m n r m n =11i i max i min i max i min 式中:n 额定转速, n=428.6r/min; D 真机转轮直径, D ; 单位转速修值, ;H水头,这里分别取 H H 和 H H 。 当 H H ,计算得:; 当 H H ,计算得:x 84.93/min r =。结 论 :如 图 2.4a 和 2.4b , 在 图 中 分 别 做 出 11min 78.38/min n r =和11max 84.93/min n

26、r =的水平线,由图可知:这两条水平线之间包含了主要综合特性 曲线的最优效率区,平均效率较高,水轮机真实的设计工况点 B 在最有工况点的 附近,比较两种方案,方案 b 的搞笑取款而广,且真是工况点 b 更接近最有工况 点,故而综合分析,最终选定方案 b 。该水轮机机型为:HLA616-LJ-160,其主要 参数如下:转轮直径:1.6m =1D 额定转速:n=428.6r/min 设计单位转速:11r n =81.96r/min 设计单位流量 11r Q =1155L/S 实际工况点5%功率限制线图 2.3a:HLA616-LJ-160 水轮机真实工况点 17 实际工况点5%功率限制线图 2.3

27、b:HLA616-LJ-160 水轮机真实工况点2.12 确定水轮机导叶的最大开度、最大可能开度、最优开度2.12.1 计算原型机的导叶分布直径 0D=001D D D 1.145 1.61.832m m =00110式中:D 导叶相对分布圆直径,由 1中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表, 知 D ;D原型机的转轮直径, D 。 计算得:D 。2.12.2 计算模型机的导叶分布直径 0m D=0m 01m D D D 1.182=00式中:D 导叶相对分布圆直径, D ; 0.35m =1m 1m D模型机的转轮直径,由 1中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表,知 D。计算得:0.4137m

28、 =0m D 。2.12.3 计算水轮机导叶的最大开度 0max a 180m 1m000max 0max(00(mm m D Z a a mm D Z = 0max( 0max( 26.68m m a a mm =11r(m11r(m式中:模型机在相似工况下的最大开度,由 1在 HLA616模型转轮综合特 性曲线上,找点(n ,Q 所对应的开度值,可知 ; 00000max 2416177.22m m Z Z Z Z a mm = , 分别为原型机和模型机的导叶数目,由 1中小型混流式水轮机模型 转轮主要参数表知:;由 3非对称导叶叶形端面尺寸系列表 可知:。 计算得:。2.12.4 计算水

29、轮机导叶的最大可能开度 0k a00max 1.05k a a =0max 0max 0 177.22186.08k a a mm a mm =式中: 原型机导叶的最大开度, ;计算得:。2.12.5 计算水轮机导叶的最优开度 0y a000000my ymm D Z a a D Z =000 23152.78ym ym y a a mm a mm = 式中:模型机导叶的最优开度,由 1在 HLA616模型转轮综合特性曲 线上,找最优工况点所对应的开度值,可知:。 计算得:。2.13 计算水轮机额定流量 , v r q, , P 9.81rv r v r r q q H =的计算公式: 154

30、64r r P P KW =式中:水轮机额定出力, ; 70r r H H m = 额定水头, ; 0.913= 原型机的效率, 。3, 33, , , , 24.665/249.33/51/v r v r v r v pl v pl q m s zq q m s q m s q =计算得:。式中:为电站引用流量。 所以,该设计流量满足要求。 19s2.14.1水轮机允许吸出高度 s H本次设计采用的水轮机吸出高度 Hs 计算公式为:10-900s H k H = 式中:错误!未找到引用源。 水电站水轮机安装海拔高度, m错误!未找到引用源。 空蚀安全系数。对 HL ,当 H=30250m 时

31、 错误!未找到引用源。 取 1.151.20,这里取 1.18 各对应水头下的工况点的空蚀系数。 在进行各水头下的工况点空蚀系数查找时,需要作辅助线111111( 9.81t t t t N f Q Q =。为此列表计算,并得出各水头下的辅助线。且在各水头 下, 1123/21ti i PN D H =为已知,从辅助曲线上即可找到该水头下发出的额定功率的工况点,从而得出其空蚀系数。列表计算时,包括了min max 65.2, 68, 70, 70.82, 73, 76.55r pj H m H m H m H m H m H m =,六个水头。表 2.4 各水头下的辅助曲线计算表 20 根据查

32、出的数据,在坐标纸上画出 1111( t t N f Q =曲线,见图 2.4.1图 2.4.6:图 2.4.1 1111( t t N f Q =辅助曲线 H=65.2m 21 图 2.4.2 1111( t t N f Q =辅助曲线 H=68m图 2.4.3 1111( t t N f Q =辅助曲线 H=70m 22图 2.4.4 1111( t t N f Q = 辅助曲线 H=70.82m图 2.4.5 1111( t t N f Q =辅助曲线 H=73m 23图 2.4.6 1111( t t N f Q =辅助曲线 H=76.55m在各水头下的 1111( t t N f Q

33、 =曲线, 再根据 1123/21Nti iN D H =错误! 未找到引用源。 值查出对应的单位流量 错误!未找到引用源。 ,再将各水头下单位流量的和对应的 单位转速值查 HLA616综合效率特性曲线,依次得出各空蚀系数:1=0.09, 2=0.083 , 3=0.074 , 4=0.072 , 5=0.069, 6=0.068 。其吸出高度为:H=65.2m时, Hs=10-908/900-1.18*0.096*65.2=1.61m H=68m时, Hs=10-908/900-1.18*0.083*65.2=2.33m H=70m时, Hs=10-908/900-1.18*0.074*65

34、.2=2.97m H=70.82m时, Hs=10-908/900-1.18*0.072*65.2=3.89m H=73m时, Hs=10-908/900-1.18*0.069*65.2=3.05m H=76.55m时, Hs=10-908/900-1.18*0.068*65.2=2.85m 最后求出水轮机的允许吸出高度为:s si min H H 1.61m =2.14.2确定水轮机的安装高程 装 242S b H =+下 装 908m =式中:电站下游水位,已知:。 1.61m =s s H水轮机允许吸出高度, H ; 0.306909.85m =000100装 b导叶的高度。b=bD式中

35、:b 导叶的相对高度,由 1中小型混流式水轮机模型转轮主要参数表,可知: b。 计算得:。2.15 计算水轮机的飞逸转速HL 式及其他固定叶片式水轮机飞逸转速的计算公式为: f 11f 1f 11f 11max max (/min 1 144.7/min 791.26/min R R n n r n n n r H H n r = 式中 :原型水轮机的飞逸转速;模型水轮机最大可能开度的单位飞逸转速,由 中小型混流式水轮机模型 转轮主要参数表,可知:; 最大水头, = 76.55m。 计算得, 。2.16 计算轴向水推力21max 114 0.420.460.44 1.667.72664.33k

36、N k oc oc P KD H K K K D D m P tf =式中 : 轴向水推力系数,由参考资料可知:, 本次设计取 ; 转轮直径, 。计算得:。 (1tf=9.81N2.17 估算水轮机的质量水轮机的质量(不包括调速器、油压设备及其他辅助设备时可按下式计算: 251 76.55 2.6m k a b k k a D a b k a =max 式中:H 水头,这里取 H=H;系数,由 2混流式水轮机的 , , 值表,可知:8.1; 与直径 有关的指数,由 2混流式水轮机的 , , 值表, 可知:;b a b k b = 与水头有关的指数,由 2混流式水轮机的 , , 值表,可知: 0

37、.16。 计算得:G=55.03t。2.18 绘制水轮机运转综合特性曲线在 min max H H 内取 4个水头, 并计算各个水头对应的模型单位转速 11m n , 其计 算公式为: 11( 11m i n n = min max H H i 式中 :H包括 、 在内的 6个水头;1111 0n n = 单位转速修正值, 。 11t(111m(111t(111m(211t(111m(311t(111m(411t(111m(565.284.93/min 6883.16/min 7081.96/min 70.82, 81.49/min 7380.2m n n r m n n r m n n r

38、m n n r m n n =12345当 H , 计算得:; 当 H , 计算得:; 当 H , 计算得:; 当 H 计算得:; 当 H , 计算得:11t(111m(56/min 76.5578.38/min r m n n r =5; 当 H ,计算得:。2.18.1 绘制各水头 H 下, ( f P =关系曲线由 HLA616模型转轮综合特性曲线上,分别作 11( m i n 的水平线,取该水平线与 各等效率线的交点,读出各点对应的 11, m Q ,并将数据记入表 2.5.1表 2.5.6。表 2.5.1 65.2m =1H 的 ( f P =计算表 26表 2.5.2 68m =1

39、H 的 ( f P =计算表 表 2.5.3 70m =1H 的 ( f P =计算表 表 2.5.4 70.82m =1H 的 ( f P =计算表 表 2.5.5 73m =1H 的 ( f P =计算表 表 2.5.6 76.55m =1H 的 ( f P =计算表 依据表 2.5.1表 2.5.6中的数据绘制各水头下的 ( f P =关系曲线, 在绘 制此曲线时,有事其最高效率点不易找出。同时,在做等效率曲线时,其拐点不 易 找 出 , 此 时 都 应 借 助 辅 助 曲 线 易 找 出 , 此 时 都 应 借 助 辅 助 曲 线21max211nD f H H n =(辅助曲线,其中

40、 =最终 的( f P =曲线如图 2.6所示:表 2.6 max f H =(辅助曲线 计算表 图 2.5maxf H=(辅助曲线 图 2.6 各 H 下, ( f P =关系曲线2.18.2 绘制各水头 H 下, ( s H f P =关系曲线在 HLA616模型转轮综合特性曲线上, 分别作 6个水头 i H 对应的 11( m i n const =线,读出该线与 const =线的每个交点对应的 , 11Q , 值,然后根据公式:10-( si i i i H H =+ ,分别代入不同的 i , i , i H ,计算出各个 i H 对应的 si H ,根据公式:3221119.81i

41、 i i i P Q D H =,分别代入不同的 i H , i , 11i Q ,计算出 对应的 i P , 数据记入表 2.7, 根据表 2.7中的数据, 绘制各个水头下的 ( s H f P =关 系曲线,见图 2.7。表 2.7 各水头下 ( s H f P =计算表 图 2.7 各个水头下的 ( s H f P =关系曲线2.18.3 绘制水轮机运转综合特性曲线(1绘制等效率曲线在图 2.6中分别令 i const =,这里 i =0.88, 0. 90, 0.91, 0.92, 0.93, 0.934, , 投影到 H-N 坐标图上,再将各 相等的点练成光滑的曲线,即为等效率曲线。

42、(2绘制等吸出高度线 绘制等吸出高度线 Hs =f(H, N绘制 错误!未找到引用源。 辅助曲线,从表 2.7中可直接得出,如图 2.8所示。 图 2.8 错误!未找到引用源。 辅助曲线 绘制 Hs =f(N曲线。a .在 HLA616综合特性曲线上作各水头下的 11n =const水平线,交各 =const线于若干点,将各点的 及 11Q 记入表 2.7中。b.根据 11( Q f N =,由 11Q 查出 N 值,记入表 2.7中,并计算 Hs 的值。 c. 根据表 2.7中的 Hs 与 N 绘制各水头下的 Hs =f(N曲线, 如图 2.7所示。在图 2.7中,分别令 i H const

43、 =,作 si H 的水平线与各 H 下, ( s H f P =曲线的 交点, 将各点投影到 H-N 坐标图上, 再将各 Hs 相等的点练成光滑的曲线, 即为吸 出高度线,从而得到真机的等吸出高度线。(3绘制功率限制线 11m 应的流量 Q =1.2403/m s , 为该点对应的 m 与 之和,算出 min P 后,在水轮机综 合特性曲线上找点 A (min H , min P , , 再根据前面算出的 r P ,找到点 B 。然后,通过 B 点作 max H const =线的垂线,即为发电机的功率限制线。 水轮机机型为:HLA616-LJ-160运转综合特性曲线绘制到此结束, 见图 SLH-01。3 水轮机导水机构运动图的绘制3.1导水机构的基本类型按照水流在水轮机导叶中的流动方向分为:(1径向式导水机构:水流沿着垂直于水轮机轴线的平面径向地流过导叶。此 时由于导叶轴线均布在水轮机同心的圆柱面上,故又称圆柱