某水电站厂房计算书
水电站厂房
第一节 几种水头的计算
Hmax=Z蓄—Z单机满出力时下游水位 Hr= Z蓄—Z全机满出力时下游水位 Hmin=Z底—Z全机满出力时下游水位 一、Hmax的计算。 1 假设Hmax=84m 由公式Nr=K Q H
公式中 Nr为单机出力50000KW K 为出力系数8.5
H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03H0) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=70.028m3/s
查下游流量高程表得下游水位为198.8m 上游水位为284m
ΔH=0.03 (284—198.8)=2.6m
又因为284—84—2.6= 197.4 2 重新假设Hmax=83m
由公式Nr=K Q H 解出Q=70.87m3/s
查下游流量高程表得下游水位为199.3m 上游水位为284m
ΔH=0.03 (284—199.3)=2.5m
(1)
又因为284—83—2.5=198.5 故Hmax=83m 二、Hmin的计算。
1 假设Hmin=60m 由公式Nr=K Q H
公式中 Nr为全机出力200000KW K 为出力系数8.5
H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03Ho) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=392.16m3/s
查下游流量高程表得下游水位为203.50m 上游水位为264m
ΔH=0.03 (264—203.50)=1.80m
又因为264—60—1.80=202.20
由公式Nr=K Q H 解出Q=398.80m3/s
查下游流量高程表得下游水位为203.58m 上游水位为264m
ΔH=0.03 (264—203.58)=1.77m
又因为264—59—1.77=203.23 = 203.58 故Hmin=59m 三、Hr的计算。
1 假设Hr=70m 由公式Nr=K Q H
公式中 Nr为全机出力200000KW K 为出力系数8.5
H 为净水头=H0—ΔH=0.97H0 (ΔH=0.03Ho) Q 为该出力下的流量。 故解出Q=336.13m3/s
查下游流量高程表得下游水位为203.40m 上游水位为284m
ΔH=0.03 (284-203.40)=2.10m
又因为284—70—2.10=211.90 > 203.40 2 重新假设Hr=78m
由公式Nr=K Q H 解出Q=301.66m3/s
查下游流量高程表得下游水位为203.33m 上游水位为284m
ΔH=0.03 (284-203.33)=2.34m
又因为284—78—2.34=203.66 = 203.33 故Hr=78m
第二节 水轮机的选型(7)
根据该电站的水头范围和该机组的出力范围,在水轮机系列型谱表中查出该电站最好选择HL220机型。 一、水轮机的额定出力计算。
Nr = Ngr / ŋ
公式中Ngr为水轮机额定出力。 ŋ 为水轮机效率为90%。 Nr 为水轮机出力为55430KW。 故Ngr为5.543万KW 二、水轮机转轮直径的计算。 1m为水轮机模型效率为89%。
1.15m3/s为该出力下模型的流量。 Qm
由此初步假定原型水轮机在该工况下Q1Q1M
效率 91% 由公式:Nr
1.15m3/s ,
D12HrHr 得 D12.6998m 9.81Q1
又因为转轮直径应选符合转轮直径系列并比计算值稍大的值
故D1为2.75m。 三、水轮机转速n的计算。
m70r/min 初步假定n10n10m HavHr/0.9582.1m(对n10
于坝后式水电站) 由公式nn1
HavD170.12.75230.64rmin
又因为水轮机的转速要采用发电机的标准转速,为
此要选取与上述公式得出的转速相近的发电机的标准转速。常选取稍大的标准转速作为水轮机采用的转速。故为250 r/min。
又因为当n = 250 r/min 时水轮机的效率比较低,
故选取比标准转速稍小的标准转速。 故选取n = 214 r/min。 四、效率与单位参数修正。
HL220-2750的Mmax91% D1m460mm0.46m 求得原型max1(1Mmax)5
时〉
效率修正值:96.3%91%5.3%考虑原型与模型水轮机在制造工艺、质量上的差异,在已求得的值中减去一个修正值1.0%则4.3%由此原型水轮机在最优工况下的效率为:
maxMmax91%4.3%95.3%
D1M
96.3%(当水头H〈150mD1
重新假定。 maxM89%4.3%93.3% 与假定值不等, 重新假定:Q1Q1M Nr
1.15m3/s ,效率 93.3%
D12HrHr 得 D12.666m 9.81Q1
又因为转轮直径应选符合转轮直径系列并比计算值稍大的值
故D1为2.75m。
HL220-2750的Mmax91% D1m460mm0.46m 求得原型max1(1Mmax)5
D1M
96.3%(当水头D1
H〈150m时〉
效率修正值:96.3%91%5.3%考虑原型与模型水轮机在制造工艺、质量上的差异,在已求得的值中减去一个修正值1.0%则4.3%由此原型水轮机在最优工况下
的效率为
maxMmax91%4.3%95.3%
maxM89%4.3%93.3% 与假定值相等。
单位转速修正值:
n1
(maxMmax1)95.391%12.3% mn10
由于n1
mn10
同时单位流3.0% 按规定单位转速可不加修正,
量Q也可不修正,由上可见,原假定93.3%,Q1Q1M,
m正确,所以D1为n10n10
2.75m和n = 214 r/min是正确的。
五、水轮机工作范围的检验。
maxQ1
Nr
9.81D1HrHr
51550
9.812.752787893.3%
1.08m3s1.15m3
则水轮机最大引用流量:
maxD1Hr1.082.7527872.13m3s QmaxQ1
与特征水头Hmax,Hmin,Hr相应单位转速为:
minn1
nD1HmaxnD1HminnD1Hr
2142.75
2142.75
59
64.59rmin 76.62rmin
minn1
minn1
2142.75
78
66.63rmin
效率验证如图:
六、水轮机吸出高度Hs的计算。
Hs = 10—/900—(σ +Δσ)H
公式中为电站的海拔高程为203.79m。(由多年平均流量Q=100秒立方米)
σ 为水轮机的汽蚀系数为0.133。 Δσ 为水轮机的汽蚀系数修正值为0.02。
Hs10
203.79
(0.1330.02)782.313 900
第三节 发电机的选型
一、 发电机的外型尺寸。
n=214r/min>150r/min 故采用悬式发电机。 1 主要尺寸估算 ⑴.极距:
kj
Sf2p
(查表3—2得kj
8~10 查
〈水电站〉表5—8得p=14)
(8~10)(214)60.03cm
(2).定子内径:Di(
lt
2p
214
60.03535.316cm 3.14
3).定子铁芯长度:
St55430
150.65cm CDi2ne5106535.3162214
(4).定子铁芯外径:因n=214r/min>166.7r/min
有DaDi1.2535.3161.260.03607.352cm
2 平面尺寸估算
⑴定子机座外径:因n=214r/min>166.7r/min,有
D11.14Da692.38cm
⑵风罩内径:因St20000KVA D2D1200892.38cm
⑶转子外径:D3Di2535.316240455.316cm ⑷下机架最大跨度:因10000KAVSt
100000KVA
D4D560440cm (查表 D53.8m)
⑸推力轴承外径和励磁机外径:根据发电机容量查表
得:
D62600mm~3600mm,D71600mm~2600mmD6335cm,D7235cm
取
3 轴向尺寸的计算
⑴定子机座高度:
因n=214r/min h1lt2150.65260.03270.71cm ⑵上机架高度:h20.25Di
0.25535.316133.83cm
⑶推力轴承高度、励磁机高度和永磁机高度:查表得:
h31500~2000mm,h42000~2400mm,h5800~1200mm,h6600~900mm
取h3175cm,h4200cm,h5100cm,h680cm
⑷下机架高度:悬式非承载机架:
h70.12Di0.12535.31664.24cm
⑸定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的
距离:
悬式非承载机架:h80.15Di
0.15535.31680.3cm
⑹下机架支承面至主轴法兰盘之间的距离:
h9700~1500mm,h9120cm
⑺转子磁轭轴向高度:无风扇:
h10lt(500~600mm)150.6560210.65cm
⑻发电机主轴高度:
Hh1h2h3h4h5h6h8h9984.84cm
h11(0.7~0.9)H0.8984.84788cm
⑼定子铁芯水平中心线至主轴法兰底盘之间的距离:
h120.46h1h10335.2cm
二、发电机的重量估算
1 发电机总重:Gf
k1(
Sfne
2
)
(8~10)(
55430)365.7(t) 214
2 发电机转子重:G21Gf
182.85(t)
3 发电机飞轮力矩:因100r/min
k25.2
GD2k2Di3.5lt5.2(5.35.316)3.51.50.652780.4(tm2)
二、 轮机蜗壳外型尺寸的计算
由于Hmax83m40m,因此采用金属蜗壳。 查资料得:
蜗壳进口直径:
D00D11.342.753.685m
D00D1
(查表得01.34)
蜗壳断面长:RLR0
R18005.724.3510.07m
蜗壳断面高:RhR90R27005.1153.418.525m
250
金属蜗壳座环尺寸:查表得:Db3.65m,Da4.55m,k125,
第四节 调速系统
一、调速器的选择
调速功计算:∵Hmax83m Nr
的效率 89%
∴Q∵A0.85
55430
76.49m3s
9.818.30.89
max(7)
55430kw 水轮机在该工况
kNrH
1.45543083
17461.0633000Nm
属于大
型调速器。
二、接力器选择
1 接力器直径的计算
采用标准导水机构用两个接力器操作选用额定油压为4.0Mpa dsDb0HmaxD1已知导叶数z024 ,采用标准正曲率导
叶,查表6—4
0.029~0.032取为0.03,∵b0=0.25。 D1
dsDb0Hmax0.032.750.25830.376mD1选用与之偏大
的ds400mm
2 接力器的最大行程的计算
在HL220模型综合特性曲线上由设计工况点:r66.63rmin Q1max1.08m3查得 n1
a0max30
a0maxa0Mmax 又D0M46 z024则D0z0M32182430209.87mm D0Mz046024
∴Smax(1.4~1.8)a0max1.6209.870.336m
3 接力器容积的计算
两
Vs个3.14
0.3x22接07.3力06.30m3 67器6总容积
2dsSm2
4 主配压阀直径的选择
由
d公式:d4Vs(V4ms,Ts4s)VTs得40.07678mm 3.1444
取与之偏大的d=80mm即选用DT-80型电气液压式调速器。
三、油压装置的选取
油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油,则油压装置压力油罐的容积按经验公式:
V0(18~20)Vs1.368~1.53m3选择与之接近偏大的HYZ-1.6型分离式油压装置。
四、主变的选取
采用扩大单元接线,两台机组共用一台主变,参考《水电站厂房设计》附录1—6,选用SSPL-10000型主变
五、起重设备
参考《机电设计手册》:发电机转子重量:182.85T 乘以动力系数1.2:182.85×
1.2=219.42T
选用2×125双小车桥式起重机。
第五节 尾水管的选型
由于采用HL220型,因此D1D3,所以:
12tgh4
D4肘管进口直径D3:D4D32(hh1h2)tg 对于混流式水
轮机70~90,h1=0.05577m,h2=0.06971m,h3=0.1m, D3D42tgh42(hh1h2)tg2.782m
第六节 厂房尺寸的确定
一、机组段平面尺寸的确定。的确定。
1 主厂房长度的确定。
(1)机组间距L1:
由发电机风罩确定的机组段长度L1:
L1=Φ+B+2δ=8.92+4.2+2×1.5=14.12(m)
所以取L1:为14.2米。
(2) 机组段长度L2:
计算边机组段长度的时候需要考虑设备的布置
和吊运的要求。由经验公式得:
L2= L1+△L=14.2+0.8×2.75=16.4(m) [式中
△L=(0.2-1)D]]
(3) 装间长度L3:
根据吊运与机组检修等的布置要求,由经验公
式得
L3=(1-1.5)L1所以取L3:为19米。
所以厂房的总长为3 L1+ L2+ L3=3×(3)
14.2+16.4+19=78米。
2 主厂房宽度的确定。
(1) 厂房水下部分宽度的确定:
① 下游侧宽度B1:
B1主要决定于下游尾水管的尺寸,故B1=4.5×D1=12.375m。取B1:为12.4m。
② 上游侧宽度B2:
B1主要决定于蜗壳进口的布置、主阀、机组
及其他附属设备的布置,为了方便取与厂房
水上部分上游侧的宽度相同为:8.3m。
(2) 厂房水上部分宽度的确定:
① 下游侧宽度B1:
B1主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求。
B1=8.92÷2+1.5+1.2=7.16m。取B1为7.2m。
② 上游侧宽度B2:
B2主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求。
B2=8.92÷2+1.5+1+1.2=8.16m。取B1为8.3m。
二、尾水平台及尾水闸室的布置。
尾水管的出口分为两个孔,每孔的尺寸为3.29m×3.34m,中间隔墩宽为0.9m。尾水闸门尺寸为3.49m×
3.54m,每台机组各设一套闸门,分别以四台电动活动式尾
水闸门起闭机操作。在每台机组的尾水闸墩上分别设置两个尾水闸室,分别放置尾水闸门。
根据吊运闸门和行人交通的需要,以及尾水管的长度,设置尾水平台,高程与发电机层地面高程相同为:210.23m
三、主厂房控制高程的确定。
1 水轮机的安装高程:
∵
HsHsHS2.313m∴b00.252.752.3131.96925m 22
3∵因为一台机组满发时引用最小流量为70.87m/s,对
应的水位即为下游尾水位:尾201.85m
∴水轮机安装高程:水1.96925201.85199.88m取为
200m
2 尾水管底板高程:
▽1=▽3-b0÷2-h1=200-0.6875÷2-
7.15=192.387
3 尾水管进人孔地面高程:
▽2=▽3-r1-h2=200-4.4-1.8=193.68(m) 4 水轮机层地面高程:
▽4=▽3+r2+h3=200+1.8425+1.2=203(m) 5 发电机定子安装高程:
▽D=▽4+h4+h5=203+2+1=206(m)
6 发电机层地面高程: