发布时间 : 星期日 文章水轮发电机组系统设计设计精品更新完毕开始阅读
1.2.5 方案五
机组台数为五台，单机容量为4.4万kW，水轮机的型号HL260/D74。
（1） 计算转轮直径D1。水轮机的额定出力为
P44000P?G??44898(kW) r?0.98g式中：PG——发电机额定功率，kW； ?g——发电机效率。
取最优单位转速n110?79(r/min)与出力限制线的交点的单位流量作为设计工况单位流量，则Q11r?1.25(m3/s)，对应的模型效率?m?0.892，暂取效率修正
值2%，则设计工况原型水轮机效率???m????0.892?0.02?0.912，故水轮机的直径为
D1?Pr44898??3.18(m) 1.51.59.81Q11rHr?9.81?1.25?54?0.912 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于3.0~3.3m之间，考虑经济效益，故取非标准值D1?3.2m。
（2） 效率的计算：
?rmax?1?(1??m0)5D1m0.35?1?(1?0.927)5?0.953 D13.2效率修正值????rmax??m0?0.953?0.927?0.026 限制工况原型水轮机的效率为
?r??m????0.892?0.026?0.918
（3） D1的校核计算：用??0.918对原先计算的D1进行校核
rD1?Pr44898??3.17(m) 1.59.81Q11rHr?9.81?1.25?541.5?0.918故转轮直径D1仍取3.2(m)。
（4） 转速n的计算。由模型综合特性曲线上查得n110?79(r/min)
n?n110Hav79?55??183.1(r/min) D13.2转速计算值介于同步转速166.7~187.5(r/min)之间，故取水轮机转速n为
187.5(r/min)。
（5） 水轮机设计流量Qr的计算
设计工况点的单位流量Q11r为 Q11r?Pr44898??1.227(m3/s) 21.521.59.81?TD1Hr9.81?0.918?3.2?54 Qr?Q11rD12Hr?1.227?3.22?54?92.33(m3/s) 水轮机出力校核： （6）PT?9.81HrQr??9.81?54?92.4?0.918?44935(kW)
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Hmax、Hr、Hmin三个水头分别计算水轮机的允许吸出高度，以其中最小值作为最大允许吸出高度。 ① 计算Hmax、Hr、Hmin所对应的单位转速n11
Hmax:n11min?nD1187.5?3.2??78.8(r/min) Hmax58Hr:n11r?nD1187.5?3.2??81.6(r/min) Hr54nD1187.5?3.2??83.2(r/min) Hmin52Hmin:n11max?② 确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量Q11
Hmin:取n11max与出力限制线交点处单位流量，Q11max?1.234
Hr:Q11r?1.227
Hmax：Q11min?pr44898??1.1 1.59.81?TD12Hmax9.81?0.918?3.22?581.5③ 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所对应的模型空化系数?m，分别为0.121、0.139、0.143。 分别用查到的空化系数计算Hmax、Hr、Hmin对应的吸出高度 计算式：Hs?10???(?m???)H 900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，???0.022
（m）查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程?为276.3
276.3?（0.121?0.022）?58?1.399m900276.3Hr:Hs?10??（0.139?0.022）?54?0.999m
900276.3Hmin:Hs?10??（0.143?0.022）?52?1.113m900Hmax:Hs?10?从三个吸出高度计算值中取最小值0.999，再留一定余量，取最大允许吸出高度
Hs=0.5m。
（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0.918，计算见下表。
水头(m) 流量 58 58 58 52 1.25 1.1 1.05 1.24 模型效真机效出力（kW） 50915.38 46318.58 44213.19 43534.93 率（%） 率（%) 89.2 92.3 92.3 90.6 91.8 94.9 94.9 93.2 52 1.2 91.2 93.8 42401.80 由逼近表格可求的Hmax对应的效率为0.949，Hmin对应的效率为0.932， 则平均效率为???max??r??min3?0.949?0.918?0.932?0.933
3（9） 安装高程Za的计算
水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为
Za??w?Hs?b0 2式中：?w——下游尾水位，m； b0——导叶高度，b0?b0D1,m。 即Za?276.3?0.5?0.28?3.2?277.5(m) 2（10）飞逸转速nR的计算
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
n11r?158.7(r/min)，故水轮机的飞逸转速为 nR?n11RHmax58?158.7??377.7(r/min) D13.2（11） 转轮轴向水推力Ft的计算
由HL260/A244参数表可知其转轮轴向水推力系数K?0.36,转轮直径较小时
t止漏环相对间隙较大时取大值，故取Kt?0.38,水轮机转轮的轴向水推力为
Ft?9.81Kt?103?4D12Hmax?9.81?0.36?103??4?3.22?58?1647362(N)
（12） 水轮机转轮重量计算
Wr?9.81?103??0.5?0.025?10?D1??D13?9.81?103??0.5?0.025?10?3.2???3.23?160728N