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
1.2.6 方案六
机组台数为五台，单机容量为4.4万kW，水轮机的型号HLA511-35.2。
（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?80.2(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?1.34(m3/s)，对应的模型效率?m?0.898，暂取效率修
正值2%，则设计工况原型水轮机效率???m????0.898?0.02?0.918，故水轮机的直径为
D1?Pr44898??3.06(m) 1.51.59.81Q11rHr?9.81?1.34?54?0.918 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?3.1m。
（2） 效率的计算：
?rmax?1?(1??m0)5D1m0.352?1?(1?0.935)5?0.958 D13.1效率修正值????rmax??m0?0.958?0.935?0.023 限制工况原型水轮机的效率为
?r??m????0.898?0.023?0.921
（3） D1的校核计算：用??0.921对原先计算的D1进行校核
rD1?Pr44898??3.06(m)1.59.81Q11rHr?9.81?1.34?541.5?0.921故转轮直径D1仍取3.1(m)。
（4） 转速n的计算。由模型综合特性曲线上查得n110?80.2(r/min)
n?n110Hav80.2?55??191.9(r/min) D13.1转速计算值介于同步转速187.5~214.3(r/min)之间，故取水轮机转速n为。 214.3（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?Pr448983??1.303(m/s) 21.521.59.81?TD1Hr9.81?0.921?3.1?54Qr?Q11rD12Hr?1.303?3.12?54?92.02(m3/s)
（6） 水轮机出力校核：
PT?9.81HrQr??9.81?54?92.1?0.921?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?nD1214.3?3.1??87.3(r/min) Hmax58Hr:n11r?nD1214.3?3.1??90.4(r/min) Hr54nD1214.3?3.1??92.1(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?1.325
Hr:Q11r?1.303
Hmax：Q11min?pr44898??1.17 21.521.59.81?TD1Hmax9.81?0.921?3.1?58? 用?、?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0.123、0.152、0.158。 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 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?（0.123?0.022）?58?1.283m900276.3Hr:Hs?10??（0.152?0.022）?54?0.297m
900276.3Hmin:Hs?10??（0.158?0.022）?52?0.333m900Hmax:Hs?10? 从三个吸出高度计算值中取最小值0.297，再留一定余量，取最大允许吸出高度Hs=0m。
（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0.921，计算见下表。
水头(m) 流量 58 58 58 1.345 1.2 1.15 模型效真机效出力（kW） 51582.42 47420.62 45444.76 率（%） 率（%) 89.8 92.6 92.6 92.1 94.9 94.9 58 52 52 1.14 1.33 1.3 92.4 90.5 90.6 94.7 92.8 92.9 44954.65 43633.82 42695.56 由逼近表格可求的Hmax对应的效率为0.949，Hmin对应的效率为0.928， 则平均效率为???max??r??min3?0.949?0.921?0.928?0.9327
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?0.304?3.1?276.8(m) 2（10）飞逸转速nR的计算
由HLA511-35.2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?148.9(r/min)，故水轮机的飞逸转速为 nR?n11RHmax58?148.9??365.8(r/min) D13.1（11） 转轮轴向水推力Ft的计算
由HLA511-35.2参数表可知其转轮轴向水推力系数K?0.45~0.46,转轮直径
t较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取Kt?0.46,水轮机转轮的轴向水推力为
Ft?9.81Kt?103?4D12Hmax?9.81?0.46?103??4?3.12?58?1975458(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?3.1???3.13?146125N