精品水电站枢纽厂房设计及机组选型设计.doc(共48页)【在线阅读】

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1、二、机电设备的选择(一)、水轮机的选择1、水轮机选择的基本资料装机容量=0.25MW设计水头2、水轮机型号的选择根据设计水头,参照金钟元水力机械附表1,可以有两种选型水轮机。
3、单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。
根据已确定的装机容量,就可以拟定可能的机组台数方案。
在选择机组台数时可从下列方面考虑:(1)机组台数与机电设备制造的关系机组台数增多时,机组单机容量减小,尺寸减小,因而制造及运输都有比较容箱的总容积可按下列经验公式估算:取查水利机械油压装置系型谱表,本水电站可选型查水电站机电设计手册可知其基本尺寸如表2所示,形式如图4所示:表2 油压装置基本尺寸表单位(mm)油压装置型号回油箱长度回油箱宽度总高压力油罐高压力油罐外径24001700327023701028 图3 油压装置简图(单位:mm)(四)发电机的选择1、水轮发电机的型式选择根据所选机型:的主要性能参数,选择配套发电机 其性能如表2-3表3主要外形和安装尺寸型号。

2、易,这对于制造能力和运输条件较差的地区是有利的。
但实际上小机组单位千瓦消耗的材料多,制造也较麻烦,故一般都希望选用较大的机组。
(2)机组台数与水电站投资的关系当选用的机组台数较多时,不仅机组本身单位千瓦的造价高,而且随着机组台数的增加。
相应的闸门、管道、调速器,辅助设备和电气设备的套数就要增加,电气结线也较复杂,厂房平面尺寸也需加大,机组安装维护的工作量也增加,因此从这些方面来看,水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加约为压力油罐容积的1.2-1.4倍。
(3)油泵:一般均为螺旋油泵,有立式和卧式两种。
(4)油泵附件:包括安全阀、逆止阀和节流阀等。
(5)压力油罐的附件:包括压力表、油位信号及自动补气装置、压力信号器、空气阀等。
(2)油压装置的选择计算油压装置的选择计算主要是确定油压装置的台数和容量(工作能力)。
为了满足机组调节和安全运行的要求,通常每台水轮机装设一台油压装置。
油压装置的工作能力是以压力油箱的总容积和额定油压为表征的。
压力油。

3、但另一方面,采用小机组则厂房的起重能力、安装场地、机坑开挖量都可缩减,因此又可减小一些水电站投资。
总的来说,机组台数变化要引起水电站投资变化,在大多数情况下,台数增多将增大投资。
(3)机组台数与水电站运行效率的关系机组台数增多能够增加水电站的电能,但当增多到一定程度,再增多时对水电站的运行效率就不会有显著的影响了。
当水电站在电力系统中担任基荷工作时,选择机组台数少,可合水轮机在较长时间内以最优工况运行,合水电站保持较高的平是调速系统的重要组成部分。
同时也可作为进水阀、调压阀以及液压操作元件的压力油源。
油压装置有分离式和组合式两种。
分离式油压装置的压力油罐与回油箱分开;组合式油压装置的压力油罐装在回油箱上面的框架上。
前者容量范围较大,适用于大中型水轮机。
后者结构紧凑,但容量较小,仅适用于中小型水轮机。
本电站采用组合式油压装置。
油压装置的主要部件有:(1)压力油罐:其中油占总容积的30-40%,其余70-60%为压缩空气。
(2)回油箱:其容积。

4、均效率。
(4)机组台数与水电站运行维护工作的关系机组台数多,单机容量小,运行方式就比较灵活,机组发生事故后所产生的影响小,检修也较容易安排。
但因运行操作次数随之增加,发生事故的机率增高了,同时管理人员增多,运行费用也提高了。
因此不宜选用过多的机组台数。
在技术经济条件相近时,应尽量采用机组台数较少的方案,但为了水电站运行的可靠性和灵活性,一般应不少于两台。
故综合考虑,采用两台机组,单机容量为。
式中 水轮机的额定出力发电机的额全关直线关闭时间。
假设为4s。
则m3/s主配压阀直径为:d(m)Vm管内油压流速m/s.当额定油压为2.5MP时Vm=(4-5)m/s为短管且工作油压较高时取较大值。
则Vm取5m/s。
代入上式主配压阀直径为:由计算的主配压阀直径查水电站机电手册选择之相邻而偏大的DT-100电气液压型调速器。
调速器外形如图3所示:图3 调速器外形尺寸图2、油压装置的选择(1)油压装置的组成油压装置是向水轮发电机制调速系统供给压力油的能源设备。

5、定出力发电机效率4 水轮机主要参数的确定(1)转轮直径的计算式中:=8.25103KW=11.5 由金钟元水力机械附表1查得该型水轮机在限制工况下的,=82.6%.由此可假定水轮机在该工况下的效率为86%。
将以上各值代入公式得:选用与之接近而偏大的标准直径=1.6.(2)效率修正值的计算由附表1查得:型水轮机在最优工况下模型的最高效率=89.6%,模型转轮的直径=0.39.则原型水轮机的最高效率 =93%考虑到制造水平的情来操作导水机构,每个接力器的直径可按下列公式计算式中 计算系数。
取为0.40;导叶高度。
在标准接力器系列表中选择与之接近的直径22接力器最大行程可由下列经验公式求得 式中为导叶最大开度。
可由模型水轮机的导叶开度依下式换算求得 式中、分别为原型和模型水轮机导叶轴心圆的直径、分别为原型和模型水轮机导叶数目,则两个接力器的总容积。
(2)主配压阀的选择主配压阀的直径与通向接力器的油管直径是相等的,主配压阀油的流量为:导叶全开到。

6、况,取=1.0%,则效率修正值为:=0.930.910.01=0.01由此可求得水轮机在限制工况的效率应为:=0.89+0.01=0.90(与原来假定的数值相近)(3)转速的计算式中 由附表1查得在最优工况下的=70.0 r/min,同时由于:=0.0220.03所以可忽略不计,则以=70.0 r/min代入上式得:=(70.0)/1.6=365.9 r/min选用与之接近而偏大的同步转速(4)工作范围的检验计算在选定的=率,该输出功率不仅取决于调速功的大小,还取决于关机时间的长短。
而主配压阀直径并不能全面地反映调速器的工作容量,对直径相同但结构不同的主配压阀,具有不同的最大行程,窗口尺寸和开、关机时间调整方式,因而其摩阻系数和可能最大输出功率也不相同。
所以只有同一类型的主配压阀才能按其活塞直径表征调速器的容量。
选择调速器工作容量时,应留有适当的余量以保证机组可靠地开关导叶,关机时间应能满足调节保证的要求。
(1)主接力器的选择采用两个接力器。

7、1.6,的情况下,水轮机在最大的和各种特征水头下相应的值分别为:在设计水头=11.5以额定出力Nr工作时,其相应的最大单位流量为:=0.981.15 m3/s则水轮机的最大引用流量为:=0.981.62=21 m3/s对值:在设计水头=69.95时在最大水头=79时 在最小水头=64时在型水轮机的主要综合特性曲线图上,分别画出=75r/min,=67.4的直线,由图可见,由这两根直线与效率线所围成的水轮机工作范围基本上包含油压装置和漏油装置。
1、调速器的型式选择(1)调速器型式选择调速器型式选择的一般要求有以下两点:当电站和机组容量较大,在系统中承担调频任务,应选用调节品质好,自动化程度高的电气液压调速器。
当机组容量较小,在系统中地位不重要,经常承担基荷时,也可选用机械液压调速器。
.选择调速器时应考虑到调速器某些五一节对电站其他设备的要求和影响。
2 调速器工作容量的选择调速器的工作容量是指在一定的工作油压下,调速系统所具有的最大可能输出功。

8、了该特性曲线的高效率区,所以对于型水轮机方案,所选定参数=1.6,=375是合理的。
(5)水轮机吸出高Hs计算由水轮机的设计工况()在图3-7上可查得相应的汽蚀系数则可求得水轮机的吸出高为:(6)飞逸转速的计算反击式水轮机的飞逸转速与水轮机净水头、导叶开度有关。
最大飞逸转速式中:最大水头(米)最大单位飞逸转速查表知,水轮机采用的(7)轴向水推力的计算式中 轴向水推力系数,对于水轮机,0.37 5、水轮机安装高程的确定对立轴电设计手册(水力机械)图2-56可知,图1蜗壳尺寸简图(单位:mm)图2 混流式水轮机尾水管简图(三)调速系统的选择水轮机调速系统的基本任务是:使水轮发电机组稳定地以额定转速运行,在机组负荷变化工其他外扰作用下,保证机组的转速变化不超过一定的范围,并能迅速地稳定于新的工况,从而保证发电机输出的交流电频率满足用电设备的要求。
水轮机调节是通过调速系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。
调速系统的主要设备有:调速器。

9、混流式水轮机,安装高程由下式确定:式中:查表知,故机组安装高程为4024.1(二)、水轮机结构与外型尺寸估算1、混流式水轮机主要由以下几部分组成:(1)埋入部分:包括蜗壳、座环、尾水管等;(2)导水机构:包括顶盖、底环、导叶和导叶操作机构等;(3)转动部分:包括转轮、主轴等;(4)导轴承、密封装置及其他附属装置。
2、蜗壳断面形式本电站最大工作水头超过40m故采用金属蜗壳,蜗壳顶角点和底角点的变化形式有直线和抛物线两种0.921.502.08可近似取为转轮出口直径,此处取为=1.6.进口锥管的半锥角的最优值,对混流式水轮机,取。
此处取为根据尾水管的结构可得下式:解得=0.5,而,可取为0.2-0.5,此处取为0.3m。
故=0.9因此尾水管外形尺寸如图2所示:4、水轮机重量估算(1)、水轮机总重量估算水轮机总重量指不包括调速器、油压装置和其他辅助设备的水轮机整体重量。
查水电站机电设计手册(水力机械)可知,2 转轮重量估算查水电站机。

10、直线变化结构简单,水力损失大;抛物线变化结构复杂,水力损失小。
为了改善蜗壳的受力条件使水力损失最小,故选用抛物线变化规律的圆形断面。
工厂对圆形金属蜗壳包角通常采用。
则:蜗壳进口多面流量:水轮机最大引用流量。
蜗壳进口平均流速:由水轮机设计水头Hr查水利机械得蜗壳进口平均流速。
蜗壳进口断面面积:断面半径:由水利机械附表5查得金属蜗壳座环尺寸,水头在70米以下其座环外径=3.85m,=m当时 当时 当时 当时 当时 当时 当时 当时 其形式入图1所示:3、尾水管计算根据本电站的总装机容量(0.25MW)为小型水电站,为了减少尾水管的开挖深度,采用标准弯肘型尾水管。
弯肘形尾水管是由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。
其大致形状如图所示:使用推荐尾水管尺寸表查水利机械得到本电站尾水管尺寸参数。
表1 尾水管标准型式与实际计算表参数标准1.02.54.52.741.351.350.6751.751.31实际1.63.527.22.891.761.76。

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