水动毕业设计-HTS水电站主辅机选型及调保计算.doc

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摘要

水电站主辅机选型设计是对一个电站的水轮机发电机组及其辅助设备的计算及型号的选择，调节保证计算则是为机组安全运行提供保证。

本设计是根据HTS水电站的原始资料，在水电站设计要求及设计规范的基础上，进行主辅机选型、调保计算、部分配套设备、厂房布置的设计和计算。

关键词：

HTS水电站主辅机选型调保计算配套设备厂房布置

Abstract

Selectionofmainandauxiliaryhydropowerdesignisthechoiceofapowerplant'sturbinegeneratorsetandauxiliaryequipmentandmodelcalculations,adjustmentstoensurethatthecalculationistoprovideaguaranteeforthesafeoperationoftheunit.ThedesignisbasedonoriginaldataHTShydropowerinthedesignrequirementsanddesignspecificationsonthebasisofhydropower,carriedthemainauxiliaryselection,guarantycalculation,someequipment,plantlayoutdesignandcalculation.

Keywords:

HTSstationmainandauxiliaryselectionguarantycalculation,equipmentplantlayout

III

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章原始资料与设计任务 1

1.1毕业设计（论文）使用的原始资料（数据） 1

1.1.1工程基本概况 1

1.1.2电站基本参数 1

第二章水力发电机组的选型及相关设计 3

2.1水轮机的方案选择 3

2.1.1水轮机类型的选择 3

2.1.2各方案的基本参数试算 4

2.1.3经济指标 18

2.1.4最优方案比较 20

2.2运行特性曲线的绘制 21

2.2.1等效率线绘制 21

2.2.2出力限制线的绘制 21

2.2.3等吸出高度线的绘制 24

2.3蜗壳、尾水管、导水机构的设计计算 26

2.3.1蜗壳的计算 26

2.3.2尾水管的计算 28

2.3.3导水机构的计算 29

2.3.4进出口流道单线图 30

2.4发电机型号选择及主要参数 31

2.4.1发电机的参数计算 31

2.4.2发电机型式及冷却方式 31

2.4.3发电机主要尺寸 31

2.4.4发电机外形尺寸的计算 33

2.4.5发电机轴向尺寸计算 33

2.4.6发电机重量估算 35

2.5进水阀的类型及选择 35

2.5.1进水阀的类型、作用及使用范围 35

2.5.2进水阀直径计算 35

第三章调保计算及调速器与油压装置选择 37

3.1调节保证计算 37

3.1.1调节保证计算的目的、任务及标准 37

3.1.2电站基本参数 37

3.1.3额定水头下的调保计算 38

3.1.4最高水头下的调保计算 44

3.2调速器形式及工作容量选择 49

3.2.1调速器形式的选择 49

3.2.2调速器工作容量选择 49

3.2.3导叶接力器其他参数计算 50

3.2.4主配压阀直径 50

3.2.5油压装置的选择 51

第四章辅助设备设计计算 52

4.1油系统部分设计 52

4.1.1用油量的计算 52

4.1.2油系统设备选择 55

4.1.3油系统图 57

4.2气系统部分设计 57

4.2.1各种用气额定压力 57

4.2.2供气方式 57

4.2.3设备选择计算 57

4.2.4厂内低压压缩空气系统 58

4.2.5气系统图 60

4.3水系统设计 60

4.3.1技术供水系统 60

4.3.2排水系统 63

4.3.3水系统图 65

第五章厂房设计 66

5.2主厂房机组段长度的确定 66

5.2.1厂房计算基本参数 66

5.2.2机组段长度（机组间距） 66

5.2.3装配场长度 67

5.2.4边机组段加长长度 68

5.2.5确定厂房长度 68

5.2主厂房宽度的确定 68

5.2.1主厂房宽度 68

5.2.2确定厂房宽度 69

5.3主厂房起重设备的选择 70

5.3.1形式和台数的选择 70

5.4主厂房各层高程的确定 70

5.4.1机组的安装高程的确定 71

5.4.2尾水管底板的高程 71

5.4.3水轮机层地面高程 71

5.4.4发电机层地面高程 71

5.4.5吊车轨道顶的高度 72

5.4.6厂房顶面的高程 72

5.5厂房布置图 72

结语 73

参考文献 74

致谢 75

第一章原始资料与设计任务

1.1毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）

1.1.1工程基本概况

HTS电站位于云南德宏傣族景颇族自治州盈江县境内的大盈江干流下游河段。

电站厂房距盈江县城42km，距昆明786km。

本电站为引水式电站。

主体建筑物由首部枢纽、有压引水隧洞、钢管道和厂区枢纽组成。

电站引水道系统布置在大盈江左岸，引水道总长约280m，采用一管三机引水方式，由电站进水口、压力引水隧洞、洞内压力管道组成，为有压引水系统。

其中压力引水隧洞长202m，直径为8.8m；压力引水总钢管长42m，直径为8.8m；支管42米（至蝶阀止），直径按进水蝶阀直径定。

本电站装机有如下方案：

1.1.2电站基本参数

1、水位

（1）上游水位,

正常蓄水位788m

死水位781m

（2）厂房尾水位-流量关系

表1-1厂房尾水位-流量关系

水位（m）

738.2

739

740．5

741

741.5

742

742.5

流量（m3/s）

0

4.65

62.1

100

175

230

330

水位（m）

743

743.5

744

流量（m3/s）

400

520

600

2、流量

电站多年平均流量213m3/s

3、水头

最大静水头54m

额定水头46.5m

最小水头40m

4、泥沙0.47kg／m3

5、气象

年平均气温19.4℃

最高温度36.8℃

最低气温－8℃

年平均相对湿度80％

6、电站特性

装机容量3×33MW

保证出力22.609MW

多年平均发电量53198万kW.h

年利用小时数5374h

75

第二章水力发电机组的选型及相关设计

2.1水轮机的方案选择

2.1.1水轮机类型的选择

表2-1水轮机类型及适用范围

由任务书电站基本参数可知本电站的水头范围为40至54米，结合型谱表初步选用HLA551、HLD74、HLA384三种转轮。

采用三台机方案。

模型参数如表2-2:

表2-2模型参数

HLA384

HLD74

HLA551

模型转轮直径D1（cm）

30

35

35.2

推荐最大使用水头（m）

125

80

60

最优单位转速（r/min）

77.7

79

79.3

最优单位流量（m3/s）

0.92

1.08

1.08

最优工况点效率%

93.1

92.7

93.2

限制单位流量（m3/s）

1.017

1.247

1.326

限制工况点效率%

90.4

89.4

89.6

限制工况汽蚀系数

0.1

0.143

0.14

续表2-2

HLA384

HLD74

HLA551

限制工况比转速（m.kW）

233

261

270.5

单位飞逸转速（r/min）

137

150.4

147.2

水轮机的额定出力

由于本机组属于中型机组故发电机效率取97%

2.1.2各方案的基本参数试算

1、方案一、3×HLA551

（1）转轮直径

取最优单位转速=79.3r/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=1.324/s,对应模型的效率为0.9,暂取效率修正值0.02;原型水轮机在设计工况下的效率0.9+0.02=0.92

取标准值3m

（2）原型水轮机的效率

其中由模型综合特性曲线查的0.932

故效率修正值为

效率修正采用等效率修正法，统一修正+2.4%

（3）转速n的计算与选择

以加权平均水头作为标准水头计算发电机同步转速

转速

此值介于发电机同步转速166.7r/min与187.5r/min之间,其运行区间比较如下

当取187.5r/min时

当取166.7r/min时

图2-1HLA551发电机同步转速取187.5r/min模型运行区间

图2-2HLA551发电机同步转速取166.7r/min模型运行区间

由上图所示的HLA551的模型曲线可知当取166.7r/mi时运行区间已偏离最优效率区,不利于机组稳定高效的运行,综上所述发电机同步转速取187.5r/min

（4）流量的计算

由，两公式通过试算可得对应水头下的单位流量和模型效率，从而推算出实际工况下的流量及效率。

1）额定水头：

设计工况点的模型转速

结合模型综合特性曲线进行试算得当模型效率为0.908时流量为1.304恰在模型曲线故符合要求

原型水轮机的单位流量

2）最高水头：

模型转速：

结合模型综合特性曲线进行试算得当模型效率为0.926时流量为1.022恰在模型曲线故符合要求

原型水轮机最低流量为

（5）比转速的计算

（6）吸出高度的计算

1）计算，，所对应得单位转速

2）确定各水头所对应的单位流量

最小水头取对应单位转速与5%出力限制线交点处流量为所取点单位流量，则最低水头的单位流量为：

3）确定各点的空化系数

由上述计算结果对应模型综合特性曲线找到相应的工况点上分别查出、、所对应得模型空化系数，分别为0.125,0.113,0.099.查空化系数修正值与水头的关系曲线可知。

4）水轮机安装高程的确定

水轮机的安装高程在初步计算时取下游水位的平均海拔高程.因此电站采用三台机的形式,故设计尾水位的水轮机过流量按1台机的额定流量,结合任务书中水位---流量关系表由差值法得出尾水位高度是E=m

5）吸出高度的计算

（7）飞逸转速的计算

r/min

（8）轴向水推力

2、方案二、3×HLD74

（1）转轮直径

取最优单位转速=79r/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=1.247/s,对应模型的效率为0.893,暂取效率修正值0.02;原型水轮机在设计工况下的效率0.893+0.02=0.913

m

计算值处于我国标准转轮直径3~3.3m之间,因取3m时转轮直径较小无法保证设计水头下发额定出力;而取3.3m