2022年水轮机型号选择 .pdf

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1、水轮机型号选择根据水电站的水头变化范围36.0m38.0m,在水轮机洗力型谱表3-3，表 3-4中查出适合的机型有HL240 和 ZZ440 两种，现将这两种水轮机作为初选方案，分别求出有关参数，并进行比较分析。一）HL240 型水轮机方案的主要参数选择1).转轮直径 D1 计算查表 3-6 和图 3-12 可得 HL240 型水轮机在限制工况下的单位流量Q1= 1.24 sm3效率m=92%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q1=QM1=1.24sm3上述的Q1，和额定出力rN=kwkwNgrgr40816%984万rH =36m 1D = 23181.9HrQNr= 92. 0

2、3624.181.94081623=4.109 m 选用与之接近而偏大的标称直径D1=4.5m 2) 转速 n 计算查表 3-4 可得 HL240 型水轮机在最优工况下单位转速Mn10=72minr,初步假定10n =Mn10将已知的10n 和加权平均水头avH=36m, 1D =4.2m 代入n= 965.4367211DHnminr故选用与之接近而偏大的用步转速n=100minr3) 效率及单位参数修正查表 3-6 可 得 HL240 型 水轮 机 在 最优 工况 下 的模 型最 高效 率 为Mm ax=92% 模型转轮直径为MD1=0.46m 根据式（ 3-14） ，求得原型效率%9 .

3、945.446. 0)92.01 (1)1(15511maxmaxDDMM则 效 率 修 正 值 为%9.2%92%9 .94maxmaxM考名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得值中减去一个修正值=1.3 则可求得效率修正值=1.6%得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为%6 .1%92maxmaxM=93.6% %92%6 .1%4 .90m故与上述假定值相同

4、单位转速的修正值按下式计算%3%87.01maxmax101MMnn按规定单位转速可不加修正同时单位流量Q1也可不加修正有上述可见%92MQQ11Mnn1010是正确的， 那么上述计算及选用结果1D =4.5m n=100minr也是正确的。4)工作范围的检验在选定1D =4.5m n =100rmin 后，水轮机的max1Q及格特征水头相对应的1n可计算出结果。水轮机在Hr，Nr下工作时1Q即为max1Q故24.1034.1%9236365. 481.940816D9.18Nr22max11HrHrQ则水轮机的最大引用流量为：63.125365.4034.1D22max1max1HrQQsm

5、3与特征水头max H，minH，rH 相对应的单位转速为00.73385.4100max1min1HDnnminr17.77345.4100min1max1HDnnminr75365. 410011rrHDnnminr名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 在 HL240 型水轮机模型综合特征曲线图上分别绘出max1Q=1034SLminmax117.77rn和minmin100.73rn的直线，如图 3-34所示由图

6、可见， 由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了特性曲线的高效率区，所以对于HL240 型水轮机方案，所选定的参数1D=4.5m n=100rmin 是合理的。5).吸出高度sH 的计算由水轮机的设计工况参数，rn1=75minr，max1Q=1034SL，在图 3-24上可查出相应的气蚀系数=0.15，并在图2-26 上查得气蚀系数的修正值约为=0.032，由此可求出水轮机的吸出高度为HHS)(90010=mm0.4281.336)032.015.0(90015010可见， HL240 型水轮机方案的吸出高度满足电站要求6).安装高程10.15425.4365.0281.315020b

7、HzSwsm 二）ZZ440 水轮机方案的主要参数选择1).转轮直径1D计算由表可知， ZZ440 型转轮限制工况的单位流量Q1= 1.65 sm3，最优工况的n10=115minr。根据本电站的具体条件Hs4，则允许的最大气蚀系数值为HHS90010= 72.0352. 0032.036490015010在满足 -4m 吸出高度的前提下，从图3-16 中科查出选用工况点（35.0,115min10rn）处的单位流量1Q=1030 SL同时可查的该工况点的模型效率%2.88M并据此假定水轮机的效率为92%将,1QHNrr各参数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

8、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 代入式（ 3-31）可得1D =23181.9HrQNr=92.03603.181.94081623=4.5m 选用标称直径1D =4.5m 2) 转速 n 计算n= 33.1535. 436115110DHnavminr选用与之相近而偏大的同步转速n=166.7minr3).效率及单位参数修正对于轴流转浆式水轮机， 必须对其模型综合特性曲线图上的每个转角的效率进行修正。当叶片转角为时的原型水轮机最大效率可用下式计算)H7. 03.0)(1(110

9、M511maxmaxHDDMM根据表 3-7 知MD1=0.46m, MH=3.5m,并已知1D =4.5m,H=36m, 代入上式可算得max=0.651（1-Mmax）叶片在不同转角时的Mmax可由模型综合特征曲线查出， 从而可求出相应值的原型水轮机的最高效率max。当选用效率的制造工艺影响修正值=1%时，即可计算出不同转角时效率修正值其计算结果表 3-8 ZZ440 型水轮机效率修正值计算表叶片转角010050 05010015maxM0.849 0.88 0.888 0.883 0.872 0.86 max0.902 0.922 0.927 0.924 0.917 0.909 max-

10、maxM0.053 0.042 0.039 0.041 0.045 0.049 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 0.043 0.032 0.029 0.031 0.035 0.039 由表 3-7 查得 AA440 型水轮机最优工况的模型效率为max=89%，由于最优工况接近于=00等转角线，故可采用=2.9%作为其修正值，从而可得原型最高效率为Mmax= 89%+2.9%=91.9% 已知在吸出高度 -4m 限

11、制的工况点 （1030=,1151min10Qnr）处的模型效率为%2.88M，而该工况点处于=+010和=+015等转角线之间，用内插法可求得改点的效率修正值为=3.14%，由此可得该工况点的原型水轮机效率为=88.2%+3.14%=91.34%（与上述假定的92%相近）由于Mnn101=1Mmaxmax=1899 .91=1.62 3.0%，故单位转速可不作修正，同时单位流量也可以不作修正。由此可见，以上选用的1D =4.5m, n=166.7minr是正确4).工作范围的检验在选定1D =4.5m, n=166.7minr后，可求出水轮机的max1Q及各特征水头相对应的1n值。smHrH

12、rQ322max1034.1%9236365. 481. 940816D9.18Nr1则水轮机的最大引用流量为63.125365.4034.1D22max1max1HrQQsm3与特征水头max H，minH，rH 相对应的单位转速为69.121385 .47 .166max1min1HDnnminr名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 65.128345 .47 .166min1max1HDnnminr03.1253

13、65. 47.16611rrHDnnminr在440zz型 水 轮 机 模 型 综 合 特 征 曲 线 图 上 分 别 绘 出max1Q=1034SLminmax165.128rn和minmin169.121rn的直线，如图 3-34 所示由图可见，由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了特性曲线的高效率区，所以对于440zz型水轮机方案，所选定的参数1D=4.5m n = n=166.7minr是理的5）.吸出高度sH 的计算由水轮机的设计工况参数，rn1= 03.125minr，max1Q=1034SL，在图253上可查出相应的气蚀系数= 34.0并在图 2-26 上查得气蚀系数的修

14、正值约为=0.032，由此可求出水轮机的吸出高度为HHS)(90010=mm0.456.336)032.034.0(90015010可见，440zz型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。6）.安装高程根据水电站式（ 2-36）立轴轴流式水轮机1swsZHxD =150-3.56+0.3690 4.5=148.1m 三）两种方案的比较分析技术性能比较两水轮机模型的使用水头范围均满足水电站的水头变化范围。HL240水 轮机 最高 效率为%9 .94； ZZ440 水 轮 机 最 高 效 率为%7.92。显然 HL240 水轮机效率较高。HL240 水轮机的气蚀系数为=15.0, 吸出高度为sH =-

15、281.3；ZZ440 水轮机的气蚀系数为34.0, 吸出高度为SH-3.56；比较可知 HL240 气蚀系数小，吸出高度大。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 安装高程HL240 安装高程=154.10m；ZZ440 安装高程=148.10m；经综合比较选择 HL240 型水轮机名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -