水轮发电机组系统设计目录第一章.水轮发电机组选型 (3)第一节水轮机机组台数及型号选择 (3)原始资料 (3)机组台数的选择 (3)机组型号的选择 (3)第二节水轮机基本参数的计算 (4)方案一 (4)方案二 (9)方案三 (13)方案四 (17)方案五 (21)方案六 (25)第三节最优方案的选择与比较 (29)六种方案比较表 (29)水力机械部分 (31)水轮发电机比较 (32)方案经济比较 (34)最优方案的选择 (35)第四节配套发电机的选择 (37)水轮发电机尺寸参数的计算 (37)水轮发电机外形尺寸计算 (38)水轮发电机轴向尺寸计算 (39)水轮发电机重量计算 (40)第五节尾水管的选择与计算 (42)蜗壳 (42)尾水管选择计算 (56)第二章调速设备的选择 (46)第一节调速器的选择原则 (56)第二节调速器工作容量的选择计算 (56)第三节调速器选择 (47)第四节油压装置选择计算 (48)第三章辅助设备设计 (49)第一节主阀的选择 (49)进水阀形式的选择 (49)第二节油系统设计 (51)供油对象及其油量计算 (51)第三节压缩气系统设计 (55)供气对象 (55)供气方式 (55)高压气系统的设备选择 (56)低压气系统设备选择 (56)第四节供排水系统设计 (60)技术供水系统 (60)排水系统设计 (62)第四章水电厂房的布置设计 (66)第一节厂房长度的计算 (66)第二节厂房宽度的计算 (67)第三节厂房各高程的计算 (68)第五章结语 (70)参考资料及文献 (71)第一章.水轮发电机组选型第一节：水轮机机组台数及型号的选择1.1.1 原始资料最大水头=58m，平均水头=55m，设计水头=54m，最小水头=52m,电站总装机容量22万kW，年利用小时数4500h，保证出力6.5万kW。

电站建成后将承担峰荷部分基荷，本电站有调相任务。

1.1.2 机组台数的选择我国的建成的中型水电站一般采用4-6台机，为保证运行的可靠性和灵活性，保障电站的经济运行及考虑机组台数对电站各方面的影响，暂选机组台数为四台和五台。

电站总装机容量22万kW，装机台数若为四台，单机容量为5.5万kW，装机台数若为五台，单机容量为4.4万kW。

1.1.3 机组型号的选择已知水电站的运行水头为52m~58m，故可选的机型主要为混流式和轴流式，考虑到经济指标和动能指标，混流式优先考虑，根据水头可供选择的型号有：HL260/A244，HL260/D74，HLA511-35.2。

第二节：水轮机基本参数的计算1.2.1 方案一机组台数为四台，单机容量为5.5万kW ，水轮机的型号HL260/A244。

（1）计算转轮直径D1。

水轮机的额定出力为)(45.5612298.055000kW g G P r P ===η （1-1） 式中：G P ——发电机额定功率，kW ； g η——发电机效率。

取最优单位转速min)/(80110r n =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)/(286.1311s m Q r =，对应的模型效率586.0=mη，暂取效率修正值%2，则设计工况原型水轮机效率，885.002.0865.0=+=∆+=ηηηm .故水轮机的直径为)(56.3885.054286.181.945.5612281.95.15.1111m H Q P D r r r =⨯⨯⨯==η （1-2） 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于m m 8.3~3.3之间，考虑经济效益，故取非标准值m D 6.31=。

（2）效率的计算：948.06.335.0)917.01(1)1(155110max =--=--=D D m m r ηη（1-3） 效率修正值031.0917.0948.00max =-=-=∆m r ηηη 限制工况原型水轮机的效率为896.0031.0865.0=+=∆+=ηηηm r（3）1D 的校核计算：用689.0=rη对原先计算的1D 进行校核)(54.3896.054286.181.945.5612281.95.15.1111m H Q P D r r r =⨯⨯⨯==η 故转轮直径1D 取3.6(m )满足要求。

（4）转速n 的计算。

由模型综合特性曲线上查得min)/(80110r n =min)/(8.1646.355801110r D H n n av =⨯==转速计算值介于同步转速min)/(7.166~150r 之间，故取水轮机转速n 为min)/(7.166r 。

（5）水轮机设计流量r Q 的计算 设计工况点的单位流量r Q 11为r Q 11)/(224.1546.3689.081.945.5612281.935.125.121s m H D P r T r =⨯⨯⨯==η )/(3.118546.3224.1H 322111s m D Q Q r r r =⨯⨯== （6）水轮机出力校核：)(56151896.03.1185481.981.9kW Q H P r r T =⨯⨯⨯==η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min max H H H r 、、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min max H H H r 、、所对应的单位转速11nmin)/(8.78586.37.166:max 1min 11max r H nD n H =⨯==min)/(7.81546.37.166:111r H nD n H r r r =⨯==min)/(2.83526.37.166:min 1max 11min r H nD n H =⨯==② 确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量11Qmin H :取max 11n 与出力限制线交点处单位流量，273.1Q max 11=224.1:11=r r Q H118.1586.3896.081.945.5612281.9Q 5.125.1max 21min 11max =⨯⨯⨯==H D p H T r η： ③ 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min max H H H r 、、所对应的模型空化系数m σ，分别为0.123、0.143、0.15。

分别用查到的空化系数计算min max H H H r 、、对应的吸出高度 计算式：H H m s )(90010σσ∆+-∇-= 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 ；m σ——模型空化系数； σ∆——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，022.0=∆σ查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程∇为3.276）（m 。

0.489m520.0220.159003.27610:0.783m 540.0220.1439003.27610: 1.283m 580.0220.1239003.27610:min max =⨯+--==⨯+--==⨯+--=）（）（）（s s r s H H H H H H从三个吸出高度计算值中取最小值0.489，再留一定余量，取最大允许吸出高度s H =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0.896，计算见下表。

由逼近表格可求的max H 对应的效率为0.944，min H 对应的效率为0.903， 则平均效率为914.03903.0896.00.9443minmax =++=++=ηηηηr（9）安装高程a Z 的计算水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为2b H Z s w a ++∇= 式中：w ∇——下游尾水位，m ； 0b ——导叶高度，100D b b =,m 。

即)(9.62726.3315.05.03.276m Z a =⨯++= （10）飞逸转速R n 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min)/(7.15811r n r =，故水轮机的飞逸转速为min)/(3366.3587.1581max 11r D H n n RR =⨯== （11）转轮轴向水推力t F 的计算由HL260/A244参数表可知其转轮轴向水推力系数41.0~34.0=t K ,转轮直径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取38.0=t K ,水轮机转轮的轴向水推力为)(2200773586.341038.081.941081.923max 213N H D K F t t =⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=ππ（12）水轮机转轮重量计算()[]()[]ND D W r 2286156.36.310025.05.01081.910025.05.01081.9333113=⨯-+⨯⨯=-+⨯⨯=1.2.2方案二机组台数为四台，单机容量为5.5万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)(45.5612298.055000kW g G P r P ===η 式中：G P ——发电机额定功率，kW ； g η——发电机效率。

取最优单位转速min)/(79110r n =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)/(52.1311s m Q r =，对应的模型效率928.0=mη，暂取效率修正值%2，则设计工况原型水轮机效率912.002.0928.0=+=∆+=ηηηm ，故水轮机的直径为)(56.3912.05425.181.945.5612281.95.15.1111m H Q P D r r r =⨯⨯⨯==η 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于m 8.3~3.3之间，考虑经济效益，故取非标准值m D 6.31=。

）（2 效率的计算： 954.06.335.0)927.01(1)1(155110max =--=--=D D m m r ηη 效率修正值 027.0927.0954.00max =-=-=∆m r ηηη 限制工况原型水轮机的效率为919.0027.0892.0=+=∆+=ηηηm r）（31D 的校核计算：用919.0=rη对原先计算的1D 进行校核 )(543.3919.05425.181.945.5612281.95.15.1111m H Q P D r r r =⨯⨯⨯==η转轮直径1D 取3.6(m )满足要求。

）（4 转速n 的计算。

由模型综合特性曲线上查得min)/(79110r n = min)/(8.2166.355791110r D H n n av =⨯==转速计算值介于同步转速min)/(7.166~150r 之间，故取水轮机转速n 为min)/(7.166r 。