河海大學(xué)熱能與動力工程畢業(yè)設(shè)45～80m水頭400mw

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計是根據(jù)提供的原始資料對番江水電站的機電初步設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容共分為四章：水輪機主機選型，調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備選擇，輔助設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計，電氣一次部分設(shè)計。</p><p>　　第一章水輪機選型設(shè)計是整個設(shè)計的關(guān)鍵，根據(jù)原始資料，初步選出轉(zhuǎn)輪型號為HL260，共有9個待選方案。根據(jù)水輪機在模型綜合特性曲線上

2、的工作范圍，初步選出3個較優(yōu)方案，再根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟性及平均效率的比較在較優(yōu)方案中選出最優(yōu)方案最終選出的最優(yōu)方案水輪機型號為HL260/D74，兩臺機組，轉(zhuǎn)輪直徑6.5m，轉(zhuǎn)速93.8r/min，平均效率90.36%。計算最優(yōu)方案進出水流道的主要尺寸及廠房的主要尺寸，繪制廠房剖面圖。</p><p>　　第二章調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備的選擇中由于本電站布置形式為單機單管，所以只對一臺機組甩全負(fù)荷情況進行計算。調(diào)節(jié)保證計

3、算及調(diào)速設(shè)備選擇中分別在設(shè)計水頭和最高水頭下選取導(dǎo)葉接力器直線關(guān)閉時間，計算相應(yīng)的ξ和β，使β<55%，并選取接力器、調(diào)速器和油壓裝置的尺寸和型號。</p><p>　　第三章輔助設(shè)備設(shè)計中分別對水、氣、油三大輔助系統(tǒng)設(shè)計，按照要求設(shè)計各系統(tǒng)的工作方式并按照各計算參數(shù)選出油罐、水泵及儲氣罐和空壓機等設(shè)備。</p><p>　　第四章電氣一次部分設(shè)計中，按照設(shè)計要求，先對接入系統(tǒng)進行設(shè)

4、計計算，本設(shè)計中送電線路電壓等級220KV，3回線路，送電導(dǎo)線型號；接著進行主接線設(shè)計，對發(fā)電機電壓側(cè)、送電電壓側(cè)、近區(qū)負(fù)荷側(cè)及電站自用電側(cè)四部分考慮。發(fā)電機電壓側(cè)選用單元接線，選取主變型號為，送電電壓側(cè)選用五角形，近區(qū)負(fù)荷送電線路電壓等級35KV，選用2回線路，送電導(dǎo)線型號。采用發(fā)電機出線接線，通過近區(qū)變壓器升壓送電，近區(qū)變壓器型號為。自用電負(fù)荷側(cè)采用暗備用的接線方式，其變壓器的型號為。然后進行短路計算，按設(shè)計要求，取發(fā)電機出口側(cè)、主

5、變高壓側(cè)和近區(qū)變壓器側(cè)進行短路計算，分別求出的有名值；最后，按照額定電壓和電流選取電氣設(shè)備進行校驗，至此，本設(shè)計完成。</p><p>　　關(guān)鍵字：水輪機主機選型；水電站機電設(shè)計；蝸殼；尾水管；廠房；水輪機調(diào)節(jié)保證計算；水電站輔助設(shè)備；油、水、氣系統(tǒng)；電氣一次。</p><p><b>　　abstract</b></p><p>　　It i

6、s the mechanical and electrical initial design of Dongjiang hydroelectric power station, including: hydraulic turbine and power generator designed, governor and speed control equipment designed, auxiliary equipment desig

7、ned and electrical part designed.</p><p>　　In the chapter 1 of Hydraulic Turbine and Generator Designed, there is 1 kind of hydraulic turbine HL260/D74 for selection, and there are 9 plans to be compared in

8、this part. First, selecting better plans by comparing power output line of generator and working territories of hydraulic turbine. Second, choosing the best one by assessing investment and average efficiency of every bet

9、ter plan. Finally, deciding to make the third plan as the best one. In the plan, I’ll use 3 units, the runner diamet</p><p>　　In the chapter 2 of Governor and Speed Control Equipment designed, the layout of

10、the station is a required use with an invest penstock. Therefore, it needs to calculate for a unit when it rejects whole load. In this part, straight closing time of wicket get servomotor should be calculated in design h

11、ead and maximum potential head. Then, calculateξandβ, β<55%. Finally, choosing servomotor, governor and oil-handling facility.</p><p>　　In the chapter 3 of Auxiliary Equipment, this part is designed for w

12、atering and drainage system, air supply system and turbine oil system designed. According to designing requirement, I’ll select the right kind of turbine oil tanks, water pumps, air receiver and compressor.</p>&l

13、t;p>　　In the chapter 4 of Electrical part, first of all, it should design intake system. The voltage step of transmitted wire is 220KV, 3 lines, and the wire is . Secondly, it should design main wire. Generator side a

14、nd 110KV side , load nearby side and using for station side should be included. Generator side: unit wiring, the transformer is. load nearby side: transmit and transformer unit; using for station side: single bus and wir

15、ing in sections. Thirdly, it should calculate short current, includin</p><p>　　Key words: Hydraulic turbline Screel case Regulate and guarantee to calculate Auxiliary Electrical part.</p><p>

16、<b>　　目 錄</b></p><p>　　原始資料……………………………………………………………………………………… 5</p><p>　　第一章 水輪機的選型設(shè)計……………………………………………………………… 7</p><p>　　第一節(jié) 水輪機型號選定……………………………………………………………… 7</

17、p><p>　　第二節(jié) 原型水輪機主要參數(shù)的選擇 ………………………………………………… 7</p><p>　　一 三臺機組………………………………………………………………………… 7 </p><p>　　二 四臺機組………………………………………………………………………… 10</p><p>　　三 五臺機組……………………………

18、…………………………………………… 10</p><p>　　四 六臺機組 …………………………………………………………………………10</p><p>　　五 各方案參數(shù)列表………………………………………………………………… 10</p><p>　　第三節(jié) 較優(yōu)方案選擇………………………………………………………………… 10</p><

19、;p>　　第四節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算…………………………………………………………… 12</p><p>　　一 動能經(jīng)濟指標(biāo)………………………………………………………………… 12</p><p>　　二 機電設(shè)備投資和耗鋼量……………………………………………………… 14</p><p>　　第五節(jié) 最優(yōu)方案選擇…………………………………………

20、……………………… 17</p><p>　　一 水利機械投資估算表 ……………………………………………………… 17</p><p>　　二 電氣部分投資估算表 ……………………………………………………… 17</p><p>　　三 最優(yōu)方案的主要參數(shù) ……………………………………………………… 19</p><p>

21、　　第六節(jié) 最優(yōu)方案的進出水流道設(shè)計………………………………………………… 20</p><p>　　一 轉(zhuǎn)輪的計算…………………………………………………………………… 20</p><p>　　二 蝸殼計算……………………………………………………………………… 20</p><p>　　三 尾水管計算……………………………………………………………………

22、 25</p><p>　　第七節(jié) 繪制廠房橫剖面圖…………………………………………………………… 26</p><p>　　一 發(fā)電機外型尺寸估算………………………………………………………… 26</p><p>　　二 廠房各高程的確定……………………………………………………………… 28</p><p>　　三 廠房寬度的確

23、定………………………………………………………………… 30</p><p>　　三 主廠房長度確定………………………………………………………………… 30</p><p>　　第二章 調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備的選擇………………………………………… 32</p><p>　　第一節(jié) 設(shè)計水頭下甩全負(fù)荷時的調(diào)保計算 ……………………………………… 32

24、</p><p>　　一 已知計算參數(shù)………………………………………………………………… 32</p><p>　　二 管道特性計算………………………………………………………………… 32</p><p>　　三 水擊壓力升高計算……………………………………………………………… 34</p><p>　　四 轉(zhuǎn)速上升計算…………………

25、……………………………………………… 37</p><p>　　第二節(jié) 最大水頭下甩全負(fù)荷下的調(diào)保計算……………………………………… 38</p><p>　　一 管道特性系數(shù)………………………………………………………………… 38</p><p>　　二 水擊壓力升高計算…………………………………………………………… 41</p>

26、<p>　　三 轉(zhuǎn)速上升計算…………………………………………………………………… 43</p><p>　　第三節(jié) 調(diào)速設(shè)備的選擇…………………………………………………………… 44</p><p>　　第三章 輔助設(shè)備選擇……………………………………………………………… 45</p><p>　　第一節(jié) 水系統(tǒng)…………………………

27、…………………………………………… 45</p><p>　　一 技術(shù)供水系統(tǒng)……………………………………………………………………45</p><p>　　二 消防和生活供水………………………………………………………………… 50</p><p>　　三 檢修排水……………………………………………………………………… 51</p><p&

28、gt;　　四 滲漏排水……………………………………………………………………… 53</p><p>　　第二節(jié) 氣系統(tǒng)……………………………………………………………………… 53</p><p>　　一 氣系統(tǒng)用戶 …………………………………………………………………… 53</p><p>　　二 供氣方式………………………………………………………………

29、……… 54</p><p>　　三 設(shè)備選擇……………………………………………………………………… 54</p><p>　　第三節(jié) 透平油系統(tǒng)………………………………………………………………… 57</p><p>　　一 透平油系統(tǒng)供油對象 …………………………………………………………..57</p><p>　　二 用

30、油量估算…………………………………………………………………… 57</p><p>　　三 油桶及油處理設(shè)備選擇……………………………………………………… 58</p><p>　　第四章 電氣部分………………………………………………………………………… 59</p><p>　　第一節(jié) 接入系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………………

31、… 59</p><p>　　第二節(jié) 電氣主接線設(shè)計…………………………………………………………… 59</p><p>　　一 發(fā)電機電壓側(cè)………………………………………………………………… 59</p><p>　　二 近區(qū)負(fù)荷側(cè)…………………………………………………………………… 60</p><p>　　三 送電電壓

32、側(cè)…………………………………………………………………… 62</p><p>　　四 電廠自用電側(cè)………………………………………………………………… 63</p><p>　　第三節(jié) 短路電流計算……………………………………………………………… 65</p><p>　　一化簡電路圖 …………………………………………………………………… 67<

33、;/p><p>　　二 計算短路電流………………………………………………………………… 71</p><p>　　第四節(jié) 設(shè)備選擇…………………………………………………………………… 85</p><p>　　一 斷路器選擇……………………………………………………………………… 85</p><p>　　二 隔離開關(guān)選擇……………………

34、………………………………………………88 </p><p>　　三 變壓器中性點隔離開關(guān)選擇………………………………………………… 91</p><p>　　四 避雷器的選擇………………………………………………………………… 91</p><p>　　五 電流互感器的選擇………………………………………………………… 91</p>

35、<p>　　六 電壓互感器的選擇………………………………………………………… 92</p><p>　　七 其它設(shè)備選擇………………………………………………………………… 92</p><p>　　附錄一 效率和出力計算結(jié)果……………………………………………………… 94</p><p>　　附錄二 番口水電站電力系統(tǒng)接線圖……………………

36、………………………… 98</p><p>　　參考文獻 ………………………………………………………………………………… 102</p><p><b>　　原始資料</b></p><p>　　番口水電站位于我國河北省北部，灤河干流上，番口水庫是綜合利用的多年調(diào)節(jié)水庫，主要任務(wù)是調(diào)節(jié)灤河水量供天津市和唐山地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水，引水結(jié)合發(fā)

37、電，兼顧防洪。番口水電站建成后并入京津唐點網(wǎng)運行，在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)相和事故備用。</p><p>　　電站為壩后式。河谷寬約600米，主河槽位于右岸，寬為100米，大壩溢流段350米，布置在左岸。廠房布置在右岸非溢流壩壩后，鐵路右岸下游方向進廠。壓力鋼管為140米。</p><p>　　本電站下游水位曲線見下圖：</p><p><b>　　基本參數(shù)：

38、</b></p><p>　　電站總裝機45萬千瓦，</p><p><b>　　最高水頭為80米，</b></p><p><b>　　平均水頭60米，</b></p><p><b>　　最小水頭45米，</b></p><p>　　年利

39、用小時數(shù)為2010</p><p>　　保證出力為13萬千瓦。</p><p>　　其千年洪水位為155.1米，</p><p>　　五百年洪水位153.9米。</p><p>　　本地區(qū)年平均氣溫16.5度，實測最高溫度37.6度，實測最低溫度-15.8度，電站建成后將在距離80公里的唐山變電所接入系統(tǒng),（電力系統(tǒng)接線圖參見電氣部分），并向

40、太平莊供電5000千瓦，送電距離20公里。</p><p>　　番口水電站設(shè)計主要包括四部分內(nèi)容：</p><p>　　水輪機主機選型設(shè)計，調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)速設(shè)備選擇設(shè)計，輔助設(shè)備系統(tǒng)（包括透平油、水、氣系統(tǒng)）設(shè)計和電氣部分設(shè)計。</p><p>　　設(shè)計原則：選擇效率最高，經(jīng)濟投資最少的，綜合效益最好的作為最優(yōu)方案。</p><p><

41、;b>　　設(shè)計程序：</b></p><p>　　1、按給定特征水頭決定機組型號；</p><p><b>　　2、擬定機組臺數(shù)；</b></p><p>　　3、確定水輪機的標(biāo)準(zhǔn)直徑和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速；</p><p>　　4、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算和比較；</p><p><b>

42、;　　5、選出最優(yōu)方案。</b></p><p>　　第一章 水輪機組選型設(shè)計</p><p>　　第一節(jié) 水輪機型號的初步選擇</p><p>　　一、水電站的主要參數(shù)</p><p>　　Hmax=80m Ha=60m Hmin=45m Hr=57m。總裝機容量400MW</p><p>&l

43、t;b>　　二、轉(zhuǎn)輪的形式</b></p><p>　　水電站的水頭范圍為45~80m，根據(jù)《型譜新轉(zhuǎn)輪性能曲線及流道尺寸匯編》中的《中小型混流式水輪機模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表》，推薦使用水頭范圍，確定轉(zhuǎn)輪型號為HL260/D74.</p><p>　　第二節(jié) 水輪機主要參數(shù)的確定</p><p>　　按電站建成后，在電力系統(tǒng)的作用和供電方式，電站裝機

44、臺數(shù)分別按2臺、3臺、4臺、5臺、6臺五種方案進行比較。</p><p>　　一、裝機臺數(shù)2臺，單機容量200000kW</p><p>　　（一）水輪機設(shè)計水頭下出力</p><p>　　NG=200000kW，發(fā)電機效率=0.98，因此水輪機設(shè)計水頭下的出力為</p><p><b>　?。?-1）</b></

45、p><p>　　式中：——發(fā)電機效率，取0.98；</p><p>　　——機組的單機容量kW；</p><p>　　（二）水輪機轉(zhuǎn)輪直徑</p><p>　　初估時，可以近似取所選擇的額定工況點的模型效率，再加上3%的修正值，即，Q11值一般取特性曲線上最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n110與5%出力限制線交點相應(yīng)的Q11=1.247m3/s。</p>

46、;<p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：——水輪機原型率；</p><p>　　Pr——機組的單機容量kW；</p><p>　　Q11——模型單位流量m3/s；</p><p>　　Hr——設(shè)計水頭m；</p><p>　　按我國規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑系列，計算

47、值處于標(biāo)準(zhǔn)值6.0 m和6.5m之間，取D1=6.5m。</p><p>　?。ㄈ┯嬎阍退啓C的效率</p><p>　　當(dāng)D1=6.5m時，</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中：——水輪機模型最優(yōu)工況效率；</p><p>　　D1M——轉(zhuǎn)輪模型直徑m；

48、</p><p>　　D1——轉(zhuǎn)輪原型直徑m；</p><p><b>　　（1-6）</b></p><p>　　式中：——水輪機原型最優(yōu)工況效率；</p><p>　　——水輪機模型最優(yōu)工況效率；</p><p>　　限制工況原型水輪機效率：，與假設(shè)效率0.920誤差小于5%，故計算通過。&l

49、t;/p><p><b>　?。ㄋ模┩睫D(zhuǎn)速n</b></p><p><b>　　（1-3）</b></p><p>　　式中：n11r——水輪機模型設(shè)計轉(zhuǎn)速r/min；n11r=n11M+Δn11; Δn11=n11T-n11M=;故Δn11<0.03 n11M ,所以 Δn11可以忽略 ，即 n11r=n11

50、M</p><p>　　HA——平均水頭m；</p><p>　　D1——轉(zhuǎn)輪直徑m；</p><p>　　當(dāng)D1=6.5m時，</p><p>　　n介于93.8r/min與100r/min之間，故取n=93.8r/min。</p><p>　?。ㄎ澹z驗水輪機的運行范圍</p><p>　　

51、最大水頭、最小水頭和平均水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速</p><p>　　D1=6.5m，n=93.8r/min</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p>&l

52、t;p>　　式中：n——水輪機額定轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　D1——轉(zhuǎn)輪原型直徑m；</p><p><b>　　H——水頭m；</b></p><p>　　二、裝機臺數(shù)3臺，單機容量133300kW</p><p>　　計算方法同上，采用Excel表格處理。具體計算過程見附表，計算結(jié)果見各方案計算數(shù)據(jù)

53、列表。</p><p>　　三、裝機臺數(shù)4臺，單機容量100000kW</p><p>　　計算方法同上，采用Excel表格處理。具體計算過程見附表，計算結(jié)果見各方案計算數(shù)據(jù)列表。</p><p>　　四、裝機臺數(shù)5臺，單機容量80000kW</p><p>　　計算方法同上，采用Excel表格處理。具體計算過程見附表，計算結(jié)果見各方案計算數(shù)

54、據(jù)列表。</p><p>　　五、裝機臺數(shù)6臺，單機容量66700kW</p><p>　　計算方法同上，采用Excel表格處理。具體計算過程見附表，計算結(jié)果見各方案計算數(shù)據(jù)列表。</p><p><b>　　各方案列表如下</b></p><p>　　表1-1各方案計算數(shù)據(jù)列表</p><p>

55、　　第三節(jié) 較優(yōu)方案的選擇</p><p><b>　　較優(yōu)方案的選擇</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┻x擇方法</b></p><p>　　將以上各待選方案的n11max、n11A、n11min三條直線畫在各自的模型綜合特性曲線上，以每兩個方案為一個比較組。選擇三條直線包圍高效區(qū)最好，并且n11A通過最高效率

56、區(qū)的方案為較優(yōu)的方案。當(dāng)在一張圖上有兩個或兩個以上的方案都能較好的包圍高效區(qū)時，則用迭代法計算水輪機的單位流量，包括設(shè)計水頭與最大水頭。繪制（Q11min，n11max）（Q11r，n11r）的連線，盡可能多的包圍最高效率區(qū)。其中Q11r超過了出力限制線，說明D1選的太?。蝗粜∮诔隽ο拗凭€，則說明D1選的太大。</p><p><b>　　計算的公式如下：</b></p>&l

57、t;p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>　　（1-22）</b></p><p>　　式中：Pr——機組的單機容量kW；</p><p>　　D1——轉(zhuǎn)輪原型直徑m；</p><p><b>　　H——水頭m；</b></p>&l

58、t;p>　　n——水輪機額定轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　——水輪機原型效率；</p><p>　?。ǘ┰谀Ｐ途C合特性曲線上比較方案的幾點說明</p><p>　　在最小水頭下，水輪機不能發(fā)出額定出力，此時水輪機受到出力限制線的限制，所以不需要試算最小水頭下的Q11；</p><p>　　在最大水頭和設(shè)計水頭下的Q11值，是利

59、用原型水輪機效率計算出來的Q11，但是Q11和此水頭對應(yīng)的n11的交點的模型水輪機效率加上修正值并不一定等于，因此需要試算，求出較準(zhǔn)確的Q11；</p><p>　　試算法的基本過程：首先假定一個，由式（1-21）計算出一個Q11，再由Q11和對應(yīng)水頭的n11在圖上找到一點，并查出此點的，將此轉(zhuǎn)換成原型效率（按限制工況點效率誤差計）。再代入式（1-21）計算出Q11，此時可比較兩次計算的Q11是否相同。若不等，重

60、復(fù)前面的過程，直到兩次計算的Q11相同為止。為了減少試算次數(shù)，一般只要前面兩次單位流量相差值小于5%即可停止迭代式算。</p><p>　　繪制（Q11min，n11max）（Q11r，n11r）的連線，找到與出力限制線的交點，讀取其n11值，按式（1-22）反算得設(shè)計水頭HR，此值用來計算運轉(zhuǎn)特性曲線的水輪機出力限制線。</p><p>　　二、進行較優(yōu)方案的選擇</p>

61、<p>　　方案編號1、6、8都能較好地包圍最高效率區(qū)，對這幾個方案進行迭代式算，進一步確定較優(yōu)方案。</p><p>　　表1-3優(yōu)選方案列表</p><p>　　第四節(jié) 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算</p><p><b>　　一、動能經(jīng)濟指標(biāo)</b></p><p>　　根據(jù)運轉(zhuǎn)特性曲線，求各方案的平均效率。<

62、;/p><p>　?。ㄒ唬├L制轉(zhuǎn)輪運轉(zhuǎn)綜合特性曲線</p><p><b>　　等效率曲線的繪制：</b></p><p>　　在水輪機工作水頭范圍（Hmin～Hmax）內(nèi)取4個水頭值（包括Hmin、HA、H2、Hmax）。計算各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速n11，以各n11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點，根據(jù)交點處的Q11和ηm

63、計算出原型水輪機的效率和出力P。具體結(jié)果見附表。然后對每個水頭值作等效率曲線。</p><p>　　在曲線上做某效率值水平線與曲線相交，找出各交點的P、H值。</p><p>　　建立P～H坐標(biāo)系，并在其中繪出計算中所選水頭值的水平線，將2中得到的各交點按其H、P值對應(yīng)點到P～H坐標(biāo)系中，連接各點即得到某效率值的等效率線。</p><p>　　繪制出力限制線。在HR

64、～Hmax之間，是一條P=NG的直線L1，在Hmin～HR之間的出力限制線是HR和Hmin在額定出力時對應(yīng)的出力的連線L2，L1和L2的交點即為（HR，Pr）。各方案的曲線見附圖。</p><p>　　（二）根據(jù)所繪制的運轉(zhuǎn)特性曲線計算各方案的平均效率</p><p>　　1.利用面積法求各方案的平均效率</p><p><b>　?。?-23）</

65、b></p><p>　　式中η1、η2為特性曲線上相鄰等效率線上的效率值，Ai為兩相鄰效率線之間的面積。具體結(jié)果見附表。</p><p>　　二、機電設(shè)備投資和耗鋼量</p><p><b>　?。ㄒ唬┧C械部分</b></p><p><b>　　1．水輪機</b></p>

66、<p>　　(1).水輪機的重量G</p><p>　　查《水力機械》圖2-55，</p><p>　　方案1， D1=6.5m，G=1130t，總重1130×2=2260t；</p><p>　　方案6， D1=4.5m，G=445t，總重445×4=1780t；</p><p>　　方案8，D1=3.8m，

67、G=290t，總重290×6=1740t；</p><p>　　(2).水輪機的價格</p><p>　　按3.5萬元/噸計算</p><p>　　方案1， 總價=2260×3.5=7910萬元；</p><p>　　方案6，總價=1780×3.5=6230萬元；</p><p>　　方案

68、8，總價=1740×3.5=6090萬元；</p><p><b>　　2.調(diào)速器</b></p><p>　　按30.0萬元/臺來考慮，故各方案總價估算如下：</p><p>　　方案1， 總價=2×30.0=60 萬元；</p><p>　　方案6，總價=4×30.0=120萬元；<

69、;/p><p>　　方案8，總價=6×30.0=180萬元；</p><p><b>　　3.起重設(shè)備</b></p><p>　　起重機允許起吊的最大的重量（包括平衡梁和吊具）稱為額定起重量。額定起重量應(yīng)等于或大于最重吊運件（懸式機組為發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸，傘式機組的大軸帶轉(zhuǎn)輪的重量有可能大于發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸）加起吊工具（包括平衡梁和專用吊具）

70、的重量。因此首先要計算水輪發(fā)電機的外形尺寸，確定發(fā)電安裝的結(jié)構(gòu)形式，從而判斷最重的起吊部件是否是發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸。</p><p>　　(1).水輪發(fā)電機基本尺寸的估算</p><p><b>　　極距 cm：</b></p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　　式中：K1

71、——系數(shù)，K1=9.0～12.5（中容量）或8.3～10.7（大容量、高速的取上限），取10；</p><p>　　Sn——發(fā)電機視在額定功率kVA，，為功率因數(shù)；</p><p>　　P——極對數(shù)，可由同步轉(zhuǎn)速查得；</p><p>　　方案1， K1=10，NG=200000kW，=0.85，P=32， =77.9cm；</p><p>

72、　　方案6，K1=10，NG=100000kW，=0.85，P=22， = 71.9cm；</p><p>　　方案8，K1=10，NG=66700kW，=0.85，P=20， = 66.6cm；</p><p>　　定子鐵芯內(nèi)徑Di cm：</p><p><b>　　（1-28）</b></p><p>　　式中：

73、——極距，cm；</p><p>　　P——極對數(shù)，可由同步轉(zhuǎn)速查得；</p><p>　　方案1， =77.9cm，P=36，Di=1587.8cm；</p><p>　　方案6， =71.9cm，P=22，Di=1007.5cm；</p><p>　　方案8， =66.6cm，P=20，Di=848.4cm；</p>&l

74、t;p>　　定子鐵芯長度lt cm：</p><p><b>　?。?-29）</b></p><p>　　式中：C——發(fā)電機利用系數(shù)，從表2-7中查得；</p><p>　　Sn——發(fā)電機視在額定功率kVA，；</p><p>　　Di——定子鐵芯內(nèi)徑cm；</p><p>　　nN——

75、發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　方案1， C=6.26×10-6，Di=1587.8cm，nN=93.8r/min，lt=161.3cm；</p><p>　　方案6， C=6.26×10-6，Di=1007.5cm，nN=136.4r/min，lt=144.5cm；</p><p>　　方案8，C=6.26×10-6，

76、Di=848.4cm，nN=150r/min，lt=129.6cm；</p><p>　　(2).選擇發(fā)電機安裝結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　懸式機組：徑向機械穩(wěn)定性好，軸承損耗較小，維護檢修方便；</p><p>　　傘式機組：總高度比懸式低，可以降低水電站廠房高度，減輕機組重量，因為推力軸承直徑較大，故其軸承損耗比懸式大。</p><p>

77、;<b>　?。?-30）</b></p><p>　　式中：Di——定子鐵芯內(nèi)徑cm；</p><p>　　lt——定子鐵芯長度cm；</p><p>　　nN——發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　當(dāng)時，多采用懸式機組；</p><p>　　當(dāng)時，多采用半傘式機組；</p&g

78、t;<p>　　當(dāng)時，多采用傘式機組。</p><p>　　方案1， Di=1587.8cm，nN=93.8r/min，lt=161.3cm，0.105，采用全傘式機組；</p><p>　　方案6，Di=1007.5cm，nN=136.4r/min，lt=144.5cm，0.051，采用全傘式機組；</p><p>　　方案8，Di=848.4cm，

79、nN=129.6r/min，lt=150cm，0.044，采用半傘式機組；</p><p>　　三種方案的機組都是傘式，因此起重機吊起的最大部件可能為發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸，或者水輪機轉(zhuǎn)輪帶軸。但此時水輪機軸伸暫時無法獲得，故先按發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸進行試算。</p><p>　　(3).發(fā)電機重量GF t：</p><p><b>　?。?-31）</b>

80、;</p><p>　　式中：KG——估算系數(shù)，懸式取8～10，傘式7～9，取8；</p><p>　　Sn——發(fā)電機視在額定功率kVA，；</p><p>　　nN——發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　方案1， NG=200000kW，=0.85，nN=93.8r/min， GF=1476.8t；</p><

81、;p>　　方案6，NG=100000kW，=0.85，nN=136.4r/min， GF=724.9t；</p><p>　　方案8，NG=66700kW，=0.85，nN=150r/min， GF=519.4t；</p><p>　　(4).發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸重量Gr t：</p><p><b>　　（1-32）</b></p&g

82、t;<p><b>　　在此系數(shù)取0.5；</b></p><p>　　方案1， GF=1476.9t，Gr=738.45t；</p><p>　　方案6，GF=724.9t，Gr=362.45t；</p><p>　　方案8，GF=519.4t，Gr=259.7t；</p><p>　　(5).起重機重量

83、估算</p><p>　　初估時，起重機跨度=D1×4.5m</p><p>　　方案1，Gr=738.45t，由平衡梁起重量選取平衡梁，查得其自重46t，。由此，名義起重量=738.45+46=784.45t。初選跨距Lk=6.5×4.5=29.25m。擬選配兩臺單小車橋式起重機2×400，查得其夸距為Lk=25m，由此查圖確定單小車橋式起重機總重=228&

84、#215;2=456t；</p><p>　　方案6，Gr=362.45t，由平衡梁起重量選取平衡梁，查得其自重9.647t，再選取吊鉤，查得吊鉤自重5.488×2t。由此，名義起重量=362.45+9.647+5.488×2=383.073t。初選跨距Lk=4.5×4.5=20.25m。擬選配雙小車橋式起重機2×200t，查得其夸距為Lk=21m，由此查圖確定雙小車橋式起

85、重機總重=183t；</p><p>　　方案8，Gr=259.7t，由平衡梁起重量選取平衡梁，查得其自重6.135t，再選取吊鉤，查得吊鉤自重4.006×2t。由此，名義起重量=259.7+6.135+4.006×2=273.847t。初選跨距Lk=3.8×4.5=17.1m。擬選配雙小車橋式起重機2×150t，查得其夸距為Lk=19m，由此查圖確定雙小車橋式起重機總重=

86、129t；</p><p><b>　　(6).起重機總價</b></p><p>　　按2.2萬元/噸計算</p><p>　　方案1， 起重機總重=456t，起重機單價=456×2.2=1003.2萬元；</p><p>　　方案6，起重機總重=183t，起重機單價=183×2.2=402.6萬元

87、；</p><p>　　方案8，起重機總重=129t，起重機單價=129×2.2=283.8萬元；</p><p>　?。ǘ┹o助設(shè)備部分（壩后式不設(shè)主閥）</p><p><b>　　輔助設(shè)備總投資：</b></p><p>　　輔助設(shè)備總投資=K%×（水輪機+調(diào)速器）＋主閥價格（1-33）<

88、/p><p>　　方案1， NG=200000KW，查《原始資料》得K=2.6%，</p><p>　　總價為： 2.6%×（7910+60）=207.22萬元；</p><p>　　方案6，NG=100000KW，查《原始資料》得K=3.6%，</p><p>　　總價為： 3.6%×（6230+120）=228.6萬元；&

89、lt;/p><p>　　方案8，NG=66700KW，查《原始資料》得K=4.4%，</p><p>　　總價為： 4,4%×（6090+180）=275.88萬元；</p><p>　　（三）設(shè)備安裝運輸費</p><p>　　安裝設(shè)備運輸費=k%×設(shè)備總價（1-34）</p><p>　　設(shè)備總價=

90、水輪機+調(diào)速器+起重設(shè)備+輔助設(shè)備</p><p>　　方案1， NG=200000KW，查《原始資料》得K=7.5%，</p><p>　　總價為： 7.4%×（7910+60+1003.2+207.22）=688.53萬元；</p><p>　　方案6，NG=100000KW，查《原始資料》得K=8%，</p><p>　　總價

91、為： 8%×（6230+120+402.6+228.6）=558.49萬元；</p><p>　　方案8，NG=90000KW，查《原始資料》得K=8.1%，</p><p>　　總價為： 8.1%×（6090+180+283.8+275.88）=553.2萬元；</p><p><b>　?。ㄋ模╇姎獠糠?lt;/b></

92、p><p><b>　　1.水輪發(fā)電機</b></p><p><b>　　現(xiàn)求發(fā)電機總價</b></p><p>　　按4.0萬元/噸計算</p><p>　　方案1， GF=1476.9t，總價=1476.9×2×4.0=11815.2萬元；</p><p&g

93、t;　　方案6， GF=724.9t，總價=724.9×4×4.0=11598.4萬元；</p><p>　　方案8，GF=519.4t， 總價=519.4×6×4.0=12465.6萬元；</p><p><b>　　2.變壓器</b></p><p>　　高壓按單母線接線方式；線路的輸送容量為220M

94、W，選220KV的電壓等級。初步設(shè)計時，按發(fā)電機——變壓器單元接線，則主變壓器容量應(yīng)不小于或等于一臺發(fā)電機的視在功率。</p><p>　　按5.0萬元/噸計算</p><p>　　方案1， NG=200000KW，=0.85，求得Sn=235294KVA。查表變壓器重量180t。總價=180×2×5.0=1800萬元；</p><p>　　方案

95、6，NG=100000萬KW，=0.85，求得Sn=117647KVA。查表變壓器重量125t。總價=125×4×5.0=2500萬元；</p><p>　　方案8，NG=66700萬KW，=0.85，求得Sn=78470KVA。查表變壓器重量100t?？們r=100×6×5.0=3000萬元；</p><p><b>　　3.開關(guān)設(shè)備<

96、;/b></p><p>　　當(dāng)發(fā)電機—雙繞組變壓器單元接線時，發(fā)電機出口不裝設(shè)斷路器，因為制造這樣大的斷路器很困難價格十分昂貴。在初步設(shè)計時，考慮到目前普遍使用S6F6型開關(guān)，其單臺發(fā)電機安裝總價按100.0萬元計算，每臺機組裝2臺開關(guān)，由此計算各方案開關(guān)設(shè)備投資如下：</p><p>　　方案1， 總價100.0×2×2=400萬元；</p>&

97、lt;p>　　方案6，總價100.0×2×4=800萬元；</p><p>　　方案8，總價100.0×2×6=1200萬元；</p><p><b>　　4.自動化設(shè)備總價</b></p><p>　　估算時以變壓器和開關(guān)設(shè)備總價的10%計算。計算結(jié)果如下：</p><p>

98、;　　方案1， 總價10%×（11815.2+1800+400）=1901.52萬元；</p><p>　　方案6，總價10%×（11598.4+2500+800）=1489.84萬元；</p><p>　　方案8，總價10%×（12465.6+3000+1200）=1666.56萬元；</p><p><b>　　5.電氣部

99、分運輸費</b></p><p>　　初步設(shè)計時以發(fā)電機、變壓器、開關(guān)設(shè)備和電氣自動化設(shè)備的總價的k%計算，各方案的k%已在前計算水力機械設(shè)備安裝運輸費時查得。</p><p>　　方案1， 總價7.5%×（11815.2+1800+400+1901.52）=1193.75萬元；</p><p>　　方案6， 總價8%×（11598.

100、4+2500+800+1489.84）=1311.06萬元；</p><p>　　方案8，總價8.1%×（12465.6+3000+1200+1666.56）=1484.9萬元；</p><p>　　第五節(jié) 最優(yōu)方案選擇</p><p>　　一、各待選方案的綜合比較</p><p>　　表1-4水力機械投資估算表</p>

101、;<p>　　表1-5電氣部分投資估算表</p><p>　　表1-6水輪機方案比較綜合表</p><p><b>　　二、確定最優(yōu)方案</b></p><p>　　經(jīng)觀察比較，方案一的平均效率最高，并且單位千瓦投資最少，故確定方案一為最優(yōu)方案。</p><p>　　三、最優(yōu)方案主要參數(shù)</p>

102、<p><b>　　（一）設(shè)計流量</b></p><p><b>　?。?-36）</b></p><p>　　式中：Q11R——設(shè)計單位流量m3/s；</p><p>　　D1——轉(zhuǎn)輪原型直徑m；</p><p>　　HR——設(shè)計水頭m；</p><p>　

103、　（二）吸出高度Hs值</p><p>　　確定水輪機安裝高程的尾水位稱為設(shè)計尾水位，設(shè)計尾水位可根據(jù)水輪機的過流量從下游水位與流量關(guān)系曲線中查得。電站裝機2臺，下游尾水位應(yīng)由一臺機的設(shè)計流量從表中查得，電站裝置2臺水輪機的額定流量計算。</p><p>　　QR=397.8m3/s，查曲線得尾=149.75m；</p><p><b>　　（1-37）&

104、lt;/b></p><p>　　式中：——水輪機安裝高程m；</p><p>　　——電站氣蝕安全系數(shù)=1.15；</p><p>　　——水輪機模型氣蝕系數(shù)=0.143；</p><p>　　HR——設(shè)計水頭m；</p><p>　　綜合考慮多方面的因素，取Hs=-0.46m。</p><

105、p><b>　　（三）飛逸轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?-39）</b></p><p>　　式中：n11R——水輪機模型單位飛逸轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　Hmax——最大水頭m；</p><p>　　D1——轉(zhuǎn)輪直徑m；</p><p>　

106、　表1-7最優(yōu)方案參數(shù)列表</p><p>　　第六節(jié) 最優(yōu)方案的進出流水道計算</p><p><b>　　一、轉(zhuǎn)輪的計算</b></p><p>　　圖1-1 轉(zhuǎn)輪計算示意圖</p><p>　　表1-8HL具體尺寸 單位：mm</p><p><b>　　二、蝸殼計算</b

107、></p><p>　　（一）蝸殼型式、斷面形狀和包角的確定</p><p>　　由于本站應(yīng)用水頭在45m～80m，水頭大于40m，采用金屬蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當(dāng)蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時，采用橢圓形斷面，蝸殼的包角為345°。</p><p><b>　?。ǘ┳h(huán)的確定</b></p><

108、p>　　水輪機的座環(huán)是承受水輪發(fā)電機組的重量、蝸殼上部部分混凝土重量以及水壓力，并將其傳遞到電站基礎(chǔ)上去的部件。與金屬蝸殼連接的座環(huán)有兩種：一種是帶蝶形邊座環(huán)；一種是無蝶形邊座環(huán)。在此采用帶蝶形邊座環(huán)，其錐角=55°。</p><p>　　關(guān)于h的估計采用經(jīng)驗公式：</p><p><b>　?。?-41）</b></p><p&g

109、t;　　式中：b0——導(dǎo)葉高度mm，；</p><p>　　r——座環(huán)蝶形邊半徑mm；</p><p><b>　　其有關(guān)尺寸見下表：</b></p><p>　　表1-9座環(huán)參數(shù) 單位：mm</p><p><b>　　（三）蝸殼參數(shù)計算</b></p><p>　　圖1-

110、2 蝸殼計算示意圖</p><p><b>　　1.蝸殼進口斷面</b></p><p>　　(1).進口斷面流量</p><p><b>　　（1-42）</b></p><p>　　式中：——蝸殼包角；</p><p>　　QR——設(shè)計流量m3/s；</p>

111、<p>　　(2).進口斷面流速</p><p><b>　　（1-43）</b></p><p>　　式中：K——金屬蝸殼流速系數(shù)K=0.91；</p><p>　　(3).進口斷面半徑</p><p><b>　　（1-44）</b></p><p>　　式中

112、：Q0——進口斷面流量m3/s；</p><p>　　v0——進口斷面流速m/s；</p><p>　　(4).進口斷面中心距</p><p><b>　　（1-45）</b></p><p>　　式中：Da——座環(huán)進水邊直徑m；</p><p>　　K——座環(huán)進水邊間隙m；</p>

113、<p>　　——蝸殼進口斷面半徑m；</p><p><b>　　h——座環(huán)半高m；</b></p><p>　　(5).由進口斷面尺寸求出蝸殼系數(shù)和蝸殼常數(shù)</p><p><b>　　（1-46）</b></p><p>　　式中：——蝸殼包角；</p><p&g

114、t;　　a0——蝸殼進口斷面中心距m；</p><p>　　——蝸殼進口斷面半徑m；</p><p>　　(6).進口斷面外徑</p><p><b>　?。?-47）</b></p><p>　　式中：a0——蝸殼進口斷面中心距m；</p><p>　　——蝸殼進口斷面半徑m；</p>

115、;<p><b>　　2.圓斷面計算</b></p><p><b>　?。?-48）</b></p><p><b>　　（1-49）</b></p><p><b>　?。?-50）</b></p><p><b>　?。?-5

116、1）</b></p><p>　　式中：各參數(shù)含義見計算示意圖；</p><p><b>　　3.橢圓斷面的計算</b></p><p>　　橢圓斷面的起始角為：</p><p><b>　　（1-52）</b></p><p><b>　　橢圓短半徑&

117、lt;/b></p><p><b>　　（1-53）</b></p><p><b>　　與圓的同等面積</b></p><p><b>　?。?-54）</b></p><p><b>　　（1-55）</b></p><p&

118、gt;<b>　　（1-56）</b></p><p>　　式中：——座環(huán)蝶形邊中心角；</p><p><b>　　C——蝸殼系數(shù)；</b></p><p>　　其他參數(shù)含義見計算示意圖；</p><p><b>　　橢圓斷面長半徑</b></p><p&

119、gt;<b>　　（1-57）</b></p><p><b>　?。?-58）</b></p><p><b>　　橢圓斷面中心距</b></p><p><b>　　（1-59）</b></p><p><b>　　橢圓斷面外徑</b&

120、gt;</p><p><b>　　（1-60）</b></p><p>　　式中：各參數(shù)含義見計算示意圖；</p><p><b>　　具體計算見下表。</b></p><p><b>　　蝸殼圓斷面計算結(jié)果</b></p><p>　　蝸殼橢圓斷面計

121、算結(jié)果</p><p><b>　　三、尾水管計算</b></p><p>　　圖1-3 尾水管計算示意圖</p><p>　　如圖所示，水輪機流道尺寸按推薦的尾水管各部尺寸確定，如下表：</p><p>　　表1-10尾水管尺寸 單位mm</p><p><b>　　第七節(jié) 廠房&l

122、t;/b></p><p>　　一、水輪發(fā)電機外形尺寸估算</p><p>　?。ㄒ唬┌l(fā)電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　極距：已計算=77.9cm；</p><p>　　定子鐵芯內(nèi)徑Di：已計算Di=1587.8cm；</p><p>　　定子鐵芯長度lt：已計算lt=161.3cm；</p>

123、<p><b>　　定子鐵芯外徑Da：</b></p><p><b>　　（1-61）</b></p><p>　　式中：ne——額定轉(zhuǎn)速r/min，時使用上式；</p><p>　　Di——定子鐵芯內(nèi)徑cm；</p><p><b>　　——極距cm；</b>&

124、lt;/p><p>　　（二）發(fā)電機外形尺寸估算</p><p><b>　　1.徑向尺寸估算</b></p><p>　　(1).定子機座外徑D1</p><p><b>　?。?-62）</b></p><p>　　式中：ne——額定轉(zhuǎn)速r/min，使用上式；</p&g

125、t;<p>　　Da——定子鐵芯外徑cm；</p><p>　　(2).風(fēng)罩內(nèi)徑D2</p><p><b>　　（1-63）</b></p><p>　　式中：Sn>20000kVA時，使用上式；</p><p>　　D1——定子機座外徑m；</p><p>　　(3).轉(zhuǎn)子