水轮发电机组系统毕业设计

1、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 水轮机机组台数与型号选择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 44第二章 调速设备的选择46第一节 调速器的

2、选择原则46第二节 调速器工作容量的选择计算46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供油对象与其油量计算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70参考资料与文献 71第一章.水轮发电机组选型第一节：水轮机机组台数与型号的选择1.1.1 原始资料

3、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与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52m58m，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

4、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。单机容量水轮机型号HL260/A244HL260/D74HLA511-35.24台/5.5万kW方案一方案二方案三5台/4.4万kW方案四方案五方案六75 / 75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 （1-1）式中：发电机额定功率，；发电机效率。 取最优单位转速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，对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮

5、机效率，.故水轮机的直径为 （1-2） 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于之间，考虑经济效益，故取非标准值。（2）效率的计算： （1-3）效率修正值限制工况原型水轮机的效率为（3） 的校核计算：用对原先计算的进行校核故转轮直径取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转速计算值介于同步转速之间，故取水轮机转速n为。（5）水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为（6）水轮机出力校核：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。 计算所对应的单位转

6、速确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量:取与出力限制线交点处单位流量， 用、中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出所对应的模型空化系数，分别为0.123、0.143、0.15。 分别用查到的空化系数计算对应的吸出高度计算式：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，；模型空化系数；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，查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程为。 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=0。（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

7、率。设计水头对应的效率为0.896，计算见下表。水头(m)流量模型效率（%）真机效率（%)出力（kW）581.288689.164045.57581.191.194.258189.55581.0591.394.455662.50521.2787.290.354676521.2588.591.654589.71521.29093.153264.30由逼近表格可求的对应的效率为0.944，对应的效率为0.903，则平均效率为（9）安装高程的计算水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为式中：下游尾水位，；导叶高度，,。即（10）飞逸转速的计算 由HL260/A244的模型飞逸特性曲线上查的在最大

8、导叶开度下单位飞逸转速，故水轮机的飞逸转速为 （11）转轮轴向水推力的计算 由HL260/A244参数表可知其转轮轴向水推力系数,转轮直径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取,水轮机转轮的轴向水推力为（12）水轮机转轮重量计算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式中：发电机额定功率，；发电机效率。 取最优单位转速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，对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮机效率，故水轮机的直径为 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于之间，考虑经济效益，故

9、取非标准值。 效率的计算：效率修正值 限制工况原型水轮机的效率为的校核计算：用对原先计算的进行校核转轮直径取3.6(m)满足要求。 转速n的计算。由模型综合特性曲线上查得转速计算值介于同步转速之间，故取水轮机转速n为。 水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为水轮机出力校核：校核值大于水轮机额定出力，满足要求。几何吸出高度的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取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。 计算所对应的单位转速确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量:取与出力限制线交点处单位流量， 用、中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出所对应的模型空化

10、系数，分别为0.118、0.138、0.142。分别用查到的空化系数计算对应的吸出高度计算式：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；模型空化系数；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， 查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程为 从三个吸出高度计算值中取最小值1.053，再留一定余量，取最大允许吸出高度=0.5。 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0.919，计算见下表。水头(m)流量模型效率（%）真机效率（%)出力（kW）581.2589.291.964509.

11、98581.192.39558683.73581.0592.39556016.29521.2490.693.355158.01521.291.293.953721.99由逼近表格可求的对应的效率为0.95，对应的效率为0.933，则平均效率为 安装高程的计算水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为式中：下游尾水位，；导叶高度，,。即 飞逸转速的计算由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，故水轮机的飞逸转速为 转轮轴向水推力的计算 由HL260/A244参数表可知其转轮轴向水推力系数,转轮直径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取,水轮机转轮的轴向水推力为

12、 水轮机转轮重量计算1.2.3方案三机组台数为四台，单机容量为5.5万kW，水轮机的型号HLA511-35.2。 计算转轮直径D1。水轮机的额定出力为式中：发电机额定功率，；发电机效率。 取最优单位转速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，对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮机效率，故水轮机的直径为 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于之间，考虑经济效益，故取非标准值。 效率的计算：效率修正值限制工况原型水轮机的效率为的校核计算：用对原先计算的进行校核故转轮直径取3.5(m)满足要求。 转速n的计算。由模型综合特性曲线上查得 转速计算值介于同步转速之间，考虑最优

13、效率区围故取水轮机转速n为。 水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为 水轮机出力校核：校核值大于水轮机额定出力，满足要求。 几何吸出高度的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取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。 计算所对应的单位转速确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量:取与出力限制线交点处单位流量， 用、中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出所对应的模型空化系数，分别为0.108、0.13、0.144。分别用查到的空化系数计算对应的吸出高度计算式：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；模型空化系数；空化系数的修正值。查空

14、化系数修正值曲线当水轮机水头为54m时，查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程为。 从三个吸出高度计算值中取最小值1.061，再留一定余量，取最大允许吸出高度=0.5。 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0.922，计算见下表。水头(m)流量模型效率（%）真机效率（%)出力（kW）581.3389.491.864807.73581.291.794.163412.12581.192.895.258807.2758192.69553348.84521.33889.892.258815.57521.390.693

15、57641521.2691.593.956408.09521.2591.69456020 由逼近表格可求的对应的效率为0.951，对应的效率为0.94，则平均效率为 安装高程的计算水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为式中：下游尾水位，;导叶高度，,。即 飞逸转速的计算 由HLA511-35.2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，故水轮机的飞逸转速为 转轮轴向水推力的计算 由HLA511-35.2参数表可知其转轮轴向水推力系数,转轮直径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取,水轮机转轮的轴向水推力为 水轮机转轮重量计算1.2.4 方案四机组台数为五台，单机容量为4.4万

16、kW，水轮机的型号HL260/A244。 计算转轮直径D1。水轮机的额定出力为式中：发电机额定功率，；发电机效率。 取最优单位转速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，对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮机效率，故水轮机的直径为 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于之间，考虑经济效益，故取非标准值。 效率的计算：效率修正值限制工况原型水轮机的效率为的校核计算：用对原先计算的进行校核故转轮直径仍取3.2(m)。 转速n的计算。由模型综合特性曲线上查得转速计算值介于同步转速之间，故取水轮机转速n为。 水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为 水轮机出力校核：校核值

17、大于水轮机额定出力，满足要求。 几何吸出高度的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取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。 计算所对应的单位转速确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量:取与出力限制线交点处单位流量， 用、中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出所对应的模型空化系数，分别为0.125、0.146、0.15。分别用查到的空化系数计算对应的吸出高度计算式：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；模型空化系数；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，查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程为 从三个吸出

18、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=0。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0.895，计算见下表。水头(m)流量模型效率（%）真机效率（%)出力（kW）581.28868950547.11581.191.194.145928.12581.0591.394.343933.65521.2787.290.243466.93521.2588.591.543085.52 由逼近表格可求的对应的效率为0.942，对应的效率为0.902，则平均效率为 安装高程的计算水轮机的布置设计为立轴式，故其

19、安装高程公式为式中：下游尾水位，；导叶高度，,。即 飞逸转速的计算 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，故水轮机的飞逸转速为 转轮轴向水推力的计算 由HL260/A244参数表可知其转轮轴向水推力系数,转轮直径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取,水轮机转轮的轴向水推力 水轮机转轮重量计算1.2.5 方案五机组台数为五台，单机容量为4.4万kW，水轮机的型号HL260/D74。 计算转轮直径D1。水轮机的额定出力为式中：发电机额定功率，；发电机效率。 取最优单位转速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，对应的模型效率，暂取效率修正值，则

20、设计工况原型水轮机效率，故水轮机的直径为 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于之间，考虑经济效益，故取非标准值。 效率的计算：效率修正值限制工况原型水轮机的效率为的校核计算：用对原先计算的进行校核故转轮直径仍取3.2(m)。 转速n的计算。由模型综合特性曲线上查得转速计算值介于同步转速之间，故取水轮机转速n为。 水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为水轮机出力校核：校核值大于水轮机额定出力，满足要求。几何吸出高度的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取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。 计算所对应的单位转速确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量:取

21、与出力限制线交点处单位流量， 用、中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出所对应的模型空化系数，分别为0.121、0.139、0.143。分别用查到的空化系数计算对应的吸出高度计算式：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；模型空化系数；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，查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程为从三个吸出高度计算值中取最小值，再留一定余量，取最大允许吸出高度=0.5。 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0.918，计算见下表。水头(m)流量

22、模型效率（%）真机效率（%)出力（kW）581.2589.291.850915.38581.192.394.946318.58581.0592.394.944213.19521.2490.693.243534.93521.291.293.842401.80 由逼近表格可求的对应的效率为0.949，对应的效率为0.932，则平均效率为 安装高程的计算水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为式中：下游尾水位，；导叶高度，,。即飞逸转速的计算 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，故水轮机的飞逸转速为 转轮轴向水推力的计算 由HL260/A244参数表可知其

23、转轮轴向水推力系数,转轮直径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取,水轮机转轮的轴向水推力为 水轮机转轮重量计算1.2.6 方案六机组台数为五台，单机容量为4.4万kW，水轮机的型号HLA511-35.2。 计算转轮直径D1。水轮机的额定出力为式中：发电机额定功率，；发电机效率。 取最优单位转速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，对应的模型效率，暂取效率修正值，则设计工况原型水轮机效率，故水轮机的直径为 按我国规定的转轮直径系类值，计算值处于之间，考虑经济效益，故取非标准值。 效率的计算：效率修正值限制工况原型水轮机的效率为的校核计算：用对原先计算的进行校核故转轮直径仍取3.

24、1(m)。 转速n的计算。由模型综合特性曲线上查得转速计算值介于同步转速之间，故取水轮机转速n为。 水轮机设计流量的计算设计工况点的单位流量为 水轮机出力校核：校核值大于水轮机额定出力，满足要求。 几何吸出高度的计算 为使水轮机尽可能不发生空化，取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。 计算所对应的单位转速确定各水头所对应的出力限制工况点的单位流量:取与出力限制线交点处单位流量， 用、中计算的对应工况点从模型综合特性曲线上分别查出所对应的模型空化系数，分别为0.123、0.152、0.158。分别用查到的空化系数计算对应的吸出高度计算式：式中：水轮机安装位置的

25、海拔高程，取下游平均水位的海拔高程；模型空化系数；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，查电站下游水位曲线可得下游平均水位海拔高程为。 从三个吸出高度计算值中取最小值0.297，再留一定余量，取最大允许吸出高度=0。 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0.921，计算见下表。水头(m)流量模型效率（%）真机效率（%)出力（kW）581.34589.892.151582.42581.292.694.947420.62581.1592.694.945444.76581.1492.494.74

26、4954.65521.3390.592.843633.82521.390.692.942695.56由逼近表格可求的对应的效率为0.949，对应的效率为0.928，则平均效率为安装高程的计算水轮机的布置设计为立轴式，故其安装高程公式为式中：下游尾水位，；导叶高度，,。即飞逸转速的计算 由HLA511-35.2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，故水轮机的飞逸转速为 转轮轴向水推力的计算 由HLA511-35.2参数表可知其转轮轴向水推力系数,转轮直径较小时止漏环相对间隙较大时取大值，故取,水轮机转轮的轴向水推力为 水轮机转轮重量计算第三节：最优方案的选择比较1.3.1六种方案

27、比较表方 案比较项目方案一方案二方案三单机容量台数5.5万kW/45.5万kW/45.5万kW/4水轮机型号HL260/A244HL260/D74HLA511-35.2适用水头围H（m）模型最优单位流量(m3/s)1.081.081.075模型最优单位转速（r/min）807980.2模型设计比转速（mkw）249247275.6水轮机最高效率（%）94.895.495.8水轮机平均效率（%）91.493.493.8限制工况单位流量(m3/s)1.2751.2471.35限制工况空化系数0.150.1430.16转轮直径（cm）3.63.63.5额定转速nr（r/min）166.7166.71

28、66.7水轮机飞逸转速n R(r/min)336318.2365.8水轮机额定流量Qr(m3/s)118.3115.33115水轮机额定出力Nr(KW)56122.4556122.4556122.45水轮机吸出高度Hs(m)00.50.5水轮机安装高程Z(m)276.9277.3277.3方 案比较项目方案四方案五方案六单机容量台数4.4万kW/54.4万kW/54.4万kW/5水轮机型号HL260/A244HL260/D74HLA511-35.2适用水头围H（m）模型最优单位流量(m3/s)1.081.081.075模型最优单位转速（r/min）807980.2模型设计比转速（mkw）249

29、247275.6水轮机最高效率（%）94.795.395.8水轮机平均效率（%）0.9130.9330.9327限制工况单位流量(m3/s)1.2751.2471.35限制工况空化系数0.150.1430.16转轮直径（cm）3.23.23.1额定转速nr（r/min）187.5187.5214.3水轮机飞逸转速n R(r/min)377.7377.7324水轮机额定流量Qr(m3/s)94.792.492.1水轮机额定出力Nr(KW)448984489844898水轮机吸出高度Hs(m)00.50水轮机安装高程Z(m)276.8277.5276.81.3.2 水力机械部分1. 水轮机 水轮机

30、总重G(t)：式中：K、b为与水头有关的系数；a为与水轮机转轮直径有关的系数，查水电站机电设计手册-水利机械：主要机电设备参考价格单价表项目水轮机发电机调速器励磁装置桥式起重机自动化元件油压装置和漏油设备（不含油）参考价格4万/t5万/t单调（30万元/台)60万元/台3万元/t40万元/套30万元/套金属蜗壳、混流式水轮机K、b、a参数Kba8.16.60.160.20方案一、4x55MW HL260/A244：，总重，总价方案二、4x55MW HL260/D74：，总重，总价方案三、4x55MW HLA511-35.2：，总重，总价方案四、5x44MW HL260/A244：，总重，总价方

31、案五、5x44MW HL260/D74：，总重，总价方案六、5x44MW HLA511-35.2：，总重，总价2.调速器按一台单调调速器30万元考虑，各方案总价估算如下：方案一、方案二、方案三的调速器总价为304=120万元方案四、方案五、方案六的调速器总价为305=150万元3.励磁装置按一台调速器60万元考虑，各方案总价估算如下：方案一、方案二、方案三的励磁装置总价为604=240万方案四、方案五、方案六的励磁装置总价为605=300万元1.3.3.水轮发电机比较1.水轮发电机 查 电气设计手册，发电机重量 可按下式估算：式中：发电机总重量；发电机额定容量,功率因数取0.85；额定转速；系

32、数，对于悬式发电机取，这里取。方案一、4x55M HL260/A244：发电机重量，总重总价为：转子重量方案二、4x55MW HL260/D74：发电机重量，总重总价为：转子重量方案三、4x55MW HLA511-35.2：发电机重量，总重总价为： 转子重量方案四、5x44MW HL260/A244：发电机重量，总重总价为： 转子重量方案五、5x44MW HL260/D74：发电机重量，总重总价为： 转子重量方案六、5x44MW HLA511-35.2：发电机重量，总重总价为： 转子重量1.3.4.方案经济比较设备投资估算表项目方案一方案二方案三方案四方案五方案六台数45水轮机单重（t / 台

33、）210210197162162151水轮机总重（t）840840776810810755水轮机单价（万元/ t）444444水轮机总价（万元）336033603104405040503755调速器单价（万元 / 台）303030303030调速器总价（万元）120120120150150150励磁装置单价（万元/台）606060606060励磁装置总价价（万元）240240240300300300油压装置单价（万元/套）303030303030油压和漏油装置总价（万元）120120120150150150自动化元件（万元/套）606060606060自动化元件总价（万元）2402402403

34、00300300发电机单重 （t / 台）479479479340340310发电机转子带轴单重（t）239.5239.5239.5170170155发电机总重（t）191619161916170017001550发电机单价（万元 / t）555555发电机总价（万元）766476647664850085007750总投资（万元）117441174411488134501345012425总耗钢量（t）275627562692251025102305单位千瓦投资（元 / kW）534534522611611566千瓦耗钢量（kg / kW）12.5312.5312.2411.411.410.5

35、1.3.5 最优方案的选择对以上六种方案进行比较：（1）经济性指标：方案三总投资最少、单位千瓦投资最低，方案六千瓦耗钢量最小；（2）技术性指标：方案三最高效率与平均效率最高，空化系数性能好，较其他方案开挖量较小，同等出力条件下，转轮直径小于方案一和方案二，飞逸转速也优于其他方案。 综上，考虑各方面因素，选方案三为最优方案。（3） 最优方案主要参数项目最优方案单机容量台数5.5万kW/4水轮机型号HLA511-35.2最大水头Hmax（m）58最小水头Hmin (m)52平均水头Hav (m)54模型最优单位转速（r/min）80.2模型设计比转速（mkw）275.6水轮机最高效率（%）95.8

36、水轮机平均效率（%）93.8限制工况单位流量(m3/s)1.35限制工况空化系数0.16转轮直径（m）3.5额定转速nr（r/min）166.7水轮机飞逸转速n R(r/min)365.8水轮机额定流量Qr(m3/s)115水轮机额定出力Nr(KW)56122.45水轮机吸出高度Hs(m)0.5水轮机安装高程Z(m)277.3机电设备总投资（万元）11488第四节： 配套发电机的选择1.4.1 水轮发电机尺寸参数计算水轮机单机容量为5.5万，取功率因数,则发电机额定容量： 极距： 式中：系数，一般为,容量达取上限；发电机额定容量；磁极对数，额定转速为166.7，。对于发电机在飞逸状态下的校核：

37、式中： 飞逸系数，与水轮机型式有关或按机组的飞逸转速与额定转速的比值来确定；转子额定线速度，当频率周/秒时，在数值上等于极距；飞逸线速度，其允许值与转子磁轭的材料与结构有关；由可知，因选低合金高强度钢。 定子铁芯径： 定子铁芯长度：式中：发电机额定容量；系数，；额定转速；定子铁芯径。定子铁芯外径(机座号)：因为故 水轮发电机结构形式选择：查水电站机电设计手册水力机械第149页得型式判别条件：故水轮发电机采用悬式结构，发电机型号为，发电机额定电压为,采用水冷方式。1.4.2 水轮发电机的外形尺寸估算 定子机座外径： 因为 故风罩径： 转子外径：式中：单边空气间隙，初步估算时可不计。 下机架最大跨

38、度： 因为 故式中水轮机机坑直径，查水电站机电设计手册水力机械第162页表36有。推力轴承外径： 根据发电机容量，查水电站机电设计手册水力机械第162页表37得：推力轴承外径。1.4.3 水轮发电机轴向尺寸计算 定子机座高度: 因为故 上机架高度: 悬式承载机架 推力轴承高度： 根据发电机容量，查水电站机电设计手册水力机械第163页表38得：推力轴承高度。 下机架高度: 悬式非承载机架：定子机座支撑面至下机架支撑面或下挡风板之间的距离： 悬式非承载机架：下机架支撑面至主轴法兰底面之间的距离： 按已生产的发电机统计资料，一般为，取转子磁轭轴向高度： 无风扇时：发电机主轴高度：式中：发电机总高度，

39、即由主轴法兰盘底面至发电机顶部的高度，查水电站机电设计手册水力机械第161页图327（b）得： =故定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面的距离：1.4.4 水轮发电机重量的估算 水轮发电机的总重量：式中：发电机总重量；发电机额定容量；额定转速；系数，对于悬式发电机取，这里取。 水轮发电机转子重量：一般可按发电机总重量的一半计算，即 水轮发电机飞轮力矩：式中：定子铁芯径；定子铁芯长度；经验系数，查水电站机电设计手册水力机械第164页表310有：,取。第五节：蜗壳、尾水管的选择与计算1.5.1 蜗壳蜗壳型式的选择 本电站的工作水头为5258m，蜗壳需承受较大的水压力，考虑到其稳定性和应力要求，故选取

40、金属蜗壳。蜗壳包角从蜗壳进口断面至鼻端断面之间的夹角称为蜗壳包角，通常取座环特殊支柱的出口边作为蜗壳的鼻端。按包角的大小可将蜗壳分为完全蜗壳和不完全蜗壳对于中、高水头的电站，考虑其水流速度和压力较大而流量相对较小，蜗壳平面尺寸较小，一般采用全包角的金属蜗壳，故本电站蜗壳包角为。. 蜗壳进口断面平均流速 蜗壳进口断面平均流速对蜗壳的尺寸和水力损失有直接影响。根据经验和统计资料，一般按下式确定蜗壳的进口断面平均流速式中蜗壳进口断面流速系数水轮机额定水头 查金属蜗壳进口流速系数与水头的关系推荐曲线得为0.9即（1）蜗壳进口断面的计算 金属蜗壳的断面型式一般为圆形，在选定蜗壳包角和断面平均流速后，根据

41、额定流量求进出口断面面积。蜗壳的进口流量 蜗壳的进口断面面积 进口断面的半径 . 座环尺寸的确定 根据公式可得式中：活动导叶高度；查金属蜗壳座环尺寸系列表，用插值法求得，取。 查资料可得计算式为即蜗壳系数蜗壳常数 3. 圆断面计算4. 椭圆断面的计算公式 当时，应采用椭圆断面计算计算椭圆断面尺寸时，必须确定椭圆开始断面，即故凡小于132度的断面，都采用椭圆断面。1.5.2 尾水管选择计算 为了减少基础开挖量，本电站选用弯肘形尾水管,尾水管的计算主要是根据模型的尾水管按转轮的比例同等的放大。模型转轮直径,原型,肘管底面到导水机构中心线距离：.水平总长度：尾水管顶部至座环距离：尾水管进口直径：肘管

42、进口直径：肘管段高度：扩散管出口断面高度：出水管宽度：导叶高度：第二章.调速设备的选择第一节：调速器的选择原则 调速器的选择原则应是在任何水头下、流量下，平稳可靠的操作水轮发电机组，其关闭时间要满足调节保证计算的要求。根据机组所需要的调速功大小与导叶关闭时间，从而选择合适的型号。第二节：调速器工作容量的选择计算 调速器的大小与活动导叶上承受的水力矩和阻力矩有关，还与机组的制造、安装质量有关。中小型调速器的调速功计算公式：式中：接力器容量；最大水头下额定出力时的流量；最大水头；转轮直径。 导叶接力器的容积计算式中：接力器直径；计算系数，查水电站机电设计手册水力机械第254页表64，取；最大水头；

43、导叶高度。 接力器容积式中：接力器容积；接力器直径；导叶最大开度，；接力器最大行程，一般取,在此取。 初步选择主配压阀直径式中：接力器容积；管路中的流速,当油压装置额定工作压力为时，一般取,在此取。接力器关闭时间。 主配压阀算出应取接近较大的标准值，介于标准值之间，故主配压阀直径取。第三节：调速器选择 调速器一般根据调速功或主配压阀直径来选取。本电站水轮机为混流式，故选用单调节、灵敏度高、调节品质好、控制方便、自动化程度高的微机调速器。鉴于本电站建成后承担基荷，也有相当时间承担峰荷，引水管道较长，采用型调节规律。本电站所选用的接力器的容量为,属于大型调速器，故其容量用主配压阀的直径来表示，采用

44、分离式结构。调速器型号：。第四节：油压装置选择计算1. 油压装置油罐总容积估算查水电站机电设计手册水力机械第289页得公式式中：压力油罐总容积；导叶接力器总容积；水轮机进水阀门接力器总容积。查水电站机电设计手册水力机械第293页，选取分离式油压装置型号为。2. 压力油罐各种压力整定 工作压力上限，取额定工作压力；工作压力下限，取额定工作压力的； 备用泵启动压力，取额定工作压力的；第三章.辅助设备设计第一节：主阀的选择 本电站引水管道较长且采用联合供水方式，故考虑设置主阀。3.1.1 进水阀型式的选择 电站常用的进水阀有蝴蝶阀、闸阀和球阀等，其中以蝴蝶阀使用最为广泛。通常水头在以下的水电站多选择

45、蝴蝶阀，本水电站最大水头为，蝴蝶阀具有结构简单、尺寸小、重量轻、造价低、操作方便等特点，故选用蝴蝶阀。考虑到卧轴蝴蝶阀结构比较简单，轴承磨损较小，且有利于动水关闭，故蝴蝶阀的型式采用卧轴。3.1.2 进水阀的直径选择 在选择蝶阀时，应使它的有效面积大于或等于蜗壳进口的断面面积，则阀门直径可按下式计算式中：蜗壳进口断面直径，；与水头有关的系数；电站最大水头，。 上式所求出的阀门直径为5.36，介于标准值之间，两者取较大值，故进水阀阀门直径为6。蝶阀由于活门的存在，使阀门的有效过水面积减少，故在进行蝶阀的选择时应考虑有效过水面积减少的影响，设为有效过水面积系数，则有式中：阀门有效过水面积，；阀门直

46、径，。第二节： 油系统设计3.2.1 供油对象与供油量计算 供油对象：调速系统用油、机组润滑用油、主阀接力器用油、管网用油。 透平油系统1.水轮机调速系统充油量的计算：油压装置的用油量油压装置的用油量可由公式 导水机构接力器用油量式中：接力器容积；接力器直径；导叶最大开度，；接力器最大行程，一般取,在此取。2. 机组润滑系统用油量计算推力轴承与导轴承的用流量计算：式中：推力轴承损耗；系数，取决于推力轴承扇形瓦上的单位压力（和发电机结构型式有关，P通常采用,在此取,查图对应的值为）。推力轴承负荷（转动部分的重量加上水推力）；机组额定转速。式中：轴与轴瓦的接触面积；主轴直径，查水电站机电设计手册水

47、力机械第356页公式8-6，得，对应查图8-6得；轴瓦高度，取。式中：导轴承损耗；油的动力粘度系数,对于摄氏度下的可取0.0263；主轴圆周速度；轴间间隙，；偏心率，可取；式中：轴承损耗单位所需油量，查水电站机电设计手册水力机械第462页表94，取；3.主阀接力器的用油量计算本电站所选用的是直径为6，双缸接力器充油量为1.97。4. 管道充油量的用油量 管道充油量为上述总油量的，即5.系统用油量的计算 运行用油量（设备充油量）：对于透平油系指一台机组润滑油量、调速器的充油量以与进水阀接力器的充油量和管道充油量之和，即 事故备用用油量:以最大的一台设备充油量的计算，其中是考虑油的蒸发、漏损和取样

48、的裕量，即 补充备用用油量：设备运行中油的损耗需要补充又，为设备45天的添油量，即式中：设备在一年中需补充油量的百分数，转桨式水轮机组取；其他机组取，这里取。系统总透平油用油量：（3） 绝缘油系统 运行用油量 查电力工业常用设备手册修订版第416页可知：一台最大主变压器的充油量为30.4t。查水轮机机电设计手册水利机械第476页表9-21绝缘油得比重与温度关系确定变压器油的密度大约为：。 事故备用用油量:补充备用用油量：式中：设备在一年中需补充油量的百分数，变压器这里取。系统总绝缘油用油量：3.1.2 油系统设备选择 设备的配置原则，按绝缘油和透平油量两系统分别配置。设备包括：贮油设备、净油设备、油的吸附处理设备、油泵、油管和油化验设备。 贮油设备选择 净油桶： 贮油设备供设备换油时使用。容积为最大一台设备充油量的，加上全部运行设备45天的补充备用油量，通常透平油和绝缘油各设一个。即透平油：设置1个净油槽，查水电站机电设计手册水力机械第493页表9-29选择的标准油槽。绝缘油： 设置1个净油槽，查水电站机电设计手册水力机械第493页表9-29选择的标准油槽。 运行