大学热能及动力工程毕业设计38~68m水头150MW水电站

1、 -. 可修编. - 可修编摘 要本设计根据提供的原始资料对3868m水头150MW水电站水电站的机电局部进展初步设计，设计容包括四个局部：水轮机的选型、调节保证计算及调速设备的选择、辅助设备系统设计以及电气一次局部设计。水轮机选型设计是整个设计的关键，根据原始资料，初步选出两种水轮机型号，共有20个待选方案。根据模型综合特性曲线选出3个较优方案，再进展经济技术比拟及平均效率的计算，选出最优方案。最终选出的最优方案水轮机型号为HL260/D74，两台机组，转轮直径4.1m，转速136.4r/min，平均效率90.4%。计算最优方案进出水流道的主要尺寸及厂房的主要尺寸，绘制厂房剖面图。调节保证计

2、算首先选取导叶直线关闭时间，暂取7s。对设计水头和最高水头甩全负荷两种工况进展计算，使相应的和值不超过规程规定的数值，本设计ma*=3050%、ma*45%。由于本电站布置型式为单机单管，只要对一台机组甩全负荷进展计算 。选取的接力器直径600mm，调速器为DT 150，油压装置为YZ8。辅助设备分别对油、气、水三大系统进展计算，水系统包括技术供水、消火和生活供水、检修排水、渗漏排水四局部。气系统主要对厂高压和低压气系统进展计算，并选择相应储气罐和空气压缩机。绘制水、气系统图各一份。电气一次局部对接入系统和主接线进展设计，本设计中送电电压等级220KV ，两回路，送电导线型号LGJ-240。主

3、接线设计包括对发电机电压侧、送电电压侧、近区负荷侧及厂用自用电侧四局部考虑。并拟定短路点进展短路电流的计算，选择配套的电气设备。发电机出口侧选用单元接线，主变型号为SSPL1120000/220*，送电电压侧选用外桥接线，近区负荷侧采用发电机电压直配架空线供近区负荷，按过电压保护的要求进展校核。自用电负荷侧采用单母线分段接线。整个毕业设计将综合运用计算机办公自动化、计算机辅助设计、机械制图、专业英语、水轮机及水轮机调节等专业课知识，在设计过程中培养了我独立分析问题及解决问题的综合能力。AbstractThe original designcalculates tentatively the e

4、lectromechanical part of the power station of Caocun according to the firsthand information offered. The design content includes four parts: selecting the type of the hydraulic turbine,the calculation of regulation and guarantyandadjusting the choice of the speed equipment, the design of the au*ilia

5、ry equipment system and the plan of electric part.It is important forthe whole design that selecting the type of hydraulic turbine. According to the firsthand information, tentatively select two kinds of hydraulic turbine types, there are 20 schemes in all waiting to be selected. Iselect 3 more e*ce

6、llent schemes according to the model prehensive characteristic curveand then carry on the calculation of economic technology paring and average efficiency, at last I select the optimum scheme. The hydraulic turbine type of the optimum scheme is HL260/D74, Two units. The diameter of the runner is 4.1

7、m, rotational speed is 136.4r/min and the efficiency on average is 90.4%. Count the main size of the rivers passing in and out way and the main size of the factory building and draw the cross-section system of factory building.At first, the plan requires me to choosethe straight closing time of blad

8、e in the calculation of regulation and guaranty, so Itemporarily choose 7s. It requires me to calculate the operating modes of the designing flood peak and supreme flood peak in swinging full-load and make the corresponding with worth do not e*ceed the value of rules stipulation. This design require

9、sma*=3050% and ma*45%. Since this power station arrangement type is single machine for disposing single pipe, I only calculate a unit for swinging full-load.The servomotor diameter that selected is 600mm, governor is DT150，Oil pressureinstallation isYZ8. Supplementary equipment is calculated respect

10、ively for oil, air and water systems. Water system includes technical water supply, the water supply of fire control, life water supply, the system of overhaul to drain and drain with seepage system. It calculates mainly for the air system of low voltage and the high voltage in factory of air system

11、 and selects corresponding gas tank and air pressor. I should draw a copy of water and air system.Electrical part consists of receiving into system and the main wirings design. The voltage grade of transmittingpower is 220KV, and the line uses two circuits. The wire type of transmitting power is LGJ

12、-240. The main wiring includes side of the generators voltage, transmitting power in the voltage side, nearly district load side and factory use by oneselfin the electric side. Choose short circuit point and calculate short circuit electric current, then choose related electric equipment. The e*it s

13、ide of the generator adopts unit wiring, the type of the main voltage transformer is SSPL1120000/220*, Transmitting power in the voltage side selects the other bridge wiring. Generator voltage applies the overhead wire directly to nearly district load. Check according to the requirement that the vol

14、tage protects. The electric load side using by oneself adopts single bus bar segment wiring. The whole graduation project will use the office automation of the puter synthetically, CAD, mechanical drawing, specialized English, specialized course knowledge including hydraulic turbine and hydraulic tu

15、rbine,etc. It has trained me that analyzing the problem and solving the integration capability of the problem independently in the course of designing.目 录 TOC o 1-2 h z HYPERLINK l _Toc106774623摘要 PAGEREF _Toc106774623 h iHYPERLINK l _Toc106774624Abstract PAGEREF _Toc106774624 h iiHYPERLINK l _Toc10

16、67746251 水轮机的选型设计 PAGEREF _Toc106774625 h 1HYPERLINK l _Toc1067746261.1 水轮机型号选择 PAGEREF _Toc106774626 h 1HYPERLINK l _Toc1067746271.2 原型水轮机主要参数的选择 PAGEREF _Toc106774627 h 2HYPERLINK l _Toc1067746281.3 较优方案选择 PAGEREF _Toc106774628 h 24HYPERLINK l _Toc1067746291.4 技术经济指标计算 PAGEREF _Toc106774629 h 24HY

17、PERLINK l _Toc1067746301.5 最优方案选择28HYPERLINK l _Toc1067746311.6 最优方案的进出流水道计算30HYPERLINK l _Toc1067746321.7 绘制厂房剖面图34HYPERLINK l _Toc1067746332调节保证计算及调速设备的选择41HYPERLINK l _Toc1067746342.1设计水头甩全负荷情况的计算41HYPERLINK l _Toc1067746352.2最大水头甩全负荷情况的计算45HYPERLINK l _Toc1067746362.3调速设备的选择48HYPERLINK l _Toc106

18、7746373辅助设备49HYPERLINK l _Toc1067746383.1气系统49HYPERLINK l _Toc1067746393.2水系统53HYPERLINK l _Toc1067746403.3透平油系统61HYPERLINK l _Toc1067746414 电气局部63HYPERLINK l _Toc1067746424.1 接入系统设计63HYPERLINK l _Toc1067746434.2 电气主接线设计65HYPERLINK l _Toc106774644附图180HYPERLINK l _Toc106774645附表1 PAGEREF _Toc1067746

19、45 h 82HYPERLINK l _Toc106774646附表2 PAGEREF _Toc106774646 h 86HYPERLINK l _Toc106774647附表387HYPERLINK l _Toc106774649参考文献88. 3868m水头150MW水电站水电站原始资料3868m水头150MW水电站水电站3868m水头150MW水电站水电站位于省靖江上，建成后将向等地区供电。电站坝址选在3868m水头150MW水电站上游2.3公里处，该处河段有一窄口，地质条件尚好，适宜建坝。本电站为坝后式，压力钢管长70米，公路从左岸进入厂区。电站装机情况：Hma* (m)Hp (m)

20、Hmin (m)N装机MW利用小时h保证出力MW685538150295060电站下游水位曲线图千年一遇洪水位74.3米 Q=10800米3/秒百年一遇洪水位 72.1米 Q=8700米3/秒年平均气温16，最高温度41，最低温度-7。本电站建成后主要承当峰荷，有调相任务。本站将在距电站80公里处的变电所接入系统,并且向3868m水头150MW水电站供电1500千瓦。电力系统接线图如下 3868m水头150MW水电站水电站电力系统图发变电站名称台数单台容量MVA短路电流百分数U-%U-%U-%皖西水电站群26010.5变16010.5舒城变2120121216火电站236014龙山变21201

21、0.5176变212010.5176马变26010.5176变16010.51763868m水头150MW水电站水电站位于省靖江上，电站建成后将向等地区供电。3868m水头150MW水电站水电站，坝址选在3868m水头150MW水电站上游2.3公里处，该处河段有一窄口，地质条件尚好，适宜建坝。年利用小时数为2500小时，保证出力6万千瓦。本电站方案：Hma*=68m，H平均=55m，Hmin=38m，N装机=15万千瓦。下游特征洪水位如下：千年一遇洪水尾水位 74.3米万年一遇洪水尾水位 72.1米本地区年平均气温16,最高温度41，电站建成后主要承当峰荷，有调相任务，将在距电站80公里处的变

22、电所接入系统，并向3868m水头150MW水电站供电1500千瓦。1 水轮机的选型设计1.1 水轮机型号选择1.1.1 水轮机型式的选择根据原始资料，该水电站的水头围为3868m，适合此水头围水轮机的类型有斜流式和混流式。又根据混流式水轮机的优点：1比转速围广，适用水头围广，可适用30700m；2构造简单，价格低；3装有尾水管，可减少转轮出口水流损失。应选择混流式水轮机。1.1.2 比转速的选择水轮机的设计水头估算为Hr=0.95Hp=0.9555m=52.25m。按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系，水轮机的为因此，选择在260左右的水轮机为宜。在水轮机型谱中有HL260/A244

23、和HL260/D74可供选择。此电站水头围不完全在以上两种型号所提供的推荐使用水头，但是后者水轮机模型最高效率比前者高一个百分点，最优效率区较宽广。但是也无法断言哪个型号更适宜，所以两个型号都选，进展计算。根据本电站水头变化围(H=3868m)查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编第2页1.1.3 单机容量表11 单机容量计算表台数单机容量/万千瓦27.53543.751.2 原型水轮机主要参数的选择按电站建成后,在电力系统的作用和供电方式,初步拟定为2台,3台,4台三种方案进展比拟。1.2.1 HL260/A244其主要参数如下：模型转轮直径D1=35cm,流道尺寸b0=0.315,z1=13,

24、D0=1.16,z0=24；最优工况n10=80r/min,Q10=1.08m3/s,=91.7%,ns0=249m*kw,=0.12;限制工况Q1=1.275m3/s,=86.5%,ns=263( m*kw),=0.15。据本电站水头变化围(H=3868m)查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编第2页一、二台1、计算转轮直径水轮机额定出力：式中：发电机效率,取0.98； 机组的单机容量KW。取最优单位转速n110=80r/min与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，Q11r=1.275m3/s，对应的模型效率m=0.865，暂取效率修正值=0.03，则设计工况原型水轮机效率=m+=0.

25、895按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值4.1m和4.5m之间。按四分之一选择法，则转轮直径两者都取。2、计算原型水轮机的效率1、当D1=4.5m时=ma*-M0=0.950-0.917=0.033设计工况原型水轮机效率=m+=0.865+0.033=0.8983、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于125 r/min和136.4min之间，按四分之一选择法，所以两者都取。4、转轮轴向水推力的计算：根据HL260/A244转轮资料查得系数Kt=0.340.41，本电站转轮直径大，但水中有一定含沙量，选Kt=0.38。5、飞逸转速的计算：数据来源于8，下同当n=136.4r/min

26、时，由n10=84.91r/min和Q10=1.136m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/ A244得设计工况点的导叶开度a0M=25mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=157r/min。则：。同理，当n=125r/min时，6、设计工况下的单位流速：1、当n=136.4r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当n=125r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当D1=4.1m时=ma*-M0=0.951-0.917=0.034=m+=0.86

27、5+0.034=0.8993、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于136.4 r/min和150min之间，所以两者都取。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=136.4r/min时，由n10=77.37r/min和Q10=1.37m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/A244得设计工况点的导叶开度a0M=17.5mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=138r/min。当n=150r/min时，6、设计工况下的单位流量:1当n=136.4r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当n=150r/min时7、

28、水轮机设计流量的计算:8 计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速二、三台1、计算转轮直径由水轮机325页可知：水轮机额定出力：上式中：发电机效率,取0.98； 机组的单机容量KW。计算值处于标准值3.8m和3.3m之间，采用四分之一选择法，所以取=3.8m和D1=3.3都取。当D1=3.8m时2、计算原型水轮机的效率=ma*-M0=0.948-0.917=0.031=m+=0.865+0.031=0.8963、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于150 r/min和166.7min之间，所以两者都取。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=150r/min时，由n1

29、0=78.86r/min和Q10=1.065m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/A244得设计工况点的导叶开度a0M=21.5mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=154r/min。当n=166.7r/min时，6、设计工况下的单位流量：1、当n=150r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当n=166.7r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速当D1=3.3m时(2)计算原型水轮机的效率=ma*-M0=0.947-0.917=0.03=m+=0.

30、865+0.03=0.8953、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于166.7 r/min和187.5min之间，所以两者都取。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=187.5r/min时，由n10=85.6r/min和Q10=1.411m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/A244得设计工况点的导叶开度a0M=21.5mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=154r/min。当n=166.7r/min时，6、设计工况下的单位流量：1、当n=187.5r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当n=166.7

31、r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速三、四台1、计算转轮直径由水轮机325页可知：水轮机额定出力：上式中：发电机效率,取0.98； 机组的单机容量KW。计算值处于标准值3.0m和3.3m之间，由四分之一选择法选3.0m。当D1=3.0m时2、计算原型水轮机的效率=ma*-M0=0.945-0.917=0.03=m+=0.865+0.03=0.8953、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于187.5 r/min和214.3min之间，所以两者都取。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=187.5r/min时，由n10=77

32、.82r/min和Q10=1.282m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/A244得设计工况点的导叶开度a0M=21.4mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=153r/min。当n=187.5r/min时，6、设计工况下的单位流量：1、当n=187.5r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当n=214.3r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速四、各方案列表如下：表12 各方案主要参数表台数转轮直径D1(m)转速n(r/min)n11min(r/mi

33、n)n11a(r/min)n11ma*(r/min)Q11rm3/s24.5136.474.4382.7699.571.26824.512568.2175.8591.251.2724.1136.467.8275.490.720.97524.1 15074.5882.9399.770.99333.815069.1276.8692.471.14733.8166.776.8285.42102.761.13133.3187.575.0383.43100.371.41133.3166.766.7174.1889.241.41143.0187.568.2175.85100.31.15243.0214.37

34、7.9686.69100.371.1291.2.2 HL260/D74其主要参数如下：模型转轮直径D1=35cm,流道尺寸b0=0.28,z1=14,D0=1.16,z0=24。最优工况n10=79r/min,Q10=1.08m3/s,=92.7%,ns0=247m*kw,=0.123;限制工况Q1=1.247m3/s,=89.4%,ns=261( m*kw),=0.143。据本电站水头变化围(H=3868m)查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编第2页一、二台1、计算转轮直径水轮机额定出力：式中：发电机效率,取0.98； 机组的单机容量KW。取最优单位转速n110=79r/min与出力限制线交点

35、的单位流量为设计工况点单位流量，Q11r=1.247m3/s，对应的模型效率m=0.894，暂取效率修正值=0.03，则设计工况原型水轮机效率=m+=0.924按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值4.1和4.5m之间。按四分之一选择法，则转轮直径两者都取。2、计算原型水轮机的效率1、当D1=4.5m时=ma*-M0=0.956-0.917=0.029设计工况原型水轮机效率=m+=0.894+0.029=0.9233、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于125 r/min和136.4min之间，按四分之一选择法，所以两者都取。4、转轮轴向水推力的计算：根据HL260/D44转轮资料查

36、得系数Kt=0.36。5、飞逸转速的计算：当n=136.4r/min时，由n10=84.91r/min和Q10=1.247m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/D74得设计工况点的导叶开度a0M=25mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=144r/min。当n=125r/min时，6、设计工况下的单位流速：1、当n=136.4r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当n=125r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速2、当D1=4.1m时=ma*-M0

37、=0.955-0.927=0.028=m+=0.894+0.028=0.9223、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于136.4r/min和150min之间，都选。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=136.4时，由n10=77.37r/min和Q10=1.247m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/D74得设计工况点的导叶开度a0M=28mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=146.5r/min。当n=150时，同理可得6、设计工况下的单位流量:1、当n=136.4r/min时=7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转

38、速2、当n=150r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速二、三台1、计算转轮直径由水轮机325页可知：水轮机额定出力：上式中：发电机效率,取0.98； 机组的单机容量KW。计算值处于标准值3.3m和3.8m之间，两者都取。当D1=3.8m时2、计算原型水轮机的效率=ma*-M0=0.955-0.927=0.027=m+=0.894+0.028=0.9213、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于150 r/min和166.7min之间，两者都选。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=150时，由n10=78.86r/min和

39、Q10=1.04m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/D74得设计工况点的导叶开度a0M=21mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=143r/min。当n=166.7时，同理可得当n=150r/min时6、设计工况下的单位流量:7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速当n=166.7r/min时6、设计工况下的单位流量:7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速当D1=3.3m时2、计算原型水轮机的效率=ma*-M0=0.955-0.927=0.026=m+=0.894+0.028

40、=0.923、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于166.7 r/min和187.5r/min之间，两者都选。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=187.5时，由n10=85.6r/min和Q10=1.37m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/D74得设计工况点的导叶开度a0M=31mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=148.4r/min。当n=166.7时，同理可得当n=187.5r/min时6、设计工况下的单位流量:7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速当n=166.7r/min时6、设计工况下的单位流量:7、

41、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速三、四台1、计算转轮直径由水轮机325页可知：水轮机额定出力：上式中：发电机效率,取0.98； 机组的单机容量KW。计算值处于标准值2.75m和3.0m之间，由四分之一选择法选3.0m。当D1=3.0m时2、计算原型水轮机的效率=ma*-M0=0.952-0.927=0.025=m+=0.894+0.025=0.9193、同步转速的选择，所以可以不考虑，。此值介于187.5 r/min和214.3min之间，所以两者都取。4、转轮轴向水推力:5、飞逸转速:当n=187.5r/min时，由n10=76.10r/

42、min和Q10=1.125m3/s查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/D74得设计工况点的导叶开度a0M=23mm，由35页飞逸特性曲线查得n1p=143r/min。当n=214.3r/min时，6、设计工况下的单位流量：当n=187.5r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速当n=214.3r/min时7、水轮机设计流量的计算:8、计算水轮机的运行围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速四、各方案列表如下表13 各方案主要参数表台数转轮直径D1(m)转速n(r/min)n11min(r/min)n11a(r/min)

43、n11ma*(r/min)Q11rm3/s24.5136.474.4 82.899.61.1124.512568.2175.891.21.1124.115074.682.999.81.3324.1136.467.875.490.71.3333.3166.766.774.289.21.3733.3187.57593.4100.41.3733.8166.776.885.4102.81.0433.815069.176.892.51.0443187.568.275.891.21.2543214.37886.7104.31.251.3较优方案选择1.3.1 初选较优方案在模型综合特性曲线上画出n11mi

44、n、n11a、n11ma*三条线，按照以下原则选出较优方案。原则：1、Ha对应的n11a 是否穿过了高效率区的中性点，即计算值n11a应与模型最优单位转速n110较接近。2、n11minn11ma*的围应该包括水轮机的最优效率区，而且包含的高效率区的面积要大。3、尽可能使计算值Q11r接近出力限制线上的数值或推荐使用值。所列较优方案如下：方案一： 2/4.1m/136.4rpminHL260/D74方案二：2/4.5m/125rpminHL260/D74方案三：4/3m/187.5rpminHL260/D741.4技术经济指标计算1.4.1 动能经济指标根据运转特性曲线，求各方案的平均效率。1

45、、绘制水轮机运转特性曲线等效率曲线的绘制：在水轮机工作水头围HminHma*取4个水头值，计算各水头对应的单位转速N11，以各N11值在模型综合特性曲线上作水平线与其等效率线相交得一系列交点，根据交点处的Q11和m计算出原型水轮机的效率和出力P具体结果见附表1。然后对每个水头值作等效率曲线。在曲线=fP上过*效率值水平线与曲线相交，记下各点P、H值。将各点的H、P值绘在坐标图上，将各点连成光滑曲线，即为*的效率值。绘制出力限制线。在HrHma*之间，是一条P=Pr的直线。在HminHr之间出力限制线一般由模型综合特性曲线的95%出力限制线换算而得。各方案的曲线见附图1。2、根据所绘制的运转特性

46、曲线计算各方案的平均效率利用面积法求各方案的平均效率式中1、2为特性曲线上相邻等效率线上的效率值，A为两相邻效率线之间的面积。具体结果见附表2。1.4.2 机电设备投资和耗钢量一、水力机械局部A 、水轮机水轮机总重量指不包括调速器、油压装置和其他辅助设备的水轮机整体重量。由水力机械139页图255，曲线2混流式焊接蜗壳或H150m。估算各种方案的水轮机的重量:方案一,Z=2台,D1=4.1m,G=340t,总重3402=680t,总价6803.5=2380万元；方案二,Z=2台,D1=4.5m,G=380t,总重3802=760t,总价7603.5=2660万元；方案三,Z=4台,D1=3m,

47、G=167t,总重1674=668t,总价6683.5=2338万元；B、调速器按一台80万元来考虑，故各方案总价估算如下：方案一总价302=60万元方案二总价302=60万元方案三总价304=120万元C、起重设备 起重机的重量由原始资料P59页查得的系数乘以装机容量，然后乘以单价得到投资，计算过程如下：方案一系数7.24kg/kva=72.4吨/万千伏安 重量 总价=638.822.2=1405.404万元方案二 系数7.52kg/kva=75.2吨/万千伏安 重量 总价=663.532.2=1459.766万元方案三 系数5.9kg/kva=59吨/万千伏安 重量 总价=572.638万

48、元D、辅助设备局部辅助设备投资=k%水轮机+调速器查原始资料汇编59页可得各方案的k值：估算分别为：方案一Pg=7.5万KW k=4.2% 总价为：4.2%2380+60=102.48万元方案二 Pg=7.5万KW k=4.2%总价为：4.2%2660+60=114.24万元方案三 Pg=3.75万KW k=5.4% 总价为：5.4%2338+120=132.732万元E 、设备安装运行费安装设备运输费=%设备总价查原始资料汇编可得各方案的值，故有：方案一：总价为：8.2%2380+60+1405.404+102.48=323.73万元方案二：总价为：8.2%2660+60+1459.766+

49、114.24=352.11万元方案三：总价为：8.7%2338+120+572.638+132.732=275.21万元二、电气局部A 、水轮发电机查电气一次P183t计算，上式中： KG估算系数，悬式机组围为810，伞式机组79，水冷取6.57； Nn额定转速r/min；Sn视在功率KW； GF发电机重量t。当发电机额定转速大于150r/min时，采用悬式机组KG =9；当发电机额定转速小于150 r/min时，采用伞式机组KG =79。估算各方案发电机的重量：方案一 Nn=136.4r/min,Pr=76531KW，查水力机械cos=0.85则：总重：G总=2GF=2606.49=1212

50、.98t 总价为1212.9824851.92(万元)方案二 Nn=125r/min,Pr=76531 KW， cos=0.85，则：总重：G总=2GF=1285.66t总价为1285.6625142.64(万元)方案三 Nn=187.5r/min,Pr=38265KW，查水力机械cos=0.85则：总重：G总=4GF=1390.68t 总价为1390.6845562.72(万元)B、变压器电气一次217页图526铝线变压器容量与重量的关系曲线，220KV双线圈。方案一 SF=150/2*0.85=88.24MVA,Z=2台总重：1102=220t 总价为：2205=1100万元方案二 SF=

51、150/2*0.85=88.24MVA Z=2台总重：1102=220t 总价为：2205=1100万元方案三 SF=150/4*0.85=44.12MVA,Z=4台总重：744=296t 总价为：2965=1480万元C、开关设备根据动力设备手册表10-21推荐值，在初步设计时开关单价按100万元/台计算，每台机组设有一台开关，由此计算各方案开关设备投资如下：方案一总价54=20万元方案二总价54=20万元方案三总价58=40万元D、电气自动化设备根据设计任务书第2页所述，估算时以发电机、变压器和开关设备总价的10%计算。计算结果如下：方案一总价为：10%2380+1100+20 =597.

52、192万元方案二总价为：10%2660+1100+20=626.264万元方案三总价为：10%2338+1480+40 =708.272万元E、电气局部运输费根据设计任务书第2页所述，估算时以发电机、变压器。开关设备总价和电气自动化设备的%计算方案一总价为：8.2%2380+1100+20+597.192 =538.67万元方案二总价为：8.2%2660+1100+20+626.264=564.89万元方案三总价为：8.7%2338+1480+40+708.272 =677.82万元1.5最优方案选择1.5.1 水力机械投资估算表方案一二三水轮机单重吨/台340380167水轮机总重吨6807

53、60668水轮机单价万元/吨3.53.53.5水轮机总价万元238026602338调速器单价万元/台303030调速器总价万元6060120起重机重量吨638.82663.53260.29起重机单价万元/吨2.22.22.2起重机总价万元1405.4041459.766572.639辅助设备投资万元102.48114.24132.732安装运输费万元323.73352.11275.21总投资万元4271.6144646.1163438.581总耗钢量吨1318.821423.53928.29单位千瓦投资元/千瓦284.77309.74229.24单位千瓦耗钢量公斤/千瓦8.799.496.1

54、91.5.2 电气局部投资估算表方案发电机单重(吨/台)606.49642.83347.67发电机总重(吨)1212.981285.661390.68发电机单价(万元/吨)444发电机总价(万元)4851.925142.645562.72变压器和开关总价(万元)112011201520自动化设备总价(万元)597.192626.264708.272设备安装运输费(万元)583.67564.89677.82总计(万元)7107.782 7453.794 8468.812 单位千瓦投资(元/千瓦)473.85 496.92 564.59 单位千瓦耗钢量(公斤/千瓦)8.08 8.57 9.27 1

55、.5.3 最优方案的选择水轮机方案比拟综合表最大水头Hma*(米)686868最小水头Hmin(米)383838平均水头Hp(米)555555装机容量Ny(万千瓦)151515水轮机型号HL260/D74HL260/D74HL260/D74单机容量N(千瓦)7.57.53.75机组台数224转轮直径D1(米)4.14.53机组转数(转/分)136.4125187.5计算水头(米)52.2552.2552.25水轮机平均效率90.4%89.4%90.1%模型最高效率时的n1808079总投资(万元)11297.39612099.9111907.393单位千瓦投资(元/千瓦)751.96806.6

56、6793.83总耗钢量(吨)2531.82709.192318.97单位千瓦耗钢量(吨/千瓦)0.0170.0180.015比拟结果最优由以上表格可知，方案的投资最小，单位千瓦投资最小，耗钢量也是距中，平均效率最高，故采用方案作为最优方案。1.5.4 最优方案吸出高度的计算设计水头，设计水头对应的单位转速 n11r=77.82r/min与出力限制线则由试算结果，由水轮机60页，设计尾水位的水轮机过流量在电站装机台数为1台或2台时，水轮机过流量取一台水轮机50%的额定流量。查原始资料P34页图下游水位与流量关系曲线得其中，水轮机安装位置的海拔高程，初始计算中可取为下游平均水位的海拔高程；模型空化

57、系数，从该型号水轮机的模型综合特性曲线中查取；水轮机的空化平安系数，对于混流式水轮机查水轮机58页表43取1.15。1.6最优方案的进出流水道计算1.6.1 转轮的计算 图11 转轮流道单线图如下图，由原始资料汇编70页可查HL260/D74转轮流道单线图尺寸，按照相似计算得具体尺寸如下：表17 转轮流道主要尺寸表D1D2D3D4D5b0h31.01.0861.160.7720.4010.280.5094.14.45264.7563.16251.64411.1482.08691.6.2 蜗壳计算1、蜗壳型式、断面形状和包角确实定由于本站应用水头为：3868m140m,大中型水轮机的蜗壳，当最大

58、工作水头在40米以上时用钢板焊接蜗壳，尺寸较大的中低水头混流式水轮机一般都应用钢板焊接构造，故采用钢板焊接蜗壳。蜗壳断面为圆形，当蜗壳尾部用圆断面不能和座环蝶形边相连接时，采用椭圆形断面。金属蜗壳由于其过流量较小，允许的流速较大，因此其外形尺寸对厂房造价影响小，为了获得良好的水力性能以及考虑到其构造和加工工艺条件的限制，一般采用蜗壳的包角为0=345度。2、座环确实定与金属连接的座环有两种：一种是带蝶形边座环；一种是无蝶形边座环。我们采用带蝶形边座环，其锥角为55度。为了排除混流式水轮机顶盖上部的积水，一般在座环的几个固定导叶设有排水管。其有关尺寸见下表17,查水力机械286页表2-16：表1

59、8 座环主要尺寸表名称Ra(m)Rb(m)K(m)R(m)座环参数6.35.450.150.35Ra： 固定导叶外切圆半径；Rb：固定导叶切圆半径。3、蜗壳参数计算蜗壳包角进口断面流量进口断面流速V0=0.93=6.72m/sK=0.93水轮机93页546；进口断面半径进口断面中心距上式中 : h=查水电站动力设备P22页由进口断面尺寸求出蜗壳系数和蜗壳常数进口断面外径5、圆断面计算，具体计算见附表36、椭圆断面的计算当1.4D1=1.44.1=5.74m出口扩散段通常均采用矩形断面，出口宽度B5一般与肘管出口宽度相等。顶板仰角a=100130，底板一般呈水平，必要时允许上翘，翘角在60120

60、，低比速水轮机可取上限。1.7绘制厂房剖面图1.7.1 水轮发电机外形尺寸计算1、确定主要尺寸原始数据： 有功功率 视在功率 额定转速 飞逸转速额定功率因数cos额定频率1极距cm确实定合理地选择 Di在于合理地选择，对于三相50水轮发电机，每极容量与极距有如下近似关系，查电气一次178页得：Sn额定视在功率;2p磁极个数。上式中: P可从水轮机p157查得为22K1为系数8.310.7大容量、高速的取上限，取9。2定子铁芯径确实定定子铁芯径3定子铁芯长度lt(cm)的计算上式中：C发电机利用系数，,k系数1.58-1.95，取1.8,采用半伞式。4定子铁芯外经由于，所以2、外形尺寸查动力设备