水轮机计算.docx
- 文档编号:25425373
- 上传时间:2023-06-08
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:125.50KB
水轮机计算.docx
《水轮机计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水轮机计算.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
水轮机计算
水电站作业水轮机型号及主要参数的选择:
已知某水电站最大水头Hmax=245m,加权平均水头Hav=242.5m,设计水头
Hr=240m,最小水头Hmin=235m,水轮机的额定出力为12500kw,水电站的海拔高程为2030m,最大允许吸出高
Hs>-4.0m。
要求:
1、选择两种机型(HL120-38,
HL100-40进行选择。
2、对选择的机型进一步绘制其运转特性曲线,
(一)水轮机型号的选择
根据题目条件已知要用HL120-38和HL100-40型水轮机进行选择,对比计算分别如下:
(二)水轮机主要参数的计算
HL120-38型水轮机方案主要参数的计算
1、转轮直径的计算
式中:
Nr=12500kW;
Hr=240m;
Qi=380L/s=0.38m3/s
同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率M=88.4%,由此可初步假定水轮
机在该工况的效率为90.4%
将以上各值代入上式得
选用与之接近而偏大的标准直径D,=1.00m。
2、效率修正值的计算
由附表一查得水轮机模型在最优工况下的Mmax=90.5%,模型转轮直径D1M=0.38m,则
原型水轮机的最高效率max可依下式计算,即
=1-(1-0.905)50.935=93.5%
考虑到制造工艺水平的情况取=1%;由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基
本相似,故认为;2=0,则效率修正值厶为:
二max-Mmax-1=0.935〜0.905〜0.01=0.02
由此求出水轮机在限制工况的效率为:
二m•厶=0.884•0.02=0.904(与原来假定的数值相同)
3、转速的计算
n二巴巴
D1
所以n1可以忽略不计,则以n10=62.5代入上式得:
n=^5^5=973.3r/min
1.0
选用与之接近而偏大的标准同步转速n-1000r/min。
4、工作范围的验算
在选定的D1=1.00m、n=1000r/min的情况下,水轮机的Qmax和各种特征水头下相
应的m值分别为:
Nr125003
Qlmax
「2彷0.37^:
:
0.38m3/s
2g9.8仆12汇24032X0.904
9.81D1Hr2
Qmax=Q1maxD12^,H?
=0.3791.02、、240=5.87m3/s
对0|值:
在设计水头Hr=240m时
在最大水头Hmax=245m时
在最小水头Hmin=235m时
在HL120型水轮机的模型综合特性曲线图上,分别画出Q1max=379L/s,
n1min=63.9r/min和n1max=65.2r/min的直线,如图所示。
可以看出这些直线所标出
的水轮机相似工作范围(阴影部分)基本上包括了特性曲线的高效率区,所以对选定的
直径D1=1.00m、n=1000r/min还是比较满意的。
但还需和HL100方案作比较。
5、水轮机吸出高Hs的计算
有水轮机的设计工况(n1r=64.5r/min,Qmax=379)在图上可查得相应的汽蚀系数
二-0.064;由设计水头Hr=240m,在2-16图上查得-0.009,则可求得水轮机
的吸出高为:
V”2030
Hs=10.0=10.0(0.0640.009)240--9.8m—10m
900900
HL100--40型水轮机方案主要参数的计算
1、转轮直径的计算
—N^y-
\9.81Q1H2
式中:
Nr=12500kW;
Hr=240m;
'3
Q1二305L/s二0.305m/s
同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率M=86.5%,由此可初步假定水轮
机在该工况的效率为88.9%将以上各值代入上式得
=1.12m
/12500
:
9.810.305240320.889
选用与之接近而偏大的标准直径D,=1.2m。
2、效率修正值的计算
由附表一查得水轮机模型在最优工况下的Mmax=90.5%,模型转轮直径D1M=0.4m,则
原型水轮机的最高效率max可依下式计算,即
max=1-(1-Mmax)5'
\D1
[0"4
=1-(1-0.905)50.939二93.9%
考虑到制造工艺水平的情况取
;1=1%;由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基
本相似,故认为;2=0,则效率修正值厶为:
=max-Mmax-V=0.939-0.905-0.01=0.024
由此求出水轮机在限制工况的效率为:
二MEH:
-0.865*0.024=0.889(与原来假定的数值相同)
3、转速的计算
Di
1.2
4、工作范围的验算
在选定的=1.2m、n=1000r/min的情况下,水轮机的Q1max和各种特征水头下相
应的n1值分别为:
2丽0.268:
:
:
0.305m3/s
9.811.222400.889
则水轮机的最大引用流量Qmax为:
max
Qmax=Q1maxD二H?
=0.2681.22240=5.98m3/s
对n1值:
在设计水头Hr二240m时
Q1max二268L/S,
在HL100型水轮机的模型综合特性曲线图上,分别画出
n1min=76.7r/min和n1max二78.3r/min的直线,如图所示。
可以看出这些直线所标出
的水轮机相似工作范围(阴影部分)基本上包括了特性曲线的高效率区,所以对选定的
直径D1=1.2m、n=1000r/min还是比较满意的。
但还需和HL120方案作比较。
10
■X
IfiO
5、水轮机吸出高Hs的计算
有水轮机的设计工况(n1r=77.5r/min,Qmax=268)在图上可查得相应的汽蚀系数
二=0.042由设计水头Hr=240m,在2-16图上查得厶二=0.009,则可求得水轮机的
吸出高为:
可A2030
Hs=10.0(;「:
;「)H=10.0(0.0420.009)240二-4.5m-10m
900900
水轮机方案的分析比较
为了方便比较,现将两种方案的有关参数列于下表中
序号
项目
HL120
HL100
1
推存使用的水头范围(m)
180~250
230~320
2
最优单位转速n;0(r/min)
62.5
61.5
3
模型转轮
最优单位流量Q10(L/s)
320
225
4
参数
限制工况单位流量Q1max(L/s)
380
305
5
最咼效率耳mmax(%)
90.5
90.5
6
设计工况汽蚀系数a
0.064
0.042
7
工作水头范围(m)
235~245
235~245
8
转轮直径D1(m)
1.0
1.2
9
转速n(r/min)
1000
1000
10
原型水轮机参数
最咼效率nmax(%)
93.5
93.9
11
额定出力Nr(kW)
12500
12500
12
最大引用流量Q^ax(m/s)
5.87
5.98
13
吸出高度Hs
—9.8
—4.5
从上表中看出,两种不同的机型方案在同样水头下同时满足额定出力的情况,HL120与
HL100相比较来看,HL100它具有效率高工作范围好、汽蚀系数小等优点,这可以提高水电站的年发电量和减小厂房的开挖量。
而HL120的优点仅表现在水轮机有较小的转轮
直径,可以选用较小尺寸的发电机节省水电站投资。
由此可选择HL100型水轮机。
1、基本资料
转轮的型式
转轮的直径和转速
特征水头
水轮机的额定出力
水轮机安装处的海拔高程
HL100-40型水轮机运转特性曲线的绘制
HL100-40
U=1.2m、额定转速n=800r/min
Hmax二245m、Hr=240m、Hmin二235m
Nr=12500kW
'、=2030m
由于水电站的水头变化范围较小,现取4个水头,即Hmax=245m、H=243m、
ITlaX
Hr=240m、Hmin=235m,按以上所述方法及例题中有关的数据,列表分别进行计算,
HL100型水轮机等效率曲线计算表格
Hmax=245(m)
H=243(m)
-nDj
1000灯.2,.、
/R//rminx
n0
1000x1.2
=77.0(r/min)
1JHmax>/245
——/ii111ly
5
V243
N=54.172HQ;(MW)
N=53.51Q;(MW)
5(%)
Q;(m3/s)
□(%)
N(MW)
nM(%)
Q;(m3/s)
□(%)
N(MW)
78
0.175
80.4
7.6
78
0.177
80.4
7.6
80
0.191
82.4
8.5
80
0.194
82.4
8.6
82
0.218
84.4
10.0
82
0.224
84.4
10.1
82
0.265
84.4
12.1
82
0.262
84.4
11.8
80
0.278
82.4
12.4
80
0.276
82.4
12.2
78
0.294
80.4
12.8
78
0.292
80.4
12.6
5%B力限制线上的点
78.2
0.292
80.6
12.7
78
0.291
80.4
12.5
Hr=240(m)
Hmin=235(m)
nD1
1000心.2
nD100^1.2…
n_1
—77mni
1
/QQ//if\
11尺
V240
111/丨丨1II1丿
□t~
JH
+iiiiiiiymin眉
N=52.523HQ;(MW)
N=50.89HQ;(MW)
\(%)
Q1(m3/s)
叫%)
N(MW)
\(%)
Q;(m3/s)
n(%)
N(MW)
78
0.183
80.4
7.7
78
0.194
80.4
7.9
80
0.203
82.4
8.8
80
0.224
82.4
9.4
80
0.27
82.4
11.7
80
0.256
82.4
10.7
78
0.287
80.4
12.1
78
0.278
80.4
11.4
5%B力限制线上的点
77.7
0.291
80.1
12.2
76
0.29
78.4
11.6
3、等吸出高曲线的计算
HL100型水轮机等吸出高曲线计算表格
H(m)
1
n-i(r/min)
CT
Qi(m3/s)
N(MW)
a+Ac
(坊+Act)H
Hs(m)
0.02
0.216
9.95
0.029
7.105
0.641
0.025
0.225
10.4
0.034
8.33
-0.59
0.03
0.232
10.75
0.039
9.555
-1.81
245
76.7
0.035
0.257
11.85
0.044
10.78
-3.04
0.045
0.27
12.2
0.054
13.23
-5.49
0.055
0.276
12.35
0.064
15.68
-7.94
0.021
0.215:
9.7
0.029
7.0471
0.70:
0.025
0.225
10.15
0.034
8.262
-0.52
0.03
0.232
10.5
0.039
9.477
-1.73
243
77
0.035
0.257
11.65
0.044
10.692
-2.95
0.045
0.27
12.05
0.054
13.122
-5.38
0.055
0.276
12.2
0.064
15.552
-7.81
0.02
0.213
9.3
0.029
6.96
0.78
0.025
0.224
9.85
0.034
8.16
-0.42
0.03
0.23
10.1
0.039
9.36
-1.62
240
77.5
0.035
0.257
11.3
0.044
10.56
-2.82
0.045
0.269
11.65
0.054
12.96
-5.22
0.055
0.276
11.85
0.064
15.36
-7.62
0.02
0.208
8.7
0.029
6.815
0.93
0.025
0.222
9.3
0.034
7.99
-0.25
0.03
0.229
9.6
0.039
9.165
-1.42
235
78.3
0.035
0.256
10.7
0.044
10.34
-2.60
0.045
0.269
11.15
0.054
12.69
-4.95
0.055
0.276
11.35
0.064
15.04
-7.30
2、绘制水轮机运转特性曲线
由表中的数据可绘制出水轮机的工作特性曲线。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水轮机 计算