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1第一章绪论2一、水轮机选型设计的内容及基本资料2二、选型设计的要求3三、实验任务3第二章水能计算4一、水能计算步骤4二、绘制各种用到的曲线5第三章方案拟定8一、方案一8二、方案二8三、方案三8四、方案四9第四章水轮机型号的选择以及参数计算10一、水轮机型号选择10二、单机容量4000Kw水轮机基本参数计算10三、水轮机设计流量rQ的计算11四、几何吸出高sH的计算11五、验算水轮机工作范围的计算13六、单机容量2000KW水轮机基本参数计算14七、水轮机设计流量rQ的计算15八、几何吸出高sH的计算15九、验算水轮机工作范围的计算16第五章绘制运转特性曲线18一、等效率线得绘制18二、出力限制线的绘制18三、等吸出高度线得绘制192第一章绪论水轮机选型设计是水电站设计中的一项重要工作。它不仅包括水轮机型号的选择和有关参数的确定，还应认真分析与选型设计有关的各种因素，如水轮发电机的制造、安装、运输、运行维护，电力用户的要求以及水电站枢纽布置、土建施工、工期安排等。因此，在选型设计过程中应广泛征集水工、机电和施工等多方面的意见，列出可能的待选方案，进行各方案之间的动能经济比较和综合分析，力求选出技术上先进可靠、经济上合理的水轮机。一、水轮机选型设计的内容及基本资料1．水轮机选型设计的内容（1）确定单机容量及机组台数；（2）确定机型和装置形式；（3）确定水轮机的功率、转轮直径、同步转速、吸出高度及安装高程，轴向水推力飞逸转速等参数。对于冲击式水轮机，还包括确定射流直径与喷嘴数等；（4）绘制水轮机的运转综合特性曲线；2．水轮机选型设计所必需的基本资料。水轮机的型式及参数的选择是否合理，是否与电站建成后的实际相吻合，在很大程度上取决于以原始资料的调查、汇集和校核。初步设计时，通常应具备上述的基本资料。（1）枢纽资料：包括河流的水能总体规划、流域的水文地质、水能开发方式、水库的调节性能、水利枢纽布置、电站类型及厂房条件、上下游综合利用的要求，工程的施工方式和规划等情况，本次设计中，给出了某河流19年的水文资料。（2）电站的形式拟建电站为引水式电站，而且已知站址的海拔高度为450m。（3）水轮机设备产品技术资料：包括国内外水轮机型谱、产品规范及其特性；同类水电站的水轮机参数与运行经验等。（4）水轮机的型谱参数，见附表（5）各种水轮机的模型特性曲线，见附表3二、选型设计的要求（1）利用计算机绘制各种曲线。（2）需要有设计说明书，而且要标明设计的步骤，计算时用到的公式，以及设计中参考的文献需要另外加以说明。三、实验任务（1）水能计算（2）做出各种用到的曲线。（3）方案拟定，并进行比较分析，选择合适的方案（4）机型的选择，包括水轮机的形式以及转轮的型号。（5）水轮机参数计算（6）绘制运转特性曲线4第二章水能计算一、水能计算步骤已知日平均流量Q（m），19年的累积天数（天）1.某一流量年平均天数的计算年平均天数等于19年的累积天数除以19.2.某一流量出现的频率的计算某一流量出现的频率是等于流量年平均天数除以366.3.净水头的计算净水头是等于压力前池的水位高程减去尾水位高程减去水头损失所得。4.水轮机的装机容量水轮机的装机容量Ni=8.2xQixHi净.5.出力差的计算出力差ΔNi=8.2x(Qi-Qi-1)xHi净6.电量差的计算电量差等于对于流量年出现天数乘以出力差，再乘以24，而后除以1000.7.年发电量的计算Wi=ΔWi+ΔWi-1'。8.年利用小时数hi=Wi/Ni9.水轮机容量的计算水轮机的容量是等于装机容量除以0.95.10.计算成果如表一所示。11.对表一数据进行分析，可知最大水头为Hmax=87.61，最小水头Hmin=86.37，加权平均水头Hav=87.358。5二、绘制各种用到的曲线1.根据水能计算表中年利用小时数以及装机容量两列绘制如下图一所示。2.装机容量与流量的关系曲线绘制根据水能计算表中的装机容量与流量两列，绘制如图二所示曲线。图一装机容量与年利用小时数关系曲线0300060009000120000100002000030000400005000060000装机容量年利用小时数63.利用水能计算表中年发电量以及流量两列绘制如图三的曲线图三流量与年发电量05001000150020000.001.002.003.004.005.00流量年发电量7表一某河流19年水文计算成果表序号日平均流量Q（m）19年的累积天数（天）年平均天数频率压力前池的水位高程（m）尾水位高程（m）水头损失（m）净水头（m）装机容量（kW）出力差（kW）电量差（万kW*h）年发电量（万kW*h）装机年利用小时数（h）水轮机的容量（kW）200.146939365.2110.9978523.68435.270.8087.61100.5760.0000.00088.1568765.053105.870190.706910363.6840.9937523.68435.400.8087.48502.135401.708350.628438.7838738.352528.563181.416515342.8950.9369523.68435.430.8087.451011.097509.134418.990857.7748483.5971064.313171.766304331.7890.9065523.68435.510.8087.371260.924250.752199.6721057.4468386.2821327.288162.115464287.5790.7857523.68435.540.8087.341511.157250.666173.0071230.4538142.4591590.691152.464956260.8420.7127523.68435.560.8087.321761.419250.608156.8861387.3397876.2591854.125142.824510237.3680.6485523.68435.580.8087.302018.725257.710146.8131534.1527599.6102124.974133.523727196.1580.5360523.68435.620.8087.262518.673500.872235.8001769.9537027.3232651.234124.223294173.3680.4737523.68435.660.8087.223018.161500.643208.3101978.2626554.5283177.011114.932847149.8420.4094523.68435.691.0086.993516.658506.456182.1322160.3946143.3173701.745105.632536133.4740.3647524.18435.721.0087.464037.678502.020160.8162321.2105748.8734250.18896.342230117.3680.3207524.18435.741.0087.444545.831509.076143.3992464.6085421.6904785.08587.042011105.8420.2892524.18435.771.0087.415046.004501.733127.4512592.0595136.8555311.58477.74185697.6840.2669524.18435.781.0087.405547.103501.676117.6142709.6734884.8445839.05668.45171390.1580.2463524.18435.791.0087.396055.253508.785110.0902819.7644656.7236373.95159.15156082.1050.2243524.18435.811.0087.376555.371501.50498.8232918.5864452.2066900.391410.10145476.5260.2091524.18435.831.4086.957201.199677.340124.4023042.9894225.6707580.209314.08105455.4740.1516524.18435.901.4086.8810030.8172835.416377.4983420.4873409.97810558.755235.2041021.5790.0590524.18436.171.4086.6124999.11014999.466776.8144197.3011678.98026314.853170.401749.1580.0250524.18436.411.4086.3749859.67424929.837547.9324745.233951.71852483.8678第三章方案拟定选择年利用小时数为3500小时，在图一的装机容量与年利用小时数数曲线查得装机容量为10Mw.现在拟定以下方案，并进行比较分析。一、方案一方案一：两台机组，单机5000kW1.单台对应的额定流量Qe=6.978m3/s。2.单台对应于60%Qe=4.1868m3/s，年发电量损失值W=2077.48万kW*h。3.因年发电量损失而造成的经济收入损失M1=W*0.3=590.52万。4.购买机组经济费用：M2=5000*1000+5000*1000*0.8=900万。二、方案二方案二：三台机组，单机3200kW1.单台对应的额定流量Qe=4.40m3/s.2.单台对应于60%Qe=2.64m3/s，年发电量损失值W=1461.06万kW*h。3.因年发电量损失而造成的经济收入损失M1=W*0.3=438.32万元4.购买机组经济费用：M2=3200*1000*3=960万元三、方案三方案三：三台机组，两大一小,两台4000kW,一台2000kW1.单台2000kW对应的额定流量Qe=2.796m3/s,2.单台2000kW对应于60%Qe=1.677m3/s，年发电量损失值W=1010.296万kW*h。3.因年发电量损失而造成的经济收入损失M1=W*0.3=303.096万元。4.购买机组经济费用：M2=4000*1000*2+2000*1000*=1000万元.9四、方案四方案四：四台机组，单台容量2500kW1.单台对应的额定流量Qe=3.49m3/s，年发电量累计值W1=2900万kW*h。2.单台对应于60%Qe=2.096m3/s，年发电量损失值W=1223.59万kW*h。3.因年发电量损失而成的经济收入损失M1=W*0.3=367.08万元。4.购买组经济费用：M2=2500*1000*3+2500*1000*1.3=1075万元。比较以上各个方案，从经济性以及电能利用方面综合考虑，选择方案三，即选取三台机组，两大一小,两台4000kW,一台2000kW。10第四章水轮机型号的选择以及参数计算一、水轮机型号选择已知参数电站装机容量10MW，装机台数三台，4000KW，4000KW，2000KWmH61.87max，mH37.86min，mHav36.87，mHr36.87水轮机的安装高程为536.27m。在水轮机型谱中，本电站的水头在`50~85m之间，此水段可供选择的水轮机型号HL240/D41。二、单机容量4000Kw水轮机基本参数计算1.计算水轮机直径D1。水轮机的额定出力为kWPgGPr421095.04000去最优单位转速min0.77110rn，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smQ3110120.1，对应的模型效率88.0m，暂取效率修正值%3，则设计工况原型水轮机效率91.0m，故水轮机的转轮直径mDrrHQP72.091.0*36.87*125.1*81.9421081.915.15.11