水轮发电机组选型设计_毕业设计

单机容量（MW)
50
50
50
40
40
40
1.2、水轮机方案比较
1.2.1、方案Ⅱ、 450MW HL260/ A244
1、计算转轮直径
水轮机的额定出力为：
Pr
NG G
50000 98%
51020 kW
取最优单位转速 n110 80r/ min 与出力限制线的交点的单位流量为设计工况点单
位 流 量 ， 则 Q110 1.2（ 9 m3 / s）, 对 应 的 模 型 效 率 m 0.875 ， 暂 取 效 率 修 正 值
93.7
50814
23.3
1.22
89.6
93.3
51440
23.3
1.21
89.8
93.5
51128
23.3
1.205
89.9
由逼近法表格知：
93.6
50971
Hmax ：H max 0.951 H r 、 H av ：Hr Hav 0.936 则平均效率为：
H min H max Hav Hr 0.913 0.951 0.936 0.936 0.934
第 1 章 水轮发电机组选型设计 1
水轮发电机组选型设计
第 1 章 水轮发电机组选型设计
1.1、机组台数及型号选择
1.1.1、水轮机型式的选择
已知参数
Hmax 25.6 , Hmin 22.8 , Hav 23.3 , N 200MW 保证出力： Nb 35MW ，利用小时数： 2225h 取设计水头 Hr Hav 23.3 按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系，
真机的效率H min mH min 0.876 0.037 0.913
Hmax 、 Hr 、 H av 是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。
逼近法见下表：
水头 (m)
流量 (m3 / s)
模型效率 (%)
真机效率 (%)
出力 (kW)
25.6
1.2
89
92.7
57896
158.7 0.34~
A244
5
0.41
JK503 26
35 135 903 90.8 1800 87 0.63 10
340
0.87
ZZ500 18~30 46 128 0.98 89.5 1.65 86.7 0.585 3
352
0.87
1.1.2、拟订机组台数并确定单机容量
因为设计电站是无调节电站，所以工作容量等于保证出力 Nb 35MW
2%，则设计工况原型水轮机效率 m 0.875 0.02 0.895 。
故水轮机转轮直径为：
D1
Pr
9.81Q110
H
1.5
r
51020 9.811.29 23.31.5
0.895
6.3（ 3 m）
我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值 6.0 ~ 6.5m m 之间，考虑到取 6.0m
转速计算值介于同步转速 60r / min ~ 62.5r / min 之间，
当取 60r / min 时，运行区域如下图：
2
第 1 章 水轮发电机组选型设计 3
当取 62.5r / min 时，运行区域如下图：
根据 HL260/ A244模型转轮综合特性曲线，取 62.5r / min 时水轮机的实际 运行范围刚好，取 60r / min 时有些偏离高效率中心区域，故取水轮机的转速 n 62.5r / min 。 3、效率 r 的计算：
25.6
1
90.9
94.6
49236
25.6
1.1
91.2
94.9
54331
25.6
1.05
91.7
95.4
52135
25.6
1.03
91.4
95.1
50981
25.6
1.035
91.5
95.2
51282
水头 (m)
流量 (m3 / s)
模型效率 (%)
真机效率 (%)
出力 (kW)
23.3
1.2
90
3
4 水电站主辅机设备选型设计
rmax 1 (1m0 )5
D1m D1
1 (1 0.917)5
0.35 6.4
0.954
效率修正值： rmax m0 0.954 0.917 0.037
4、平均效率 的计算
Hmin ：取 Hmin 下 n11max 83.（ 8 r / min）与出力限制线的交点的效率mH min 0.876
偏小，难于保证设计水头下发生额定出力；若取 6.5m 又太大，不经济。本机组属于大
型水轮机，故取非标准值 D1 6.4m 。 2、转速 n 的计算
由 HL260/ A244转轮技术资料提供查得 n110 80r / min
n n110 Hav 80 23.3 60.34r / min
D1
6.4
转轮型 推荐 模型
最优工况
限制工况
号
使用 水头 H(m)
转轮 直径
D1
cm
n10 Q10
0
r/mi n
m3 / s
%
Q10
0
m3 / s %
模型 单位飞逸 水推
试验 转速
水头
n1R
力系 数K
H(m) (r/min)
HL260/ 35~60 35 80 1.08 91.7 1.27 86.5 0.15 3
（2）轴流式水轮机 ns 较高，具有较大的过流能力，轴流转桨式水轮机可在协联 方式下运行，在水头、负荷变化时可实现高效率运行
根据表本电站水头变化范围 H 22.8 ~ 25.6m 查《水电站机电设计手册—水力机械》
选择适合的水轮机有 HL260/ A244、 JK503和 ZZ500 。三个水轮机参数如下：
4
4
5、转轮直径 D1 的校核
用r 0.912 对原先计算的 D1 进行校核
D1
Prwk.baidu.com
9.81Q110
H
1.5
r
51020 9.811.29 23.31.5
选用混流式机组的单机容量不得超过 35 77.8MW 0.45
选用轴流式机组的单机容量不得超过 35 100MW 0.35
确定机组台数 4 台和 5 台 方案列表如下：
水轮机组选型及台数汇总表
1
2 水电站主辅机设备选型设计
台数
4
5
转轮型号
HL260/A244 JK503 ZZ500 HL260/A244 JK503 ZZ500
混流式水轮机的比转速 ns :
ns
2000 H
20
2000 20 394（m kW） 23.3
轴流式水轮机的比转速 ns :
ns
2300 H
2300 477 (m kW) 23.3
根据原始资料，适合此水头范围的水轮机类型有轴流式和混流式。
轴流式和混流式水轮机优点：
（1）混流式结构紧凑，运行可靠，效率高，能适应很宽的水头范围，是目前应用 最广泛的水轮机之一。