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H max=245m，加权平均水头H av=242.5m，设计水头H r=240m，最小水头H min=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

1D =

式中：

'3112500;240;

380/0.38/r r N kW H m Q L s m s

====

同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率=88.4%M η，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

10.999D m =

=

选用与之接近而偏大的标准直径1 1.00D m =。 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max =90.5%M η，模型转轮直径10.38M D m =，则原型水轮机的最高效率max η可依下式计算，即

max max =1M ηη-（1-

1(10.93593.5%=--== 考虑到制造工艺水平的情况取11%ε=；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20ε=，则效率修正值η∆为：

max max 10.9350.9050.010.02M ηηηε∆=--=--=

由此求出水轮机在限制工况的效率为：

0.8840.020.904M ηηη=+∆=+=（与原来假定的数值相同）

3、 转速的计算

1

n =

式中'''

10101M n n n =+∆

有附表一查得在最优工况下的'

1062.5/min M n r =，同时由于

'1'10110.0160.03M n n n ∆====<

所以'1n ∆可以忽略不计，则以'

1062.5n =代入上式得：

973.3/min 1.0

n r =

=

选用与之接近而偏大的标准同步转速1000/min n r =。

4、 工作范围的验算

在选定的1 1.00D m =、1000/min n r =的情况下，水轮机的'

1max Q 和各种特征水头下相应的'

1n 值分别为：

'

31max 3232

2

21

12500

0.3790.38/9.8112400.904

9.81r

r

N Q m s D H η

==

=<⨯⨯⨯/ 则水轮机的最大引用流量max Q 为：

'

23max 1max 1= 1.0/s Q Q D ⨯

对'

1n 值：在设计水头240r H m =时

'164.5/min r n r =

== 在最大水头max 245H m =时

'

1min 63.9/min n r =

== 在最小水头min 235H m =时

'1 1max

min

65.2/min

235

n r

H

===

在HL120型水轮机的模型综合特性曲线图上，分别画出'

1max

379/,

Q L s

=

'

1min

63.9/min

n r

=和'

1m

65.2/min

ax

n r

=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

1

1.00

D m

=、1000/min

n r

=还是比较满意的。但还需和HL100方案作比较。

5、水轮机吸出高

s

H的计算

有水轮机的设计工况（'

1

64.5/min

r

n r

=，'

1max

379

Q=）在图上可查得相应的汽蚀系数

0.064

σ=；由设计水头240

r

H m

=，在2-16图上查得0.009

σ

∆=，则可求得水轮机的吸出高为：

2030

10.0()10.0(0.0640.009)2409.810

900900

s

H H m m

σσ

∇

=--+∆=--+⨯=->-

HL100--40型水轮机方案主要参数的计算

1、转轮直径的计算

13

'2

1

9.81

r

r

N

D

Q Hη

=

式中：

'3

1

12500;

240;

305/0.305/

r

r

N kW

H m

Q L s m s

=

=

==

同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况的效率=86.5%

M

η，由此可初步假定水轮