水轮机教学课件PPT.ppt
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1、水轮机 (第三章4、5、6节),胡 明,第四节 模型水轮机试验结果换算到原形水轮机时的修正,水轮机的效率修正 水轮机的总效率 水力效率主要部分 流量效率比例很小 机械效率比例很小 效率修正主要是最优效率值的修正,而水轮机最优工况下运行时,水力损失主要是沿程损失,局部损失所占比例不大,水轮机内的沿程摩阻损失: 式中: R水力半径,R=CD1 (C 为常数) L线性尺寸 V流速, 反映流动状态及流道壁面粗糙度的系数 n、y与流态有关的指数 上式变为: 对于相似水轮机: 模型水轮机的水力效率:, 同理,原形水轮机的水力效率 将(*)代入(*)中得,由上式可以看出: 对于总效率的修正,目前仍采用前式
2、水力效率在总效率中占比例大 只要适当采用指数、值,还是可以比较符合实际情况,根据水电站现场试验和长期使用经验 混流式 轴流式 说明 已知mmaxpmax 公式中m 应取最大值 对于混流式水轮机, 最优效率点是唯一的 轴流转桨式, mmax= m(),每一个 mmax 效率修正时应分别对待,4. 在计算效率修正时,还应考虑模型、原形水轮机制造工艺上的影响,还需对计算值再扣除一个值,故效率修正值为 大型水轮机: =12% 中小型水轮机:=24% 以上是对最优工况下的值的修正 5. 对于一般情况,按经验 混流式:求出 用此对一般效率进行修正,即 转桨式:由于mmax= m(),故每个应分别修正 在不
3、同的角下, 值也不同,单位转速n1和单位流量Q1的修正 前一节中,理论上认为原、模型n 、Q1一致 实际上,考虑原、模型水轮机的效率差别后,原、模型n1 、Q1就不一致 原、模型n1 、Q1的修正原因:水轮机的效率差别,特别是水力损失因素的影响,由相似定律,在实际应用中, 在单位流量中所占比例很小,一般不进行修正 对单位转速,若 时,也可忽略,不进行修正,第五节 水轮机的选型,一、水轮机机组台数和型号的确定 选择机组前,应收集和了解的资料 有关水电建设的方针、政策等 水电站有关资料和数据 河流开发方案 水库调节性能 枢纽布置情况 各种水头、流量 总装机容量 电站下游水位流量关系曲线 电力系统中
4、日负荷图和电站在电力系统中的任务等,水电站设备生产情况和产品技术资料 电站运输和安装技术条件等 2. 水轮机设备的选择应包括如下内容 台数及单机容量 机型及装置方式 D1、n Hs、Hs 绘制运转特性曲线 确定蜗壳及尾水管的型式及尺寸 选择调速器及油压设备 估算发电机的有关参数,3. 机组台数的确定 N总、Hr 已定的情况下 不同机组台数,则单机容量、转轮直径、转速、型号也不同 从而影响工程投资、效率、运行条件以及产品供货 在选择机组台数时,应从以下几方面考虑 (1)机组台数与水电站效率的关系 总容量N总确定后 台数单机容量D1 台数少有利 电站担任峰荷,负荷经常变化 台数可用不同机组组合满足
5、负荷要求,使每台都处于高效区运行,提高平均运行效率台数多好 提高平均运行效率有限,当机组台数很多时,再增加机组台数台数,其运行效率提高就不明显,尤其对轴流转桨式。,(2)机组台数与水电站厂房尺寸的关系 厂房尺寸除机组台数影响外 高水头水电站:取决于发电机外围尺寸 低水头水电站:取决于蜗壳外围混凝土最大宽度 但都和转轮直径D1有关, 台数N单机,故 N总已定台数厂房长度少有利 台数D1 尾水管高度 水下开挖深度多有利 (3)机组台数与水电站投资的关系 台数多采用小容量机组 台数多机组小起重能力 安装场地 、备用容量 多有利 大多数情况,台数太多对投资不利,单位千瓦造价高 消耗材料多,闸门 调速器
6、 辅助设备 电气设备,台套数,主接线复杂、机组安装工作量大,多不利,(4)机组台数与运行维护工作的关系 台数多的优缺点 运行方式机动灵活、事故影响小 检修也较易安排,但操作次数也随之增多 开停机频繁、事故率可能增加 以上每一因素都包含相互对立又相互联系的两个方面,选择时抓住主要因素。 我国已建大中型电站中,台数一般为2,4,6,8等偶数,中型电站以4台为多。 单机容量,4. 水轮机型号确定 已知N单、各种特征水头(Hmax、Hmin、Hav、Hr) 进行选择的两种方法 (1)根据水轮机系列型谱选择 起主要作用的是水头,每一类型的水轮机都有一定的水头使用范围 上限水头:根据水轮机结构强度及汽蚀特
7、性限制 下限水头:考虑经济方面等因素 表3-3,表3-4(p73): 反击式水轮机转轮暂行系列型谱 可根据电站水头直接从型谱表中选择适用的机型 有两种以上的机型可选时,应做方案比较,(2)采用套用机组和通用机型 要求设备系列化、标准化、通用化 水轮发电设备制造和已建电站的运行情况 要求在选型时,在设计水头接近,经济技术指标相当的情况下,除特殊情况外,均因按已有的通用机型进行选择和制造(可节省设计工作量,并尽早供货,提前发电),大中型机组,通用机型表及选型参考资料,二、用系列应用范围图选择水轮机的主要参数,对于中小型机组,各种标准直径D1和标准转速n都对应有一个最优工作范围 应用范围总图:在HN
8、图上,把各个型号水轮机的最优工作范围汇出,应用范围图说明: 每一型号的水轮机,绘出一张单独的应用范围图 图由一系列的互相平行的斜线和许多与横坐标垂直的线段与斜线相交,形成许多平行四边形的小格 每一小格内注明水轮发电机组的标准同步转速n,最右边的斜方格中数字表示水轮机的标准直径D1 每个平行四边形的斜边表示该直径在不同水头时水轮机所发出的极限出力,图的使用 已知Hr、N单 n、D1 当点( Hr、N单)正好落在平行四边形的斜线上时,说明斜线上、下两种直径均可采用,但一般选用较大直径,目的是使水轮机在容量方面有一定的富裕 hs=f(H)图: 为确定不同尺寸水轮机的吸出高度 hs值是假定水轮机装置地
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