富江水電站水動水輪機的初步設計畢業(yè)設計

1、摘 要本次設計是對富春江水電站的初步設計。初步設計主要是對水力機組的設計，進行了水輪機、發(fā)電機和調速器的選擇。對廠房進行了布置，并對油、氣、水等各輔助系統(tǒng)進行了設計。另外，在本次設計中還運用autocad對廠房布置及油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)等系統(tǒng)圖進行繪制，它們可以更直觀的表達廠房和各個輔助設備的布置和構成。關鍵詞：富春江水力發(fā)電 水力機組 輔助系統(tǒng) 廠房布置 abstractit was carried on the preliminary design of the fu chun jiang hydropower stations in this design. the design of

2、 the hydraulic unit is main of preliminary design, it includes the followings: the choice of hydraulic turbine, generator and governor. the powerhouse layout also was designed as well as the auxiliary systems which include the oil system, the compressed air system and the water supply system. beside

3、s, autocad is used to draw powerhouse layout and the oil system, the compressed air system and the water supply system, etc. they can directly express the layout and components of the powerhouse and each auxiliary system.keywords: fu chun jiang hydroelectric power, hydraulic unit, auxiliary system,

4、building layout.目 錄前 言- 1 -第一章 水輪機選擇- 2 -1.1 機組臺數(shù)選擇- 2 -1.2 水輪機型號選擇- 3 -1.3 水輪機轉輪標稱直徑與轉速計算- 4 -1.4 水輪機初選方案比較- 8 -1.5 繪制水輪機運轉綜合特性曲線- 13 -1.6 確定選定方案的主要參數(shù)- 19 -1.7 蝸殼的水力計算- 19 -1.8 尾水管選擇- 22 -1.9 水輪機參數(shù)的確定- 25 -1.10 導水機構主要參數(shù)的選擇- 26 -1.11 水輪機的結構說明- 29 -第二章 水輪發(fā)電機選擇- 30 -2.1 發(fā)電機的主要參數(shù)- 30 -2.2 主要尺寸的確定- 30 -

5、2.3 發(fā)電機結構形式的選擇- 31 -2.4 其他外形尺寸估算- 32 -2.5 發(fā)電機重量估算- 34 -2.6 計算飛輪力矩的慣性時間常數(shù)- 35 -2.7 發(fā)電機結構說明-35-第三章 調保計算及調速設備選擇- 37 -3.1 調節(jié)保證計算- 37 -3.2 調速器選擇- 44 -3.3 油壓裝置選擇- 45 -第四章 廠房布置- 47 -4.1 廠房起重機的選擇- 47 -4.2 廠房布置- 48 -第五章 輔助系統(tǒng)- 54 -5.1 技術供水系統(tǒng)- 54 -5.2 排水系統(tǒng)- 55 -5.3 油系統(tǒng)- 59 -5.4 壓縮空氣系統(tǒng)- 61 -總 結- 66 -參考文獻- 68 -致

6、 謝- 69 -附 錄- 70 -前 言富春江水電站是我國自行建設的一座低水頭河床式電站。它具有以發(fā)電為主,兼有農(nóng)田灌溉、改善航運,發(fā)展?jié)O業(yè)、上下游防洪、和城市供水等綜合效益。電站位于浙江省錢塘江干流富春江上七里垅峽谷出口處。上流離新安江水電站約60公里,下游離杭州市約110公里?？刂屏饔蛎娣e31300平方公里，多年平均流量1000秒立米，設計洪水流量23100秒立米，總庫容9.2億立米，設計灌溉面積6萬畝，裝機容量29.72萬千瓦。 電站樞紐主要建筑物有大壩、廠房、船閘、魚道、灌溉渠首及升壓站、開關站等。攔江大壩為混凝土實體重力式溢流壩，壩頂高程32.2米,最大壩高47.7米；壩頂長度554

7、.4米，壩基巖石為流紋斑巖，壩體工程量65萬立方米，主要瀉洪方式為壩頂溢流；溢流壩段全長287.3米,壩頂高程11.6米,共分17孔,每孔凈寬14米,弧形閘門控制,最大瀉流量33560立方米每秒.河床式發(fā)電廠房,位于毅力壩段左側,是擋水建筑物的一部分,全長189.15米,水上部分寬24.7米,水下部分寬61.25米；主廠房最大高度57.4米,凈寬19.2米,安裝4臺單機容量6萬千瓦及一臺容量5.72千瓦轉葉式水輪發(fā)電機組,以110千伏、220千伏輸電線路聯(lián)入華東電網(wǎng).升壓站、開關站設置在廠房左側山坡平臺上。船閘規(guī)模為100噸級，布置在右岸，閘室有效長度102米，口門寬12.4米.魚道位于廠房與

8、溢流壩段之間,采用“z”字形梯級布置。灌溉渠首分設左右兩岸，左岸渠首引水流量1.5億立方米每秒,右岸渠首引水流量5立方米每秒。富春江水電站基本情況是：電站是發(fā)電兼調相、調頻、調壓為主的綜合利用工程水庫為日調節(jié)，總庫容9.2億米3。電站以發(fā)電為主，并可改善航運，發(fā)展灌溉及養(yǎng)殖事業(yè)等綜合效益。電站總裝機容量29.72萬千瓦，年發(fā)電量9.23億度；船閘通行能力為100300噸級船舶，為不完全年調節(jié)電站，最大水頭：16.9米，加權平均水頭： 15.8米，設計水頭：14.3米，最小水頭：6.2米。根據(jù)上述情況對水輪機，發(fā)電機和調速器等設備進行選型設計選擇，對輔助系統(tǒng)：技術供水、排水、油系統(tǒng)和壓縮空氣等系

9、統(tǒng)的結構，主廠房布置進行設計。本設計報告是依據(jù)水輪機設計手冊、水電站動力設備設計手冊、水輪機高的學校教材、水輪機高等學校教材（專科適用）國家標準進行設計。注意了理論與實踐的密切結合，水輪機初步設計的基本理論和實際情況進行了簡要的分析和計算，對水輪機進行選型設計，對調節(jié)保證計算，本設計報告共分為十一部分：一、水輪機型號選擇；二、水輪發(fā)電機選擇；三、調保計算及調速設備選擇；四、廠房的布置；五、電廠輔助系統(tǒng)；六、本設計總結；七、參考文獻；八、致謝；九、附錄。由于種種原因以及本人的水平有限，難免出現(xiàn)一些錯誤，望老師給予指正和批評。第一章 水輪機選擇1.1 機組臺數(shù)選擇確定機組臺數(shù)時，必須考慮以下有關因

10、素，經(jīng)過充分的技術經(jīng)濟論證:1.1.1 臺數(shù)對工程建設費用的影響機組臺數(shù)的多少直接影響單機容量的大小，單機容量不同時，機組的單位千瓦的造價不同，一般，小的機組的單位千瓦造價高于大的機組。一方面，小機組的單位千瓦金屬消耗高于大的機組，另外，單位重量的加工費用也較大。除主要機電設備外，機組臺數(shù)的增加，要求增加配套設備的臺數(shù)，主副廠房的平面尺寸也需增加，因此，在同樣的裝機容量條件下，水電站的土建工程及動力廠房的成本也隨機組數(shù)的增加而增加。1.1.2 機組臺數(shù)對電站運行效率的影響當采用不同的機組臺數(shù)時，電站的平均效率是不同的。較大單機容量的機組，其單機效率較高，這對于預計經(jīng)常滿負荷運行的水電站獲得的效

11、率較顯著。但是，對于變動負荷的水電站，若采用過少的機組臺數(shù)，雖單機效率高，但在部分負荷時，由于負荷不便在機組間調節(jié)，因而不能避開低效率區(qū)，這會使電站的平均效率降低。電站的最佳裝機臺數(shù)，要通過電廠的經(jīng)濟運行分析來確定。1.1.3 機組臺數(shù)對電廠運行維護的影響機組臺數(shù)較多時，其優(yōu)點是運行方式靈活，發(fā)生事故時電站及所在系統(tǒng)的影響較小，檢修也容易安排。但臺數(shù)較多時，運行人員增加運行用的料，消耗增加，因而運行費用較高。同時，較多的設備與較頻繁的開停機會使整個電站的事故發(fā)生率上升。1.1.4 機組臺數(shù)對設備制造、運輸及安裝的影響機組臺數(shù)增加時，水輪機和發(fā)電機的單機容量減少，則機組的尺寸小，制造、運輸及現(xiàn)場

12、安裝都較容易。反之，臺數(shù)減少則機組尺寸增大，機組的制造、運輸和安裝的難度也相應加大。因此，最大單機容量的選擇要考慮制造廠家的加工水平及設備的運輸、安裝條件。此外，從發(fā)電機轉子的機械強度方面考慮，發(fā)電機轉子的直徑必須限制在轉子最大線速度的允許值之內，機組的最大容量有時也會因此受到限制。1.1.5 機組臺數(shù)對電力系統(tǒng)的影響對于占電力系統(tǒng)容量比重較大的水電廠及大型機組，發(fā)生事故時對電力系統(tǒng)的影響較大，考慮到電力系統(tǒng)中備用容量的設置及電力系統(tǒng)的安全性，在確定臺數(shù)時，單機容量不應大于系統(tǒng)的備用容量，即使在容量較小的電網(wǎng)中，單機容量也不宜超過系統(tǒng)容量的1/3。1.1.6 機組臺數(shù)對電廠主接線的影響由于水電

13、廠水輪發(fā)電機組常采用擴大單元主接線方式（超大型機組除外），故機組臺數(shù)多采用偶數(shù)。同時為了運行方式的機動靈活及保證機組檢修時的廠用電可靠，除特殊情況外，一般都裝兩臺以上機組。對于裝置大型機組的水電廠，由于主變壓器的最大容量受到限制，常采用單元接線方式，因此機組臺數(shù)的選擇不必受偶數(shù)的限制。以上與機組臺數(shù)有關的諸因素，許多是既相互聯(lián)系又相互矛盾的，在選擇時應針對主要因素進行綜合技術經(jīng)濟比較，選擇出合理的機組臺數(shù)。 基于上述原則和因素，初選機組臺數(shù)為5臺,6臺和7臺。1.1.7 確定方案富春江水電廠總裝機容量為29.72萬kw。方案： 5臺 46+5.72=29.72萬 kw方案： 6臺 5萬kw方案

14、： 7臺 6萬kw1.2 水輪機型號選擇表1-1 水輪機適用范圍型式適用水頭h（m）軸流式zz5601022混流式hl310n的“t”形，選用蝸殼進口斷面的尺寸應盡量縮小機組段的間距。 =1.22.2，取1.6 ； = 2.02.2，取2.1； =20030,取300； r=10015，取150。由方程組 =1.6=2.1經(jīng)過試算取 a=5m, b=11.55m, m=5.6, b0=3.2, n=2.75m。查表，校核進口斷面面積：f/=59.54其中5m的轉輪采用分件制造，用螺栓連成一體。葉片的密封證機組正常運行費關系很大，一方面防止轉輪體內的 壓力油經(jīng)葉片轉輪間的間隙處漏出轉輪體進入流道內，另一方面防止轉輪流道內的壓力水經(jīng)上述間隙滲入轉輪體內。導葉的密封多采用密封。1.9.3主軸尺寸的計算(1) 主軸外徑確定 由于富春江水電站水質良好，所以軸承的潤滑主要用水潤滑。 機組的扭矩： （公斤厘米） （113）式中 n主軸傳遞功率 主軸轉速 （r/min） =（公斤厘米）由圖12-12(根據(jù)1p319)取得：=1170mm, =1250mm.因為當時選用薄軸，固選用 =1170mm 。由表12-3(根據(jù)1p319)的主軸各斷參數(shù)。(1) 主軸直徑確定1)主軸外徑：d=1170mm；2)主軸內徑： （114）其中: n主軸的傳遞功率（kw）d主軸