1、热能与动力工程专业毕业设计设计：崔原浩摘 要本设计根据提供的原始资料对 3868m 水头 150MW 水电站水电站的机电部分进行初步设计，设计内容包括四个部分：水轮机的选型、调节保证计算及调速设备的选择、辅助设备系统设计以及电气一次部分设计。水轮机选型设计是整个设计的关键，根据原始资料，初步选出两种水轮机型号，共有 20个待选方案。根据模型综合特性曲线选出 3 个较优方案，再进行经济技术比较及平均效率的计算，选出最优方案。最终选出的最优方案水轮机型号为 HL260/D74，两台机组，转轮直径4.1m，转速 136.4r/min，平均效率 90.4%。计算最优方案进出水流道的主要尺寸及厂房的主要
2、尺寸，绘制厂房剖面图。调节保证计算首先选取导叶直线关闭时间，暂取 7s。对设计水头和最高水头甩全负荷两种工况进行计算，使相应的 和 值不超过规程规定的数值，本设计max=3050%、max45%。由于本电站布置型式为单机单管，只要对一台机组甩全负荷进行计算 。选取的接力器直径 600mm，调速器为 DT 150，油压装置为 YZ8。辅助设备分别对油、气、水三大系统进行计算，水系统包括技术供水、消火和生活供水、检修排水、渗漏排水四部分。气系统主要对厂内高压和低压气系统进行计算，并选择相应储气罐和空气压缩机。绘制水、气系统图各一份。电气一次部分对接入系统和主接线进行设计，本设计中送电电压等级 22
3、0KV ，两回路，送电导线型号 LGJ-240。主接线设计包括对发电机电压侧、送电电压侧、近区负荷侧及厂用自用电侧四部分考虑。并拟定短路点进行短路电流的计算，选择配套的电气设备。发电机出口侧选用单元接线，主变型号为 SSPL1120000/220*，送电电压侧选用外桥接线，近区负荷侧采用发电机电压直配架空线供近区负荷，按过电压保护的要求进行校核。自用电负荷侧采用单母线分段接线。整个毕业设计将综合运用计算机办公自动化、计算机辅助设计、机械制图、专业英语、水轮机及水轮机调节等专业课知识，在设计过程中培养了我独立分析问题及解决问题的综合能力。3868m 水头 150MW 水电站水电站设计iiAbst
4、ractThe original design calculates tentatively the electromechanical part of the power station of Caocun according to the firsthand information offered. The design content includes four parts: selecting the type of the hydraulic turbine, the calculation of regulation and guaranty and adjusting the c
5、hoice of the speed equipment, the design of the auxiliary equipment system and the plan of electric part.It is important for the whole design that selecting the type of hydraulic turbine. According to the firsthand information, tentatively select two kinds of hydraulic turbine types, there are 20 sc
6、hemes in all waiting to be selected. I select 3 more excellent schemes according to the model comprehensive characteristic curve and then carry on the calculation of economic technology comparing and average efficiency, at last I select the optimum scheme. The hydraulic turbine type of the optimum s
7、cheme is HL260/D74, Two units. The diameter of the runner is 4.1m, rotational speed is 136.4r/min and the efficiency on average is 90.4%. Count the main size of the rivers passing in and out way and the main size of the factory building and draw the cross-section system of factory building.At first,
8、 the plan requires me to choose the straight closing time of blade in the calculation of regulation and guaranty, so I temporarily choose 7s. It requires me to calculate the operating modes of the designing flood peak and supreme flood peak in swinging full-load and make the corresponding with worth
9、 do not exceed the value of rules stipulation. This design requiresmax=3050% and max45%. Since this power station arrangement type is single machine for disposing single pipe, I only calculate a unit for swinging full-load. The servomotor diameter that selected is 600mm, governor is DT150，Oil pressu
10、re installation is YZ8. Supplementary equipment is calculated respectively for oil, air and water systems. Water system includes technical water supply, the water supply of fire control, life water supply, the system of overhaul to drain and drain with seepage system. It calculates mainly for the ai
11、r system of low voltage and the high voltage in factory of air system and selects corresponding gas tank and air compressor. I should draw a copy of water and air system.Electrical part consists of receiving into system and the main wirings design. The voltage grade of transmitting power is 220KV, a
12、nd the line uses two circuits. The wire type of transmitting power is LGJ-240. The main wiring includes side of the generators voltage, transmitting power in the voltage side, nearly district load side and factory use by oneself in the electric side. Choose short circuit point and calculate short ci
13、rcuit electric current, then choose related electric equipment. The exit side of the generator adopts unit wiring, the type of the main voltage transformer is SSPL1120000/220*, Transmitting power in the voltage side selects the other bridge wiring. Generator voltage applies the overhead wire directl
14、y to nearly district load. Check according to the requirement that the voltage protects. The electric load side using by oneself adopts single bus bar segment wiring. The whole graduation project will use the office automation of the computer synthetically, CAD, mechanical drawing, specialized Engli
15、sh, specialized course knowledge including hydraulic turbine and hydraulic turbine, etc. It has trained me that analyzing the problem and solving the integration 热能与动力工程专业毕业设计iiiError! Reference source not found.capability of the problem independently in the course of designing.目 录摘 要 .iAbstract.ii1
16、 水轮机的选型设计 .11.1 水轮机型号选择 .11.2 原型水轮机主要参数的选择 .21.3 较优方案选择 .241.4 技术经济指标计算 .241.5 最优方案选择 .281.6 最优方案的进 出 流水道计算 .301.7 绘制厂房剖 面图 .342调节保证计算及调 速设备的选择 .412.1 设计水头甩 全负荷 情况的计算 .412.2 最大水头甩全负荷 情况的计算 .452.3 调 速设备的选择 .483辅 助设备 .493.1 气系统 .493.2 水系统 .533.3 透平油系统 .614 电气部分 .634.1 接入系统设计 .634.2 电气主接线设计 .653868m 水头
17、 150MW 水电站水电站设计iv附图 1 .80附表 1 .82附表 2 .86附表 3 .87参考文献 .88热能与动力工程专业毕业设计1Error! Reference source not found.3868m 水头 150MW 水电站水电站原始资料3868m 水头 150MW 水电站水电站3868m 水头 150MW 水电站水电站位于安徽省靖江上，建成后将向芜湖等地区供电。电站坝址选在 3868m 水头 150MW 水电站上游 2.3 公里处，该处河段有一窄口，地质条件尚好，适宜建坝。本电站为坝后式，压力钢管长 70 米，公路从左岸进入厂区。电站装机情况：Hmax (m) Hp (
18、m) Hmin (m)N 装机（MW）利用小时（h）保证出力（MW）68 55 38 150 2950 60电站下游水位曲线图 米 /秒 ）(米 ）千年一遇洪水位 74.3 米 （Q=10800 米 3/秒）百年一遇洪水位 72.1 米 （Q=8700 米 3/秒）年平均气温 16，最高温度 41，最低温度-7。本电站建成后主要承担峰荷，有调相任务。本站将在距电站 80 公里处的芜湖变电所接入系统,并且向 3868m 水头 150MW 水电站供电 1500 千瓦。电力系统接线图如下3868m 水头 150MW 水电站水电站设计23868m 水头 150MW 水电站水电站电力系统图短路电流百分数
19、发变电站名称台数 单台容量（MVA） U- % U- % U- %皖西水电站群2 60 10.5六安变 1 60 10.5舒城变 2 120 12 12 16淮南火电站 2 360 14龙山变 2 120 10.5 17 6芜湖变 2 120 10.5 17 6马鞍山变 2 60 10.5 17 6安庆变 1 60 10.5 17 63868m 水头 150MW 水电站水电站位于安徽省靖江上，电站建成后将向芜湖等地区供电。3868m 水头 150MW 水电站水电站，坝址选在 3868m 水头 150MW 水电站上游 2.3 公里处，该处河段有一窄口，地质条件尚好，适宜建坝。年利用小时数为 25
20、00 小时，保证出力 6 万千瓦。本电站方案：H max=68m，H 平均 =55m，H min=38m，N 装机 =15 万千瓦。下游特征洪水位如下：千年一遇洪水尾水位 74.3 米热能与动力工程专业毕业设计3Error! Reference source not found.万年一遇洪水尾水位 72.1 米本地区年平均气温 16,最高温度 41，电站建成后主要承担峰荷，有调相任务，将在距电站 80 公里处的芜湖变电所接入系统，并向 3868m 水头 150MW 水电站供电 1500 千瓦。1 水轮机的选型设计1.1 水轮机型号选择1.1.1 水轮机型式的选择根据原始资料， 该水电站的水头范
21、围为 3868m，适合此水头范围水轮机的类型有斜流式和混流式。又根据混流式水轮机的优点：（1）比转速范围广，适用水头范围广，可适用 30700m；（2）结构简单，价格低；（3）装有尾水管，可减少转轮出口水流损失。故选择混流式水轮机。1.1.2 比转速的选择水轮机的设计水头估算为 Hr=0.95Hp=0.9555m=52.25m。按我国水轮机的型谱推荐的设计水头与比转速的关系，水轮机的 为sn)(69.250.5202kwmHnrs 因此，选择 在 260 左右的水轮机为宜。在水轮机型谱中有 HL260/A244 和 HL260/D74 可供sn选择。此电站水头范围不完全在以上两种型号所提供的推
22、荐使用水头内，但是后者水轮机模型最高效率比前者高一个百分点，最优效率区较宽广。但是也无法断言哪个型号更合适，所以两个型号都选，进行计算。（根据本电站水头变化范围(H=3868m)查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编第 2 页）1.1.3 单机容量表 11 单机容量计算表台数 单机容量/万千瓦2 7.53 53868m 水头 150MW 水电站水电站设计44 3.751.2 原型水轮机主要参数的选择按电站建成后,在电力系统的作用和供电方式,初步拟定为 2 台,3 台,4 台三种方案进行比较。1.2.1 HL260/A244其主要参数如下：模型转轮直径 D1=35cm,流道尺寸 b0=0.315,z
23、1=13,D0=1.16,z0=24；最优工况 n10=80r/min,Q 10=1.08m 3/s,=91.7%,n s0=249（m*kw）,=0.12;限制工况 Q1=1.275m 3/s,=86.5%,n s=263( m*kw),=0.15。（据本电站水头变化范围(H=3868m)查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编第 2 页）一、 （二台）1、计算转轮直径水轮机额定出力： kwNPGr 7653198.0式中： 发电机效率,取 0.98；机组的单机容量（KW） 。G取最优单位转速 n110=80r/min 与出力限制线交点的单位流量为设计工况点单位流量，Q11r=1.275m3/s，
24、对应的模型效率 m=0.865，暂取效率修正值 =0.03，则设计工况原型水轮机效率 = m+=0.895 )(25.489.025.7.1896381.915.1 mHPDr 按我国规定的转轮直径系列，计算值处于标准值 4.1m 和 4.5m 之间。按四分之一选择法，则转轮直径两者都取。2、计算原型水轮机的效率（1） 、 当 D1=4.5m 时 热能与动力工程专业毕业设计5Error! Reference source not found.950.43)917.0()1( 5510max DM= max- M0=0.950-0.917=0.033设计工况原型水轮机效率 = m+=0.865+
25、0.033=0.8983、同步转速的选择，所以 可)1/(axma1Mn MM nn 11%308.)917.05.( 1n以不考虑， 。r 010min/84.35.4810 rDHnp此值介于 125 r/min 和 136.4min 之间，按四分之一选择法，所以两者都取。4、转轮轴向水推力 的计算：FtNKtFt 6221 103.4685.438.091ax4980 根据 HL260/A244 转轮资料查得系数 Kt=0.340.41，本电站转轮直径大，但水中有一定含沙量，选 Kt=0.38。5、飞逸转速 的计算：（数据来源于 8，下同）Rn当 n=136.4r/min 时，由 n10
26、 =84.91r/min 和 Q10 =1.136m3/s 查型谱新转轮性能曲线及流道尺寸汇编HL260/ A244 得设计工况点的导叶开度 a0M=25mm，由 35 页飞逸特性曲线查得 n1p=157r/min。则： 。min/70.285.4617max1 rDHR同理，当 n=125r/min 时， min/50.286.4516ax1 rDHnR6、设计工况下的单位流速 ：rQ1（1） 、当 n=136.4r/min 时 smHDQrr /136.25.489.0176381.9P5.121 min)/(.4361 rnr7、水轮机设计流量 的计算:rQ3868m 水头 150MW
27、水电站水电站设计6smHDQrrr /28.165.4136. 3221 8、计算水轮机的运行范围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速 in)/(57.938.416minax1 rnmi)/(.25.11HDpain)/(43.768.3max1in1 r（2） 、当 n=125r/min 时 in)/(82.75.4121 rHrnDr 7、水轮机设计流量 的计算:rQsmQrrr /90.1852.4270.13221 8、计算水轮机的运行范围最大水头、最小水头和平均水头对应的单位转速 in)/(25.9138.425min1ax1 rHDnmi)/(.7.11pain)/(21.685.42max1in1 r（2） 、当 D1=4.1m 时 951.0.3)917.0()1( 5510max DM= max- M0=0.951-0.917=0.034= m+=0.865+0.034=0.8993、同步转速的选择
