沙溪水电站机电设备初步设计
第三节 较优方案选择
说明：
1、在最小水头下，水轮机不能发出额定出力，此时水轮机受到出力限制线的限制，所以不需要试算最小水头下的Q11值。
2、在最大水头和平均水头下，用原型水轮机效率?计算出来Q11,但是
Q1和此水头对应的n11的交点的模型水轮机效率加上修正值并不一定等于
?，这就需要试算。
3、在平均水头下，有些方案的Q11偏大，无法从综合特征曲线上找到。 设计工况单位流量：
试算法作发电机出力限制线，并换算到水轮机运转综合特性曲线上，同时计算设计水头。
'由Q11?T?Pr/9.81D1H1.5?C，假定一个?1，由此公式计算出一个Q11,'
再由Q11和对应水头的n11在图上找到一点，并查出此点的?M,将此?M转换''成原型效率?T（按限制工况点效率误差??计），将?T代入公式计算，重复
2前面的过程，直到两次单位流量相差值小于5%便认为可以。
按上述方法求出发电机出力限制线并且换算到水轮机运转综合特性曲线上。发电机出力限制线与水轮机出力限制线的交点，通过交点的值反过来求设计水头的值。
一、试算
各方案列表如下： 方案 一 二 三 四 平均水头 HP=55.0m ηM 最大水头 Hmax=72.5 m η'M Q11 1.14 1.19 1.227 1.067 Q11' 0.80 0.8 0.833 0.751 0.92 0.913 0.885 0.90 0.901 0.896 0.862 0.842 - 16 -
热能与动力工程专业毕业设计
五 六 七 八 0.87 0.875 0.905 0.88 1.190 1.183 0.946 1.163 0.852 0.87 0.819 0.852 0.802 0.786 0.689 0.792
二、初选较优方案
根据前面拟定的各方案的工作范围是否包含高效区，或者包含高效区的面积大小；发电机出力限制线是否靠近水轮机出力限制线；设计水头与平均水头是否接近，平均水头对应的单位转速是否接近最优工况下的单位转速等原则来初选较优方案。
较优方案如下： 方案 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 台数 3 3 5 容量(万千瓦) 15.3 15.3 9.2 直径(m) 6.0 6.0 4.5 转速（r/min） 100 93.8 125 三、反算设计水头
nD?100?6.0?方案I Hr?(1)2????51.92(m)
n11r?83.2?nD?93.8?6?方案II Hr?(1)2????53.15(m)
n11r?77.3?nD?125?4.5?方案III Hr?(1)2????57.31(m)
n11r?75.6?222第四节 技术经济指标计算
一、动能经济指标
根据运转特性曲线，求各个较优方案的平均效率 1、绘制转轮运转综合特性曲线
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等效率曲线的绘制：
（1）在水轮机工作水头Hmin~Hmax内范围取4个水头值，计算各水头对应的单位转速n11，以各n11值在模型综合特性曲线上作水平线与其等效率线相交得一系列交点，根据交点处的Q11和?M计算出原型水轮机的效率?和出力P具体结果见附表。然后对每个水头值作等效率曲线。
（2）曲线??f(P)上过某效率值水平线与曲线相交，记下各点P，H值。
（3）各点的H、P值绘在坐标图上，将各点连成光滑曲线，即为某?的效率值。
（4）绘制出力限制线。在Hr~Hmax之间，是一条P?Pr的直线。在
Hmin~Hr之间出力限制线一般由模型综合特性曲线的95%出力限制线换算而得。
效率和出力计算结果见附表一. 各方案的水轮机运转综合特性曲线见下图:
77.0072.0067.008262.00848557.0086878847.000.0050000.00100000.00150000.00200000.00250000.0089300000.0052.00
方案1
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列11列12热能与动力工程专业毕业设计
77.008272.0092848567.0086888962.009091出力限制线出力限制线87系列1352.0057.0047.000.0050000.00100000.00150000.00200000.00250000.00300000.00
方案2
82.0077.0072.0067.0062.008557.008652.008747.000.0020000.40000.60000.80000.10000012000014000016000000000000.00.00.00.0088898284
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2、根据绘制的运转特性曲线，利用面积法求各个较优案的平均效率
?????1??2?A2?A
式中 ?1————特性曲线上相邻等效率线上的效率值
?2——特性曲线上相邻等效率线上的效率值
A——为两相邻效率线之间的面积
具体结果如下：
方案 水轮机平均效率 I 89.61% II 91.1% III 89.89% 二、机电设备投资和耗钢量
（一） 水力机械部分 1、水轮机
由选型计算可知选择水轮机为HL260,根据转轮直径查《水电站机电设计手册——水力机械》P139图2-55,估算各种方案的水轮机的重量:
方案Ⅰ Z?3台,D1?6.0m,G1?711.5t
.6(t) 总重 711.5?3?2134总价 2134.6?3.5?7471.1(万元)
方案Ⅱ Z?3台,D1?6m,G1?711.5t
.6(t) 总重 711.5?3?2134总价 2134.6?3.5?7471.1(万元)
方案Ⅲ Z?5台,D1?4.5m,G1?351.3t
.5(t) 总重351.3?5?1756.5?3.5?6147.75(万元) 总价17562、调速器
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