向阳口引水式水电站课程设计

'第1章基本资料1第2章水轮机选型设计22.1机组台数与单机容量的选择22.1.1水轮机的选型原则和任务22.1.2机组台数的选择22.1.3单机容量的选择32.2水轮机特征水头的确定42.2.1最大水头42.2.2最小水头52.2.3设计水头62.3水轮机型号及主要参数的选择62.3.1水轮机型号的选择62.3.2HL220型水轮机方案的主要参数选择62.3.3HL160型水轮机方案的主要参数选择122.3.4两种方案的比较分析172.3.5绘制HL220运转特征曲线182.4蜗壳的形式和尺寸的确定202.4.1蜗壳形式的选择212.4.2蜗壳设计的基本要求212.4.3蜗壳主要参数的选择212.4.4蜗壳的水力计算222.5尾水管形式和尺寸的确定242.5.1尾水管形式的选择252.5.2尾水管尺寸的确定252.5.3尾水管的局部尺寸变动262 第一章基本资料该电站在系统中担任调峰与调相的任务，其日调节水库为大青岩水库，入库径流由官厅水库控制，所以用官厅水库下泄流量作为本电站的发电水量，而官厅水库的出库年径流系列及均值为14.04亿立米（1955～1972年）作为大青岩水库入库系列的均值。电站首部为拦河坝，位于丰沙线沿河城车站和幽州车站之间的大青岩坝址上游距幽州车站2.8km，下有距沿河城车站3.2km，拦河坝采用重力坝，其主要数据如下：最大坝高27.5m坝顶高5.0m坝长112.5m正常高水位409.0m最高洪水位409.0m死水位405.0m总库容645万调节库容245万坝顶高程411.0m最大泄流量2200溢流坝段长27.5m非溢流段长27.5m最大单宽流量32.7发电引水隧洞全长4876.6m，进口底高程395.0m，纵坡2.3%，圆形断面，洞径7.5m，沿洞线主要穿过中厚层硅质灰岩，走向与洞线近正交，中段穿过霏细岩石。冲沙导流隧洞位于拦河坝左岸，施工期间可作导流用，建成后用以冲砂，放空水库及分泄部分洪水用，洞长219.8m，直径5.0m，进口底高程388.0m，纵坡6.6%，出口底高程388.5m，其最大最小流量分别为156和126。为了利于冲砂以保护发电洞，冲砂洞进口在坝上有30m处，位于发电洞下部，形成双层进水口。高压管道穿过薄层，厚层和中层硅质灰岩，穿过F5断层。主管直径3.4m，高压管道全部采用钢板衬砌。电站总装机容量6万kW,电站厂房在向阳口村上游300m处，靠永定河左岸，该处河岸为70m高的陡壁，厂址放在断层下盘紧靠陡壁的基岩上，考虑到沿河城大断层为活动性断面，因此，将变电站与厂房按“一”字型布置在断层底基岩上。向阳口II级电站尾水位与流量关系如下表：向阳口II级电站尾水位与流量关系表水位（m）348.6349.5350351352流量（）058106265480水位（m）3533543553563572 流量（）7601150175025703540第二章水轮机选型设计水轮机是水电站中最主要的动力设备之一，它关系到水电站的工程投资，安全运行和经济效益等重大问题，因此在水能规划的基础上，根据水电站水头和负荷的工作范围，正确地进行水轮机选择是水电站设计的主要任务之一。2.1机器台数与单机容量的选择2.1.1水轮机的选型原则和任务（一）水轮机选型的一般原则为：（1）机型的技术特性应适应该电站的水资源条件。（2）尽可能缩短水电站的施工期，使机组早日投产，满足国民经济的需要。（3）水轮机的运行稳定可靠，机动灵活，满足安全供电。（4）力求水轮机的平均效率较高，使水电站获得较大的动能效益，尽可能降低水电站造价，做到经济合理。（5）考虑到供货的现实性，中小型水电站的水轮机要符合通用化、系列化、标准化、的要求。（6）水轮机的制造、运输、安装、运行方便。上述原则应根据水电站的具体条件，权衡利弊，选出技术上先进可靠、经济上合理的水轮机方案。（二）水轮机选型的主要任务是：（1）确定水轮机的特征水头（最大水头、最小水头、设计水头、加权平均水头等）。（2）选择水轮机的台数和型号。（3）选定水轮机的标称直径、额定转速、吸出高程、安装高程等参数。（4）确定水轮机的蜗壳和尾水管的型式和尺寸。（5）确定调速器、油压装置的型式和尺寸。（6）估算发电机的尺寸和重量等。2.1.2机组台数的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量可以拟定出不同的机组台数方案。当机组台数不同时，单机容量不同，水轮机的转轮直径、转速也就不同，有时甚至水轮机的型号也会改变，从而引起水电站的工程投资、运行效率、运行条件以及产品供应等情况的变化。目前上不可能从理论计算上求得合理的单机容量，因此在选择机组台数时应从下列几方面综合考虑：（1）机组台数与机电设备制造的关系机组台增多时，机组单机容量减小，尺寸减小，因而制造及运输都比较容易，这时由于制造能力和运输条件较差的地区是有利的。但实际上小机组单位千瓦消耗的材料多，制造也较麻烦，故一般都希望选择较大的机组。（2）机组台数与水电站投资的关系27 机组台数较多时，不仅机组本身的单位千瓦造价较高，而且随着机组台数的增加，相应的阀门、管道、调速器，辅助设备和电器设备的套数就要增加，电器结线也较复杂，厂房平面尺寸也需加大，机组的安装维护工作量也将增加，因此从这些方面来看，水电站的单位千瓦的投资将随机组台数的增加而增加。但另一方面，采用小机组则厂房的起重能力、安装场地、基坑开挖量都可缩减，因此又可减少一些水电站的投资。总的来说机组台数变化要引起水电站投资变化，在大多数情况下，机组台数增多将增大投资。（3）机组台数与水电站运行效率的关系当机组数目不同时水电站水轮机的平均效率也不同。机组台数增多能够增加水电站的电能，但当增多到一定程度，在增多时对水电站的运行效率就不会有显著的影响了。当水电站在电力系统中担任基荷工作时，选择机组台数少，可使水轮机在较长时间内以最优工况运行，使水电站保持较高的平均效率。当水电站担任系统尖峰负荷时，由于负荷经常变化，而且幅度较大，为使每台机组都可以高效率工作，就需要更多的机组台数。此外，由于水轮机类型的不同，机组台数对水电站平均效率的影响也不同。如：轴流转桨式水轮机，犹豫其高效率区比较宽广，单机效率变化比较平稳，故机组台数的增减对水电站平均效率的影响不大。但对轴流定桨式水轮机，当出力变化时效率变化就比较剧烈，因此增加机组台数，对于提高水电站的平均效率就比较显著。（4）机组台数与水电站运行维护工作的关系当机组台数较多时，单机容量就小，水电站的运行方式机动灵活，机组发生事故后所产生的影响小，检修也较容易安排。但因运行操作次数随之增加，发生事故的几率增高了，同时管理人员增多，运行费用也提高了。因此不宜选用过多的机组台数。上述各种因素既相互联系又相互影响，不可能都一一满足，所以在选择机组台数时应针对电站具体情况而定。为了水电站运行的可靠性和灵活性，一般不少于两台且大多数情况下机组台数用偶数。同时为了制造、安装、运行维护及设备供应的方便，在一个水电站内尽可能的选用同一型号的机组。本设计为引水式水电站，电站的总装机容量为6万千瓦，属中型水电站（2.5万kw