《水轮机调节》课程设计。
题目：水轮机调节保证计算。
院系： 城南学院
专业：热能与动力工程（水）
班级： 水动0901
姓名： 曹亚
学号： 200981250418
指导教师： 饶洪德
目录。第一章基本数据3
一水电站基本数据3
二水轮发电机估算4
第二章调节保证计算5
一计算和确定有关参数5
第三章调节设备选型18
一调速器计算18
二调速器选择21
三油压装置的选择21
参考文献22
第一章基本数据
一 、水电站基本数据
一、基本资料。
d水电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。
该电站有关动能指标为：
水库调节性能日调节。
装机容量140 mw
最大工作水头39.0 m
加权平均水头37.0 m
设计水头37.0 m
最小工作水头35.0 m
平均尾水位202.0 m
设计尾水位200.5 m
压力钢管长度 120m，水轮机型号：hl240-lj-560，水轮机额定出力p=72916.7kw，额定转速，飞逸转速，吸出高度，设计流量。
二、确定计算标准。
在调整保证计算中，根据《水轮机调速器与油压装置技术条件》gbt9652.1-1997，压力升高和转速升高都不能超过允许值。此允许值就是进行调整保证计算的标准。
甩负荷过程机组速率上升为。
式中：为甩负荷前机组的转速，；是甩负荷过程中产生的最大转速，。《水轮机调速器与油压装置技术条件》gbt9652.
1-1997中规定机组甩负荷时最大速率上升在一般情况下不大于55%，大于此值要论证。
甩负荷过程中最大压力上升为。
式中：为甩负荷过程中产生的最大压力，m；为甩负荷前水电站静水头，m。规范中规定甩全负荷时，有压过水系统允许的最大压力上升率一般不应超过表1的数值。
表1 最大压力升高限值表。
尾水管真空值不超过8—9m水柱。增负荷时。过水压力系统任何一段不允许发生真空。
在没有特殊要求下，调节保证计算只对两个工况进行，即计算设计水头和最高水头甩全负荷时的压力上升和速率上升，并去其大者，一般在前者发生最大速率升高，在后者发生最大水压升高。
三、确定计算工况。
额定水头，额定出力工况，此时甩负荷一般出现最大转速上升。
最大水头，额定出力工况，此时甩负荷一般出现最大水压上升。
对两种工况进行调节保证计算，当压力上升值和转速上升值均不超过规定范围时取其大者。
二 、水轮发电机估算。
一、确定主要尺寸。
1）极距τ（cm）和飞逸速度vf的确定。
查[电气一次]p178得：
50.8cm
上式中： p为发电机磁极对数，可从《水轮机原理》p268查得： p=38;k1为系数8～10，取9
2）定子内径的确定。
3）定子长度lt(cm)的计算。
上式中：c---发电机利用系数，见《水电站机电设计手册》p160表3-5取。
4) 定子铁芯外径。
当时，当。此处故。
故：发电机的型号为sf60—40/790
第二章调节保证计算。
一 、计算和确定有关参数。
一、各工况下的和。
1）尾水管的和。
根据《水电站机电设计手册》（水力机械）分册表2-17查得混凝土推荐的尾水管尺寸表及混凝土标准肘管尺寸表，并通过该表计算得出尾水管的基本尺寸如表2、表3中所示：
表2 混凝土推荐的尾水管尺寸表。
表3 混凝土标准肘管尺寸表。
计算尾水管的当量长度。
锥管高度，轴管中心线长度，扩散管长度。
尾水管当量管的长度。
计算尾水管的当量过流面积。
参数。参数。
由，且，得，则。
参数。尾水管的当量过流面积。
计算尾水管的平均流速。
由得。因此，
2）蜗壳的和。
计算蜗壳当量管的长度。
由于该电站采用金属蜗壳，根据《小型水电站机电设计手册》（水力机械）分册p64表1-10立轴混流式水轮机的基本数据表，近似完全蜗壳，取蜗壳包角。
根据水头查《水轮机原理与运行》p106图6-8金属蜗壳进口流速系数与水头的关系曲线取得：，则。
进口断面平均流速
进口断面半径
据《水电站机电设计手册》（水力机械）分册p128表2-16的金属蜗壳尺寸系列，知，蝶形边半径
进口断面中心到水轮机轴的距离。
固定导叶外切圆半径
蜗壳系数 蜗壳中心线的长度
蜗壳当量管的长度
计算蜗壳当量管的面积。
参数。参数。
参数。参数。
参数。蜗壳当量管的面积。
计算蜗壳的平均流速。
由得。因此，
2、水流惯性时间常数。
三台机组的一样大，故只计算机来计算分叉管的。
表4 计算成果表。
3、机组惯性时间常数。
估算。据《水电站机电设计手册》（水力机械）分册p165,表3-11，由水轮机：转速和， =72916.7kw查得有。
发电机型号为sf72.5-40/854 =350504（）
计算。4、水击波速。
计算管壁厚度。
按《水轮机机电设备设计手册》 （水力机械）分册p208对薄壁钢管厚度的要求，薄壁钢管的计算厚度等于管壁的真实厚度，通常在～的范围内，取，有。
计算水击波速。
取，，得。取
5、初选导叶直线关闭时间。
1）按蜗壳允许的最大暂态压力值计算发生末相水击的最小关闭时间。
计算按蜗壳允许的最大暂态压力值。
取，则 = 计算最小关闭时间。
2）按允许的机组最大转速上升值计算发生末相水击时的最大关闭时间。
计算允许的机组最大转速上升值，取=0.55
计算最大关闭时间。
根据、的计算结果，可初选。
6、判断水击类型。
计算压力输水管的平均流速。
压力上升值计算。
确定压力水管特性系数。
确定水管特性系数。
确定水击相长。
由于采用的导叶直线关闭时间均大于，发生间接水击。对于甩全负荷，则，故最大水击出现在末相。
7、进行水击计算。
1）初选，则。
水管特性系数
引水管道内压力升高率
引水管道内压力升高率的修正值
蜗壳内压力上升率
蜗壳内压力上升值
尾水管内的压力降低率
尾水管内的压力降低值
出现压力降低时尾水管的真空值
2）初选，则。
管特性系数
引水管道内压力升高率
引水管道内压力升高率的修正值
蜗壳内压力上升率
蜗壳内压力上升值
尾水管内的压力降低率
尾水管内的压力降低值
出现压力降低时尾水管的真空值
3）初选，则。
管特性系数
引水管道内压力升高率
引水管道内压力升高率的修正值
蜗壳内压力上升率
蜗壳内压力上升值
尾水管内的压力降低率
尾水管内的压力降低值
出现压力降低时尾水管的真空值
4）初选，则。
管特性系数
引水管道内压力升高率
引水管道内压力升高率的修正值
蜗壳内压力上升率
蜗壳内压力上升值
尾水管内的压力降低率
尾水管内的压力降低值
出现压力降低时尾水管的真空值
列出计算结果如下：
表5 压力上升（或下降）值计算成果表。
8、计算最大转速上升率。
接力器不动时间
机组惯性时间常数
参数 1）初选，则。
由，解得。2）初选，则。
由，解得。3）初选，则。
由，解得。4）初选，则。
由，解得。列出计算结果如下：
表6 转速上升值计算成果表。
初步选，此时。
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