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东江水电站设计

摘要

东江水电站位于我国衡阳市地同部溶水上，该河分二级开发，东江为第二级，第一级为川征水，乜站，两水电站总容量约三十万瓦，电站将投入衡阳电，东江水电站为第——期工程。本次毕业设计根据东江水电站的主要数据，对其进行三个部分的设计。第一部分：水利机组选型设计和调节保证计算,通过选型计算和运行工况分析绘制水轮机运转综合特性曲线图；第二部分：水电站厂房的布置设计，绘制发电机层平面布置图、主厂房横剖面图；第三部分：水力机组辅助设备系统选择设计，绘制透平油系统图、水系统图、气系统图。第四部分：东江水电站电气部分设计。

   关键词：东江水电站;选型设计;厂房设计;辅助设备

 

目录

摘要 1

第一部分： 水力机组选型设计和调节保证计算 6

1水轮机的选型设计 6

1.1水轮机选型设计概述 6

1.2水轮机选型设计的任务 6

1.3水轮机选型的原则 6

1.4水轮机选型设计的条件及主要参数 6

1.5水轮机台数及型号的选择 7

1.6初选工况点A 8

1.8额定转速的确定 9

1.9 效率及单位参数的修正 10

1.10 核对所选择的真机转轮直径 11

1.11 确定水轮机导叶的最大可能开度 19

1.12计算水轮机额定流量 20

1.13确定水轮机的允许吸出高度 20

1.14计算水轮机的飞逸转速 22

1.15 计算水轮机轴向水推力 23

1.16 估算水轮机的质量 23

1.17 绘制水轮机运转综合特性曲线 23

2水轮发电机的的初步选择计算 27

2.1水轮发电机的结构形式和冷却方式 27

2.2发电机主要尺寸的估算 27

2.3发电机外形尺寸估算 28

2.4水轮发电机的质量估算 29

3 调节保证计算 30

3.1调节保证计算概述 30

3.2调节保证计算的标准 30

3.3计算基本数据 30

3.4计算设计水头、最大水头下额定出力时引水系统的 31

3.5假定导叶的直线关闭时间和关闭规律 31

3.6水击压力上升计算 31

3.7最大转速上升计算 32

3.8调节系统设备的选择 34

第二部分：水电站长厂房布置设计 36

4 发电机层平面布置设计 36

4.1主厂房长度确定 36

4.2起重设备的选择 37

4.3主厂房的横剖面设计 38

第三部分：水力机械辅助设备系统选择设计 41

5油系统设计 41

5.1用油量的估算 41

5.1.5系统用油量估算 43

（4）系统总用油量V总 43

5.2油系统设备的选择 43

5.3透平油系统设备明细表 44

5.4绘制透平油系统图与操作程序表 45

6压缩空气系统 47

6.1低压压缩空气系统 47

6.2低压空气系统设备选择 51

6.3高压压缩空气系统 51

6.4空气压缩系统所选设备明细表 52

6.5绘制气系统图 53

7水系统的设计 54

7.1技术供水系统 54

7.2消防供水系统 55

7.3排水系统的设计 56

7.4绘制排水系统图 58

第四部分电气主接线设计 59

8.1水电站电气部分的研究 59

8.2电站电气主接线的论证意义 60

8.3分析原始资料 61

8.4主接线方案的拟定与选择 62

8.5电气主接线设计基本要求 63

8.6发电机与变压器组合方式 64

8.6.1可选接线方案 64

8.6.2方案比较 64

8.6.3方案选择 65

8.7.1方案选择 66

2.7.2方案比较 67

8.8厂用电设计原则 69

结论 70

总结 71

致谢 72

参考文献和资料 73

    前言
水电站是一个把水利能源转化为电能的工厂。我国地域广大，河流纵横，水力资源十分丰富。“十二五规划”提出大力发展我国水电事业，因为水力发电不但符合我国的能源政策，符合环保要求，有利于减少环境污染，又能提供清洁廉价的能源。水电站发电的最大特点是全部设备必须连续不间断地运转，并且为了安全稳定可靠地供电，又要保证电能的周波和电压的质量，需要与电网并网运行。
本次毕业设计内容分为三部分。第一部分是水轮机的选型和调节保证计算，并通过选型计算和运行工况的分析绘制水轮机运转综合特性曲线。水轮机的选型设计是水电站设计中一项重要的任务，水电站水轮机的选择是根据水电站的开发方式，动能参数、水工建筑物等，并结合制造厂的生产水平，拟出若干个方案进行综合比较，最终选择最佳的型号。调节保证计算则是合理的选择导叶关闭时间和规律并进行水击压力和机组转速变化的计算，使压力变化值和转速变化值在允许的范围内，保证机组地 强度、寿命及减少机组的振动，避免压力钢管爆炸的灾难性事故。第二部分是水电站厂房的布置设计。水电站厂房设计又称建筑设计，包括平面设计、剖面设计、立面设计。在厂房布置设计中首先是发电机的选型，通过发电机的相应尺寸为后面厂房的平面设计提供数据。在主要机电设备已经确定的条件下，选定合理的建筑方案，分析个方案在技术上、经济上的合理性，并绘制厂房的平面布置图、主厂房横剖面图。第三部分是水电站辅助设备系统选择设计，此次辅助设备的选择计算是对水电站的水系统、油系统、气系统的相关计算，保证机组安全、经济运行。
东江水电站原始资料
东江水电站位于我国衡阳市地同部溶水上，该河分二级开发，东江为第二级，第一级为川征水，乜站，两水电站总容量约三十万瓦，电站将投入衡阳电，东江水电站为第——期工程。
东江水电站坝址选在横村上游10公里处，该河段地质条件好，河面狭窄，厂址选在离大坝约200余米处。不设调压井，引水隧洞长115米，压力钢管长175米。厂房附近地形图见附图。
厂址附近河段为南北向，厂址选在西岸公路自下游沿西岸进入厂区。
该电站装机有如下方案：

方案序号		Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
Hmax	米	85		81.5		75.5
H平均	米	75		69		63
Hmin	米	64		57.7		53.5
N装机	万千瓦	24	20	22	18	21	16
利用小时数	小时	3380	3980	3350	4100	3300	4100
保证出力	万千瓦	7.5		7		6.5

 

该电站下游水游曲线见附图。
下游特征洪水位为：
千年一遇洪水位      325．9     (Q=17200米³/秒)
五十年一遇洪水位    324．46    (Q=13200米³/秒)
该电站位于亚热带气候地区，月平均最高气温35℃，年雷电闩100天。东江水电站在系统中担任峰荷，少部分时间带基荷，有调相任务。本站在距电站50公里处的河源变接入系统电力系统接线见附图)，并向横村供电2000千瓦。

结论

本次毕业设计，根据东江水电站主要资料，对其进行了初步设计。通过计算和反复的比较选择出合理的方案。其水轮机选型设计结果：两台机组水轮机型号为HL160/D40，转轮直径D1=1.9m，额定转速n=428.6r/min。通过水轮机的选择结果做调整保证计算和调速系统设备的选择、水电站厂房的设计、水电站辅助系统的计算及设备的选择。其每个部分的计算结果及设备选择详见说明书相应内容。各系统图见附图。

 

参考文献和资料

[1] 刘大凯．水轮机．北京：水利水电出版社，1998

[2] 沈祖冶．水轮机调节（第三版）．北京：中国水利水电出版社，1998

[3] 范华秀．水力机组辅助设备．北京：水利电力出版社，1986

[4] 刘忠源等．水电站自动化（第三版）．北京：中国水利电力出版社，1998

[5] 水电站机电设计手册编写组．水电站机电设计手册水力机械分册．北京：水利水电出版社，1983

[6] 水电站机电设计手册编写组．水电站机电设计手册电气一次分册．北京：水利电力出版社，1983

[7] 水电站机电设计手册编写组．水电站机电设计手册电气二次分册．北京：水利电力出版社，1983

[8]  马善定，王义民.水能利用（第四版）.北京：中国水利电力出版社，2009

[9 ] 许建安．中小型水电站电气设计手册．北京：中国水利水电出版社，2003

[10] 张克危．流体机械原理．北京：机械工业出版社，2000

[11] Whitfied A, Baines N. Design of Radial turbomachines .London:Longman UK Limited ,1990