混流式水轮机调节保证计算报告.doc

混流式水轮机调节保证计算 第一章 混流式水轮机调节保证计算的依据及标准 1.1 调节保证计算的目的和意义 在电站的运行中，常会遇到各种事故，机组突然与系统解列，把负荷甩掉。在甩负荷时，导叶迅速关闭，水轮机的流量急剧变化，因此在水轮机的引水系统中产生水击，特别是甩（增）全负荷时产生的最大压力上升（最大压力下降）对压力管道系统的强度影响最大。工程实践中曾发生过因甩负荷压力上升太高而导致压力钢管爆破的灾难事故。同时因为机组负荷全丢，如不及时地采取措施的话，转速上升过高，也会影响机组的强度、寿命及引起机组的振动。为了避免以上事故的发生，在设计阶段应该计算出上述过渡过程中最大转速上升值和最大压力上升值，以保证电站的安全运行。 在电站初步选定压力引水系统的布置、尺寸和机组型号后，通过调节保证计算，正确合理地选择导叶关闭的时间，使最大压力上升值和最大转速上升值都在允许的范围之内。 1.2 调节保证计算的一般标准 机组在甩负荷过程中转速上升率为，一般情况下，最大转速上升率βmax≤55%。对于大型电站βmax＜45%，对于冲击式机组βmax＜30%。 机组在甩负荷过程中最大压力上升率为，当机组甩全负荷时，有压过水系统允许的最大压力上升率见下表。尾水管的真空值不大于8～9（mH20）。 电站设计水头Hr（m） ＜40 40～100 ＞100 蜗壳允许最大压力上升率ξ 70%～50% 50%～30% ＜30% 1.3 混流式水轮机调节保证计算的标准 综合考虑机组的具体情况，该电站调节保证计算的标准定为：机组在规定的运行范围内的在任何工况下速率上升不超过β≤40%，即机组最大过速不超过600r/min；同时，压力钢管内的最大压力不超过140mH2O。 第二章 该该电站 m 机组基本参数 水机机型：略 转轮直径：D1=1.52m 额定转速：n0=428.6r/min 额定水头发水轮机出力：Nr=10700KW 机组飞轮力矩：GD2=76t.m2 引水管压力波传播速度：a=1000m/s 模型单位飞逸转速：nr=147.8r/min 吸出高度：Hs=+1.5m 水轮机主要参数 表1：水轮机主要参数表 水头H(m) 出力Nr（kW) 流量Q（m/s) 导叶开度A(mm) 导叶开度相对值 最大Max 83.31 10700 14.55 14.6 0.572 额定Rated 66.65 10700 17.66 21.0 0.823 最小Min 43.32 6355 16.7 25.5 1.0 计算设计水头、最大水头下发额定出力时压力引水系统的 根据基本数据计算不同水头下压力管道的、蜗壳的、尾水管的。 计算平均流速， 表2：压力过水系统水管参数计算表 水头 引水管 蜗壳 尾水管 压力过水系统计算值合计 平均速度 H（m） ∑LT ∑LTVT ∑LC ∑LCVC ∑LB ∑LBVB ∑L ∑LV Vcp 83.31 162.782 717.985 12.026 122.244 11.376 104.149 186.184 944.378 5.072 66.65 162.782 871.451 12.026 148.373 11.376 126.411 186.184 1146.235 6.156 43.32 162.782 824.079 12.026 140.307 11.376 119.539 186.184 1083.926 5.822 假定导叶的直线关闭时间或关闭规律 导叶的直线关闭时间一般取5—10s，对大容量机组可到15s。 导叶的直线关闭时间通常是按设计水头下，机组甩全负荷时的工况来确定的，对于最大水头机组甩全负荷时的关闭时间由下式计算， 式中，分别为最大水头和设计水头下带额定负荷时导叶的开度。 水击压力上升计算 （1）管段水击波速的计算 式中，水弹性系数，一般为2.1×105N/cm3 为管壁材料的弹性系数，对于钢=2.1×107 N/cm3 D为管道直径，cm；δ为管道厚度，cm； 为声波在水中的传播速度，一般为1435m/s。 复杂管路的水击波速可由下式计算： 式中，为各管段的水击波速。 （2）压力管道水力损失计算 根据引水系统的布置，分别计算设计水头和最大水头下沿程摩擦损失、局部阻力损失，由此得到设计水头和最大水头的水力损失。因此各水头下的静水头为，。 （3）管道特征系数计算 ， （4）判断水击类型 可由管道特征系数、，导叶起始相对开度（=0）在水击分类图上查找。 （5）最大压力上升计算 末相水击： 首相水击： 若为编程计算，也可不判断水击类型，将和都算出取大者。 计算出的还要进行修正：或，其中对HL式水轮机取K=1.2。 （6）水击计算 压力水管末端最大压力升高 ，