?0.46103.5?50.3?0.7 ?1??1???Mmax?? ???1.631.35?? ?1?0.738?1???Mmax?

效率修正值????max??maxM-?，??1%对不同装置角计算结果列表如表2-4

表2-4 ZZ440型水轮机效率修正值计算表 叶片转角 -10° 84.9 88.8 -3.9 2.9 -5° 88 91.1 3.1 2.1 0° 88.8 91.7 2.9 1.9 5° 88.3 91.4 3.1 2.1 10° 87.2 90.6 3.4 2.4 15° 86 89.7 3.7 2.7 ??Mmax ??max ??Mmax??max ??? 由于最优工况接近于?=0°的时候.故采用???=1.93%作为修正值 则原型的最高效率

?max =?Mmax+??=89%+1.93%=90.93%

'已知在吸出高程为-4m,限制工况点(n10=115r/min, ??0.4)处的模型效

率?M=87.0%而该工况在5°— 10°之间，用内差法可求得???=2.4%. 由此可得该工况点的原型水轮机效率为

?=87.0%+2.4%=89.4% （与上假定相近）

故D1=1.6m, n=428.6r/min是正确的 4）工作范围校核

根据选定参数，可求出模型水轮机的最大单位流量

Q

'1max=Nr9.81D12HrHr?3684.23?0.935m/s2=9.81?1.6?31.35?31.35?0.894

水轮机的最大引用流量为

' Qmax?Q21maxD1rH?0.935?12.6?31.?3531m3 .4s0/各个特征水头相对应的单位转速：

7

'n1min?nD1428.6?1.6??109.81r/minHmax39nD1428.6?1.6??129.60r/min Hmin28'n1max?n1r?nD1428.6?1.6??122.48r/minHr31.35'''在ZZ440型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出，Q1max，n1max的 和 n1min直线，可看出，包括了高效率区。

5）吸出高度及安装高程的计算

'由水轮机的设计工况点(n1'r=122.48 r/min, Q1max=935 L/s,) 在图3—25可查

得相应的气蚀系数为?=0.33，并可以从图2—26查得气蚀修正值??=0.035

??(????)H 900438.6?(0.33?0.035)?31.35??1.93??4.0m ?10?900则： HS?10?由此可见ZZ440型水轮机的方案的吸出高程满足水电站的要求。 6）安装高程的计算

ZZ440型水轮机安装高程的计算

bZs??w?Hs?0=431.05-1.93+0.511/2=429.375m

2 8

2.3.3 HL240型水轮机及ZZ44型水轮机两种方案的比较

表2－5 水轮机方案参数对照表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

由表2－5可见两种方案中HL240型水轮机运行效率高，空化系数小，安装高程较高，有利于提高年发电量。而ZZ440型水轮机机组转速较高使得其气蚀系数较高不利于安全，虽然可以减小发电机尺寸，但同时使得水轮机调节系统造价升高,所以总造价较高。综合以上因素选择HL240型方案更为有利

原型水轮机参数 模型水轮机参数 项目 推荐使用的水头范围 最优单位转速 最优单位流量 限制工况单位流量 最高效率 气蚀系数 工作水头范围 转轮直径 转速(r/min) 最高效率% 额定出力 最大引用流量(m/s) 吸出高度(m) 安装高程(m) 2.3 433.605 -1.93 429.375 3HL240 25～45 72 1100 1240 92.0 0.20 28.00～39.00 1.4 300 92.6 3684.2 13.16 ZZ440 20～36 115 800 1650 89 0.72 28.00～39.00 1.6 428.6 90.93 3684.2 13.40 9

2.4水轮机蜗壳设计

2.4.1 蜗壳形式的选择

蜗壳形式有金属蜗壳和混凝土蜗壳，金属蜗壳适用于水头大于40m或小型卧式机组，混凝土蜗壳适用于水头小于40m，金属蜗壳适用于水头大于40m的水电站。因为本次课设水电站的水头范围28.00—39.00m，水头运行范围大，最大水头接近40m水头，所以本设计采用了金属蜗壳。

2.5.2 断面形状及包角的选择

从蜗壳的鼻端至蜗壳进口断面之间的夹角称为蜗壳包角,常用?0来表示,对于金属蜗壳由于流量较小,流速较大,通常采用包角为270??345?，且金属蜗壳通常采用的蜗壳包角为345?，故本设计选择345?包角。

2.5.3进口断面面积及尺寸的确定

1.座环尺寸： D1?3.2m，

Da?1.64D1?1.64?1.40?2.296mDb?1.37D1?1.37?1.40?1.918m

2.任意断面i的断面尺寸： 断面半径：?i?QiQ?i? ?V0360??V0断面中心距：?i?ra??i 断面外半径：Ri?ra?2?i

蜗壳进口断面平均流速：V0?KvHr Hr?31.35m，根据图2-6，查得Kv?1.0得

V0?31.35?5.60m/s

典型断面计算表：如下图

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