混流式水轮机调节保证计算报告

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??nmax?n0，一般情况下，最大转速上升率βn0max≤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??Hmax?H0，当机组甩全负荷时，有压过水系H0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） 蜗壳允许最大压力上升率ξ ＜40 70%～50% 40～100 50%～30% ＞100 ＜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

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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。

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第二章 该混流式水轮机调节保证计算的结果

2.1 该电站的基本概况

1台机，钢管引水，水轮机中心高程：27.0m。 最大净水头：83.31m 额定水头：66.65m 最小水头：43.32 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) 最大Max 额定Rated 最小Min

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出力Nr（kW) 83.31 66.65 43.32 10700 10700 6355 流量Q（m3/s) 导叶开度A(mm) 导叶开度相对值 14.55 17.66 16.7 14.6 21.0 25.5 0.572 0.823 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?LV

根据基本数据计算不同水头下压力管道的?LTiVTi、蜗壳的?LCiVCi、尾水管的

?LV。

BiBi计算平均流速， V0???LV??LV??LiiTiTiCiVCi??LBiVBiLiVi

?Li

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 H（m） 83.31 66.65 43.32 假定导叶的直线关闭时间Ts或关闭规律

导叶的直线关闭时间Ts一般取5—10s，对大容量机组可到15s。

导叶的直线关闭时间Ts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，

TsH?Tsa01 a0平均速度 Vcp 5.072 ∑LT 162.782 162.782 162.782 ∑LTVT 717.985 871.451 824.079 ∑LC 12.026 12.026 12.026 ∑LCVC 122.244 148.373 140.307 ∑LB 11.376 11.376 11.376 ∑LBVB 104.149 126.411 119.539 ∑L 186.184 ∑LV 944.378 186.184 1146.235 6.156 186.184 1083.926 5.822 式中，

a01,a0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

a0 a?ED1?0E?式中，E0水弹性系数，一般为2.1×105N/cm3

E为管壁材料的弹性系数，对于钢E=2.1×107 N/cm3 D为管道直径，cm；δ为管道厚度，cm；

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