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冲击式水轮机的选择_设计和发展动向.pdf

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上传者: UC18238934 2012-02-12 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《冲击式水轮机的选择_设计和发展动向pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含冲击式水轮机的选择、设计和发展动向陈宗梁摘译一、前言本文对世界各国多合冲击式水轮机的观侧数据作了数理统计和分析工作,提出了冲击式水轮机的选择标准、设符等。

冲击式水轮机的选择、设计和发展动向陈宗梁摘译一、前言本文对世界各国多合冲击式水轮机的观侧数据作了数理统计和分析工作,提出了冲击式水轮机的选择标准、设计方法和近代发展动向。研究的重点是。一年设计的多喷咀立轴冲击式水轮机,列出的关系曲线是用简单回归分析法求得的。从已收集到的数据看,冲击式水轮机最高水头为,米,单机容量最大为万千瓦,转速一般为转分,近代发展动向是单机容量将增大到万千瓦或更大些,转轮直径增大到米左右。二、一般选择的标准冲击式水轮机采用的特性常数和混流式、轴流式水轮机一样同为下式”,牡矜‘石‘二‘冲击式水轮机和反击式水轮机不同,它是由互相单独的喷咀传送水能到转轮上的,因而水轮机的主要动水力学特性可按一个喷咀来分析,其关系式和数理统计关系式分别表示如下牡一汤二帷,玄,,下腔压力不能平衡,引起活塞上移打开孔口排油,当下腔压力降低后,在弹簧的作用下活塞又下移关闭排油口,这种活塞上、下跳动一直要到活塞上腔充满油,上、下腔压力达到平衡才会停止‘所以啸叫声中除有安全阀活塞的往复跳动时产生的振动冲击声外,同时也伴有很合油气从狭小开口排出的气叫声。另外油泵间歇时间越短,活塞上腔的油排出越少,活塞跳动的行程也小,所以啸叫声小,时间也短。针对以上分析情况,要解决安全阀的啸叫气于气以现按水轮机的设计年份将观洲数据分成年和一年两组,并画出关系曲线见图。图中有两部分在图左边年和年两组关系线的方程式分别为称,矛石,一旅含石’含‘一从、和式可以看到,同一水头的相应气少值有明显增大的趋势,而棍流式和轴流式水轮机则不同,不能将年份分为两组,说明其二值的增大趋势不明显。由于冲击式水轮机的水力学比反击式水轮机简单,所以在近年内它的设计发展很快,而且有可能比混流式或轴流式水轮机的设计更接近优化。文中公式符号含义一转轮水斗中心宜径米,见目一喷咀宜径米,一水抢机设计水头米’盯一转艳周速度系效,打,一转粉中心到机充内离水位之间的净空米”水轮机转邃转分,妞,一水轮机飞通转邀转分’、一水轮机比转速,、一每个咬咀的水轮机比转邃东一峨咀个致,”一水轮机效率,价一咬咀效率,一水轮机翻定容千瓦,一水轮机翻定流米’秒一拐管进口涟班米秒,卜相关系孩,一标准差,夕盆力加逮度米秒,其它有关水轮机主要尺寸的特号今见本文田表。月卜二叫卜卜二川卜确二和二川卜二卜二扣御,仁,崎月二月卜扣二例加”卜卜二月声间题,关键是要保持活塞上腔经常充满油。为了达到此目的,我们在阻尼孔上方增加了一个逆止阀,其详细结构见图。将阻尼孔上有逆止阀的活塞装在啸叫声最大的一个安全阀上试验,油泵首次起动,安全阀稍有响声,以后多次启动再没有出现以前的啸叫声。在安全阀的动作试验中开启压力公斤厘米,,全开压力公斤厘米’也没有出现振动和啸叫声、一乙叮求得”汤。由于。值变化不大,因此可明显地看出”,汤和,之间的关系。在考虑冲击式水轮机的安装高程时,要趁免转轮和机壳内的波动水面在稳定运行期和过渡过程时发生任何干扰,建议在转轮中心线和稳定运行情况下机壳内最高水位之间留净空据有些文献中指出,。值主要由全部水轮机的流量来定,并随增大两增大。统计数据表明,随水头。增大而增大,这可能是由于高水头水轮机的转速较高,气流作用强烈的原因。经分析得到。与牡的关系线,如图所示,其方程式为”,在图中的观测数据点的离散度与以下几个因素有关,其中最重要的有水轮机的安装高程,过渡过程时尾水位变化,特别是有长尾水渠时的尾水位变化,所用机壳的不同通气方法。声‘的的,加告月日与”的关系分漪表示咬咀个致,其中个喷咀的关系线技设计年份分成两组,对应式的二一。’,,对应式的一。、,,“特别是目前采用增加喷咀个数来减小冲击式水轮机尺寸的办法取得成功,使在上述两个设计年份中采助和个喷咀的冲击式水轮机分别占水轮机捧数的和。在图的右边为个喷咀水轮机的,和。关系线,它的、与相同设计年份的混流式水轮机的气相比,当。值在米范围内时,冲击式水轮机的比转速比混流式水轮机要低。为了增大比转速,建议在冲击式水轮机同一主轴上设里两个转轮,由一根蜗管分流给喷咀供水。从经济上考虑,冲击式水轮机应选择可能最大的两值,以求减小机电设备和土建工程尺寸,降低工程造价,但实际上常常受到发电机转子最大许可圆周速度或冲击式水轮机的最小合理尺寸等机械设计方面的限制。冲击式水轮机的喷咀直径与转轮水斗中心直径之比即奋,是决定水轮机主要几何形状特性的重要参数奋它与每个喷咀的比转速气含的关系可由下列方程式来证明。圆周速度系数为。二”了而可容量方程式为,二,一一。,。玄,价亿而可将方程式、代入得两。,召不不了值设勺和价值分别为。和。这些数值具有广泛的代表性,并代入方程式了犷一丫犷一碳了一丫才一丫扭。与的关系对庄式的,。、二。冲击式水轮机的飞逸系数,”即飞逸转速和额定转速之比是’二的函数,也是设计︸朋飞一、。。、、,、、,,’二‘一一‘月一沙竹赫月叮件味几、健心月‘脚,与气滋关娜发电机时必摇确定的参教。因收集的观侧数据点离徽度很大,得不到关系线方程式其原因可能是由于投入运行的喷咀个数不同,使飞逸转速有相当大的变化,另外水头变化和补气作用也使得离散度增大但图中有以上的观侧数据点,其林扩牡值处在范围内详见图,可供初步估算之用。以合适的刀和价值代入式求出喷咀直径,,再代入式求得。同样可用式通过。求得值转轮的尺寸表示在图中。三、转轮尺寸方程式中的圆周速度系数。决定转轮的主要尺寸,用有关数据和。二。’力计算式求得口一于上式的关系线表示在图中,这些观侧数据点离散度较大的原因,主要是由各制造厂对水斗所用的水力设计和水斗总数不同而引起的。当假定。和”值后值可由方程式求得。也可以用参数,来计算值。,与执,的关系线表示在图中,它的关系方程式为一一一”一含令刀转轮尺寸转轮外直径为牡,的函数,关系线表示在图中,其关系方程式如下巧含韶。岁补。‘。‘货胡弱口与旅,的关系对应式的一。、污’一“一’一”云。。肠宁肠了与。,的关系对应式的。、二。任。,二。吮马勺气,的关书对皮式的护一。二。转轮水斗的宽度和长度为了的函数,相应的关系线分别表示在图、中,关系式如下二,通图、、中观侧数据点的离散度较大,是由于制造厂采用了不同比例的水斗结人人人人人人人人人护产户川川之之之己己己龟龟龟龟工下土丁土一一一匕不一一丫一田与,的关系对应式的,。、,。田机亮尺寸。一。肠公丽一一,圈与,的关系对应式的,、“。构,如按每个厂家的设计资料统计,离散度就会小得多。联解方程式、、、和,很易得出为,和。的函数,其方程式如下。玄式中函数。的范围为,仅有的变化。从这些数理统计分析图作出的初步结论,冲击式水轮机的流量仅取决于转轮外径的平方值和喷咀的个数,这与轴流式水轮机是相似的。口兀与,的关成对应式的二、二四、机壳尺寸冲击式水轮机机壳尺寸,主要由转轮外径来确定,其尺寸表示在图中。直径可给出圆形机壳的平面尺寸,也可假定等于棱柱形机壳的内、外接圆的平均直径。转轮外径与机壳直径的关系线表示在图中,方程式为。二转轮中心线到机壳顶的垂直距离见图。与的关系方程式为二其它尺寸、、、与的关系分别以下式表示各个关系线分别表示在图、、、中。应注意的是,、、、、等尺寸与每个水电站的布置特点是密切有关的。对有长尾水渠或尾水位变化大的水电站,机壳底需要放得低些或者加大尾水渠宽度以满足的要求,即使在高尾水位发生过渡过程时也要能满足转轮的通气。由于同样的原因,也妙甘刁。与的关系对应式的,。、。五、蜗管的尺寸蜗管的进口流速可由设计水头平方根的函数来确定,其关系式为’侧瓦相应的关系线表示在图中。蜗管的水头损失按方程式计算,在设计水头下,近似地随的立方根增加。对高水头水电站石编管内的水头损失和整个系统的水头损失相比可以忽略不计。因此以增大值来减小蜗管进口直径是无损于全系统效率的。个喷咀的喇管主要尺寸表示在图中对个和个喷咀水轮机的和尺寸与图列出的数值是有差别的,应按喷咀实际布里情况作修正,其关系方租式为与石的关燕对应一式的二。一、二,鑫一了场名与认压劝关系对应式二。一、一。白乙,日与的关系对应式的二、名十,犷一代终姜田与的关系对应式的二、二使尾水集内的平均流速差别很大,根据收集的数据在米秒之间。月圈拐,主工尺寸,一这些关系线分别表示在图、、、中,其观测数据点的离散度很小,证明各制造厂家的蜗管设计标准是十分接近的。如喷咀为个、个或个时,蜗管的全部尺寸不会有很大的影响。。习刃乙匀的关系对应式的。,、一。日与的关峨对应式的,。、‘六、冲击式和混流式水轮机的比较对水头相同的冲击式和混流式水轮机进行比较是很有意义的。为此选用水头同为米,容量同为万千瓦的两台水轮机冲击式水轮机按个喷咀考虑,用上述给出的数理统计方程式求得的尺寸列在表中。图为该两合水轮机的示意图,中心线高程是按同一尾水高程为基础的。虽然不是采用实际模型试验的水轮机尺寸,仍可得到如下有意义的结论混流式水轮机的装机高程比冲击式水轮机要低很多,这样混流式水轮机要求厂房基础的开挖量很大。冲击式水轮机机组间距较大,使厂房较宽较大。混流式水轮机的转速较高,所以它的发电机造价较低。在实际选择一卜水︸仆﹄勺一表冲击式和混流式水轮机的比较‘与的关系对应式的,。、。。。。。。。。。。。心’‘之与的关系对应式的护一、二。。米千瓦砚”次分米米,米米米入米米米米米米。。。。。时还考虑一些其它方面的技术和经济因素,其中值得提出的有两种水轮机效率曲线不同,冲击式水轮机对净水头的变化较敏感,冲击式水轮机在出力变化时有较高的效率,冲击式水轮机无水推力,冲击式水轮机可靠性较高,这和它的设计较简单有关,冲击式水轮机遇到泥砂磨损破坏时较容易维修,所需费用也较小。应当指出,冲击式水轮机转轮安装在最高尾水位以上,这样它不可能利用全部水头,这个缺点在低水头时更为明显。庄庄庄冲击式和沮流式水轮机示,日七、结语冲击式水轮机如同混流式和轴流式水轮机一样,虽制造厂家不同,但所选用的设计尺寸和参数是相近似的,这一点可从统计数据点的离散度小得到证实。调查研究表明,对多喷咀冲击式水轮机有一发展趋势,就是增大比转速,减小它的尺寸,降低造价。关于尾水位波动的局部补偿问题,目前制造厂家正考虑采用密封机壳和在同一主轴上用两个转轮的办法,进一步增大低水头时的比转速,以扩大冲击式水轮机的使用范围。摘译自”,节‘,卜,。“日卜门即户门即户即卜喇卜川即户川阳户创侧卜《巴西的水电建设》《水力发电》丛书之三目录,,,,,,,,、备令专专专专条专条。。备。备专专专专备。夺备。夕第一幸巴西的水能资派概况第一节巴西概况,第二节亚马孙河系水能资源概况,第三节巴拉那河系水能资源概况,第四节圣弗兰西斯科河系水能资源概况策二幸巴西的水电开发简史第一节概述,第二节大中型电站,第三节到。年的计划筑三章巴西主要水电站的设计和施工情况第一节图库鲁伊,第二节索布拉廷诺,第三节英波卡桑,第四节伊图比埃拉,第五节圣西蒙,第六节福尔纳斯,第七节埃斯特雷多,第八节马里姆邦多,第九节阿瓜威尔梅拉,第十节伊拉索耳台拉,第十一节鸿比亚,第十二节萨尔托圣地亚哥,第十三节萨尔托奥索里奥策四幸伊,,水电站第一节概述,第二节水文地质情况,第三节规划第四节枢纽布置及主要建筑物,第五节施工,第六节混凝土施工设备,第七节其他第五章栩筋混扭土面板石坝的设计和施工第一节面板坝的优点与适用条件,第二节基础处理及底座的设计,第三节坝体堆石的设计与压实,第四节钢筋混凝土面板设计,第五节面板坝的施工,第六节观侧第六章水电站的构电设第一节概况,第二节设备的引进和国产化,第三节目前的水平和特色第七章巴西的个主耍设计公司和施工公司第八章巴西水电建设经验第一节电力开发政策和相应的具体规划,第二节引进外国技术和资金,扶植民族工业,第三节注意采用先进技术,不断提高水平,第四节因地制宜进行设计第五节科学的施工管理和高度机械化施工夕。今。。今令今。。夺令。令。。。。令‘压二万山令。、牵巾帝,州卜中中中中命中命中今命一中牵命牵牵,中命中今牵,令牵帝帝,帝帝,命中

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