建立水轮机有功功率调节系统稳定性研究水轮机调节系统动态仿真专题子课题题目专题子课题内容毕业设计论文指导教师签字主管教学院部长签字年月日水电站调节系统设计与分析方案水电站位于四川省县，岷江支流上，电站建成后向四川系统供电。该电站坝址选在西谷村上游公里处，为混合式开发水电站，地下厂房。水库具有不完全年调节能力。引水口至电站主厂房上游侧边墙米，公路自右岸进入厂区。⒈水电站主要特性数据水头最大水头平均水头最小水头尾水位引水道参数压力波速压力引水钢管尾水隧洞⒉设计方案方案方案方案装机容量保证出力年利用小时电站和机组工作条件该系统的主力调峰调频电站，系统总装机容量。不完全年调节水库仿真计算时可取气候条件年平均温度年最高温度多年相对湿度水质平均含沙量，汛期来沙量约为全年来沙量的运输方式公路水电站调节系统设计与分析说明书学校昆明理工大学学院冶金与能源工程学院专业热能与动力工程专业学生姓名何川指导教师张琼讲师王煜副教授设计论文专用纸第页摘要前言水电站水轮机机组选型设计说明书第章水轮发电机组主要参数设计第节水轮机主要参数的确定第二节运转综合特性曲线绘制第二章蜗壳计算第节参数的选择第二节进口断面参数选择第三节座环尺寸的确定第四节蜗壳系数计算第五节蜗壳各断面参数计算第六节蜗壳单线图的绘制第三章尾水管设计第节尾水管形式的选择第二节尾水管尺寸计算第三节尾水管单线图绘制第四章发电机的设计第节水轮发电机的形式选择第二节水轮发电机通风冷却方式第三节水轮发电机外形尺寸的估算第四节水轮机和发电机重量估算第五章调节保证计算第节基本参数第二节确定管道的第三节最大水压上升和最大速率上升率计算第四节调速设备的选择第六章调节系统设计与分析第节基本参数计算第二节数学模型建立第三节水轮机调节系统稳定性研究设计论文专用纸第页第四节水轮机调节系统动态仿真结论总结与体会谢辞参考文献附录水电站水轮机机组选型设计计算书附录文献翻译附图设计论文专用纸第页摘要水电站水轮机选型设计是根据电站原始数据，对指定电站指定原始参数进行水电站机电设备初步设计，包括水轮机选型调节保证计算及调速设备选择调节系统设计等。初步拟定设计方案，通过计算，绘制图纸，对各项经济指标进行综合比较，确定最优的装机方案，择优选出型水轮机为最终确定机型，装机台数为台。调节保证计算，要求在设计工况和最大工况下均要满足水击压力上升值和转速上升值的标准。压力上升值ξ，转速上升值。确定导叶关闭时间。水电站调节系统设计，对调节系统中调速器参数对系统影响进行研究及仿真验证分析。关键词水轮机选型调节保证计算调节系统设计仿真分析设计论文专用纸第页，ξ。设计论文专用纸第页前言水电站水力机械设计是根据电站原始数据，对指定电站指定原始参数进行水电站机电设备初步设计，包括水轮机选型调节保证计算及调速设备选择辅助设备系统设计主厂房布置设计等。初步拟定设计方案，通过计算，绘制图纸，对各项经济指标进行综合比较，确定最优的装机方案调节保证计算，要求在设计工况和最大工况下均要满足水击压力上升值和转速上升值的标准。压力上升值ξ，转速上升值。主要通过了水轮机选型计算蜗壳尾水管计算调节保证计算等主要计算过程，对水电站进行调速系统进行设计分析。根据电站原始参数，由电站水头范围为，确定选择水轮机的类型为混流式水轮机，初选水轮机型号为型由电站的装机容量为，根据实际条件，确定水轮机的装机方案，拟定装机方案为台机组的初选方案。分别对各个方案进行计算，对各个机型的每个方案计算结果的效率比转速吸出高度等经济指标进行综合比较，择优选出型水轮机为最终确定机型，装机台数为台。由选型计算结果，即水轮机型号转轮直径设计水头等参数，确定蜗壳形式为金属蜗壳，再根据各个已知参数，进行蜗壳断面参数计算，确定蜗壳断面为圆形断面过渡到椭圆断面，分界角为。分别进行圆形断面和椭圆断面的计算，根据计算结果绘制出蜗壳断面单线图。根据电站最大水头为，确定尾水管形式为金属里衬弯肘尾水管。由推荐尺寸比例和转轮直径，分别计算确定直锥管弯肘管扩散管的详细尺寸。由计算尺寸，绘制尾水管简图。调节保证计算分为水击压力计算和转速上升计算两个部分。确定计算标准压力上升值ξ，转速上升值。通过确定各段管道的计算，分别计算水击压力和转速上升值。对调速设备进行基本选型计算。调节系统设计分为基本参数计算调节系统数学模型建立系统稳定性研究以及仿真验证四部分。根据水轮机调节计算调节系统的基本参数，建立系统的数学模型，借助进行系统稳定性研究，使用中的对研究结果进行仿真验证分析。设计论文专用纸第页水电站水轮机机组选型设计说明书第章水轮发电机组主要参数设计第节水轮机主要参数的确定水轮机类型的确定由所给出的原始数据判断，水轮机的运行水头范围为米，则可供选择的水轮机型式有混流式斜流式以及轴流转浆式三种。斜流式水轮机适用于水头变幅大的电站，转轮叶片可以转动而实现双重调节，处于高效率区的流量和出力范围大，效率曲线比较平坦。但目前由于其制造工艺复杂，技术要求高，故很少使用。而混流式水轮机具有结构紧凑运行可靠效率高，能适应很宽的水头范围等特点，技术十分成熟，是目前国际国内应用最广泛的水轮机机型，安装检修均具有强有力的技术保障，且由于本次设计的电站水头变化范围较小，且负荷变化较大，故决定采用混流式水轮机。按照原始资料中的最高水头查转轮模型综合特性曲线集并通过查看转轮综合特性曲线图，观察图中等效率曲线出力限制线等开度限制线和等空化系数线，是否完整，完整的图形是否清晰，初步选出个型号的转轮，其详细参数见下表表表水轮机型号初选参数表最优工况限制工况型号设计论文专用纸第页经过对这几个机型的参数的初步比较，可以看出型型及型模型水轮机在最优工况下的单位转速单位流量最高效率以及限制工况点的单位流量均比较高，且高效率区较宽，可使原型机获得较高的转速和较大的通过流量，从而在相同出力的情况下缩小机组的尺寸，同时模型机的气蚀系数较小，有利于电站的稳定运行，故选取上述三个水轮机机型进行计算。机组台数的确定由原始资料可知，该水电站的装机容量为，根据实践经验，在合理要求的情况下，可采用台台台机组的设计方案进行计算比较。分别对于型型及型模型水轮机按照台台台三个方案进行计算，并比较所得结果，最终确定所选择的台数。水轮机装置方式的确定水轮机的装置方式可分为卧式和立式两种，其中卧式布置方式简单，不需向下开挖但是占地面积比较大，般用于小型电站或水头较低的贯流式水电站。立式布置方式具有占地面积比较小的特点，但需要向下进行较大的土石开挖，增加建设成本。为了缩小厂房的面积，高水头的电站般都采用立式布置方式。根据所给的资料，本次设计电站的最大水头是米，且装机容量属于大机组，故应按照立式布置方式布置机组。转轮直径与机组同步转速的确定分别对型型及型模型水轮机按照台三个方案进行计算，求得转轮直径机组同步转速，并根据计算结果最终确定方案。确定转轮直径和同步转速等参数，方法步骤如下根据电站的装机容量，及其机组的台数，确定单机的出力根据处理确定转轮直径，查直径标准化，根据上面所得的直径，查水轮机的标准直径。原型水轮机的最高效率确定效率修正值校验单位参数是否需要修正，当结果小于时不要修正单位转速的修正值原型机最优工况下的单位转速，并取标准转速根据校核水轮机的出力是否满足要求设计论文专用纸第页校核吸出高度根据所得到的单位转速在模型综合特性曲线附图上找到每个方案所穿越的效率区，选择最优方案。具体方案计算比较，见计算书。对九种方案的比较，最终选出以下三种方案，看表表水轮机选型计算对比表机型方案编号台数单位参数是否修正否否否否否否否否否磁极对数设计论文专用纸第页ηηηη初选方案第二节运转综合特性曲线绘制对选定的三种方案作运转综合特性曲线在确定转轮型号转轮直径以及标准转速后，结合模型机的综合特性曲线，将水轮机的工作水头范围划分为若干个区域，从中选出个特征水头进行列表计算，求出在各水头下，原型水轮机效率与出力之间的关系，并在坐标纸上以原型水轮机效率与出力为横坐标描出各点，最后用光滑的曲设计论文专用纸第页线将各点连接，得到η曲线。当已知工作水头范围时，可以在此水头范围之间取若干水头值，并分别计算各水头对应的单位转速，在模型综合特性曲线上以各值作水平线与模型的等效率线相交与系列点，将各交点的换算成，同时计算出各点的出力，把各点描绘到坐标系中并连成光滑曲线既为原形水轮机的运转综合特性曲线的等效率曲线。具体计算表格见计算书，等效率曲线绘制见附图，等效率曲线拐点的辅助曲线见附图中图。出力限制线以设计水头为界，分为两部分。在和之间，水轮机的出力受发电机额定容量的限制。是条的垂线。在之间，水轮机的出力限制线般由模型综合特性曲线的出力限制线换算而得到。为了计算简便，选择和，计算出它们最大允许的出力和，然后过，和，两点连成条直线，以此作为时的出力限制线，如附图图。等吸出高度线的绘制的步骤计算个水头相应的单位转速，在模型综合特性曲线上过各作水平线与各等线相交，记下各交点的及值根据吸出高度计算公式计算各点，并计算各点的出力根据各工况点的绘出各水头下的曲线，见附图图。待选方案的综合比较根据所做出的运转综合特性曲线，对三种机组的性能进行比较，算出各机组的比转速机组平均效率水轮机吸出高度水轮机飞逸转速和机组的受阻容量。水轮机的比转速与水轮机的运行工况有着密切的关系，其下限受能量指标出口动能损失的限制，上限受到气蚀条件的限制平均效率设计论文专用纸第页机组的受阻容量是单台机组容量与最小水头下机组的最大出