1、水電站課程設(shè)計.設(shè)計題目水電站廠房布置設(shè)計.設(shè)計目的進(jìn)一步鞏固和加深廠房部分的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題及運 用理論知識解決實際問題的能力，提高學(xué)生制圖、使用現(xiàn)行規(guī)范、查閱技術(shù)資料、 使用技術(shù)資料的能力以及編寫設(shè)計說明書的能力。通過該課程設(shè)計使學(xué)生初步掌 握水電站廠房設(shè)計的內(nèi)容、步驟和方法.設(shè)計任務(wù)進(jìn)行廠區(qū)樞紐布置根據(jù)給定的資料進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組的選型；根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組的型號選擇相應(yīng)的蝸殼、尾水管、調(diào)速器及其它輔助設(shè) 備；根據(jù)所選擇的設(shè)備進(jìn)行主、副廠房的平面和立面的布置設(shè)計，從而確定廠房 的輪廓尺寸。布置設(shè)計包括以下幾方面內(nèi)容：主機(jī)組及相應(yīng)輔助設(shè)備的布置；主、副廠房各層的布置；主、副廠

2、房梁、板結(jié)構(gòu)的布置；廠內(nèi)交通道的布置。.設(shè)計資料本次課程設(shè)計的前半部分，即機(jī)組的選型、調(diào)速器及輔助設(shè)備的選擇已在水 輪機(jī)選型作業(yè)中完成，因此所有資料已發(fā)到每人手中，此階段的設(shè)計內(nèi)容就是要 求根據(jù)每人選擇的機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的廠房布置設(shè)計。.設(shè)計成果設(shè)計圖紙一張。圖紙內(nèi)容包括：1）沿機(jī)組中心線廠房橫剖面圖（1：501：100）；2）發(fā)電機(jī)層平面圖（1：1001：200）；3）水輪機(jī)層平面圖（1：1001：200）；4）蝸殼層、尾水管層平面圖（1：1001：200）；5）廠區(qū)樞紐布置圖（1：500）圖紙要求：1）要求繪于1號白圖上或用計算機(jī)繪圖；2）要嚴(yán)格按制圖要求繪制工程圖；3）設(shè)計圖紙要求正確、美觀

3、、清楚、整潔；4）圖中所用符號應(yīng)合乎統(tǒng)一規(guī)定的符號，文字用仿宋體書寫； 5）要求圖中尺寸標(biāo)注完整、正確，圖紙上要有必要的說明。計算書、說明書一份。計算書、說明書要求有以下內(nèi)容：1）封面；2）前言；3）中、英文摘要及中、英文關(guān)鍵詞；4）目錄；5）正文；正文的內(nèi)容包括：（1）工程概況及設(shè)計資料；（2）水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的選型及其所考慮的因素；（3）蝸殼、尾水管、調(diào)速設(shè)備的選型及其所考慮的因素；（4）水電站在整個樞紐中的位置及廠房樞紐布置概述（包括供水方式、引近方 式、廠區(qū)回車場及對外交通道。）（5）通過主廠房的剖面布置，確定主廠房各主要高程，并說明理由及所考慮的 因素；（6）通過主廠房各層的平面布置，

4、確定水電站主廠房的長度和寬度，并說明理 由及所考慮的因素；（7）確定副廠房的位置及廠內(nèi)布置，并說明理由及所考慮的因素；（8）確定廠內(nèi)各層平面和立面的交通條件；（9）確定廠外的交通條件；（10）其它你認(rèn)為所必須的內(nèi)容；（11）說明書要求論據(jù)充分、合理，字跡清晰端正（可打?。?，文句通順，邏輯性強(qiáng)，無錯別字。6）結(jié)論；7）總結(jié)與體會； 8）參考文獻(xiàn)。.建議時間安排根據(jù)所給資料選定機(jī)組型式、計算出有關(guān)參數(shù)后，即可進(jìn)行廠房的布置設(shè)計， 但不要求作方案比較。 TOC o 1-5 h z 1）熟悉所給資料及參考資料0.5天2）繪制廠區(qū)樞紐布置簡圖0.5天3）各設(shè)備的尺寸估算0.5天4）繪制廠房橫剖草面圖及相

5、關(guān)高程的確定2.0天5）繪制發(fā)電機(jī)層平面草圖及相關(guān)尺寸的確定1.0天6）繪制水輪機(jī)層、蝸殼層平面草圖及相關(guān)尺寸的確定2.0天7）在修改草圖的基礎(chǔ)上繪制廠房平剖面正式圖2.0天8）編寫說明書1.5天備注：各層平面圖均包括同層的副廠房。廠房橫剖面圖若剖到副廠房，也 必須繪出副廠房。.設(shè)計步驟在熟悉所給資料、詳細(xì)了解設(shè)計任務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行廠區(qū)樞紐布置，要求確 定引水道（包括壓力前池或調(diào)壓室）、壓力鋼管、主廠房、副廠房、變壓器 場、高壓開關(guān)站、尾水道、交通道的相對位置。在廠區(qū)樞紐布置圖中，應(yīng)標(biāo) 明各主要建筑物的尺寸及主要交通道。確定各設(shè)備的尺寸通過水輪機(jī)的選型計算，選擇相應(yīng)的水輪機(jī)并確定水輪機(jī)的有關(guān)參數(shù)

6、（包 括：水輪機(jī)型號、轉(zhuǎn)輪直徑、標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速、水輪機(jī)的工作范圍、允許吸 出高度、水輪機(jī)的安裝高程、繪制水輪機(jī)的運轉(zhuǎn)特性曲線。）選擇蝸殼的型式，確定蝸殼的有關(guān)參數(shù)（包括：斷面型式、蝸殼的包角、 蝸殼進(jìn)口斷面的平均流速。）；并通過相關(guān)的水力計算，確定蝸殼的輪廓尺寸。要求畫在坐標(biāo)紙上，并附在說明書中。選擇相應(yīng)的調(diào)速設(shè)備；選擇尾水管的型式，確定尾水管的尺寸，并畫在坐標(biāo)紙上，附在說明書中。估算發(fā)電機(jī)的主要尺寸，并畫在坐標(biāo)紙上，附在說明書中。廠房布置以安裝高程為基準(zhǔn)，根據(jù)已選定的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行廠房的剖面布置，從而確 定廠房各主要高程。根據(jù)主要的機(jī)電設(shè)備及主要輔助設(shè)備的布置和運行要求，并考慮吊車的跨 度進(jìn)行廠

7、房各層的平面布置，從而確定主廠房的平面尺寸。在進(jìn)行各層的 平面布置時應(yīng)嚴(yán)格注意：1）主要機(jī)電設(shè)備及主要輔助設(shè)備之間的協(xié)調(diào)。包括調(diào)速設(shè)備、油、水、氣系統(tǒng) 的布置和相互協(xié)調(diào)。2）考慮吊車的工作范圍，保證須起吊的設(shè)備在吊鉤的極限范圍內(nèi)，并注意吊鉤 的工作范圍對邊機(jī)組段尺寸的影響。3）從保證運行安全及方便出發(fā)，協(xié)調(diào)廠內(nèi)外電氣設(shè)備的布置。4）布置廠內(nèi)的交通系統(tǒng)，包括連接各層的樓梯、吊物孔（包括蝶閥吊孔）、各層 平面的交通道的位置及尺寸。5）根據(jù)機(jī)組的安裝、檢修條件，確定裝配場的位置、高程及平面尺寸；其中， 還應(yīng)考慮變壓器的檢修。6）確定蝸殼及尾水管檢修時的進(jìn)人孔位置及廠內(nèi)集水井的位置。7）合理布置廠房的

8、梁、柱系統(tǒng)，使其滿足結(jié)構(gòu)、施工及安裝要求。8）初步擬訂廠房各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸，包括梁、柱、門、窗、墻、樓板等。根據(jù)機(jī)電設(shè)備及油、水、氣系統(tǒng)的布置，結(jié)合參考資料提供的參考面積， 對與主廠房運轉(zhuǎn)有直接關(guān)系的副廠房進(jìn)行布置。在橫剖面圖和平面圖上應(yīng)標(biāo)明各項高程及主要尺寸，所標(biāo)注尺寸應(yīng)符合工 程圖要求。正式圖紙可手繪，也可用計算機(jī)繪圖。編寫說明書。.設(shè)計資料水電站裝機(jī)容量13.6萬千瓦，效率97.5%,最大工作水頭38.0m,最小工作水頭27.0m,加權(quán)平均水頭32.0m,設(shè)計水頭為30.5m,海拔高程27m,下游設(shè)計水頭最低水位22m。.摘要及關(guān)鍵詞本課程設(shè)計主要是水利水電樞紐工程中水電站廠房設(shè)計的部分

9、工作。設(shè)計目的在于進(jìn)一步鞏 固和加深廠房部分的理論知識,培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析問題及運用理論知識解決實際問題 的能力,提高學(xué)生制圖、使用現(xiàn)行規(guī)范、查閱技術(shù)資料、使用技術(shù)資料的能力以及編寫設(shè)計 說明書的能力。通過該課程設(shè)計使學(xué)生初步掌握水電站廠房設(shè)計的內(nèi)容、步驟和方法。根據(jù)已有的原始資料和設(shè)計要求進(jìn)行設(shè)計,主要內(nèi)容有：水電站總體布置,水輪機(jī)型 號的選擇以及水輪機(jī)特性曲線的繪制,蝸殼尺寸的確定,尾水管尺寸的確定,調(diào)速器的選擇, 水電站廠房尺寸的確定,尾水渠渠道布置、形式選擇等,并根據(jù)要求繪制相應(yīng)的平面布置圖 和剖面圖。關(guān)鍵詞：裝機(jī)容量、效率、水輪機(jī)、蝸殼、尾水管、調(diào)速器、發(fā)電機(jī)、廠房。This c

10、ourse is designed primarily water conservancy and hydropower dam project in the part of the hydropower plant design work. Designed to further consolidate and deepen the theoretical knowledge of plant parts, training students to think independently, analyze problems and apply the theoretical knowledg

11、e to solve practical problems, to enhance students mapping, the use of existing norms, access to technical information, the ability to use technical data and preparation of design manual ability. Through the course designed to give students a preliminary design of the hydropower plant to master the

12、content, procedures and methods. The basis of the raw data and design requirements for the design, the main contents are: hydropower overall layout, the choice of turbine type and turbine characteristic curve drawing, scroll determine the size, tube size determination, the choice of governor, determ

13、ine the size hydropower plant, tailrace channel layout, form selection, and are required to draw the appropriate floor plan and sections.Keywords: capacity, efficiency, turbine, scroll, tail pipes, governor, generator, plant.第一章水輪機(jī)選型計算 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第一節(jié)水輪機(jī)型號的

14、選擇6 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第二節(jié)水輪機(jī)主要參數(shù)的計算7 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document HL240型水輪機(jī)方案主要參數(shù)計算7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document ZZ440型水輪機(jī)方案主要參數(shù)的計算9 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 第三節(jié)水輪機(jī)方案的分析比較12 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 一HL240型水輪機(jī)運轉(zhuǎn)特性曲線的繪

15、制13 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 第二章蝸殼的型式及其主要尺寸的確定17 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 第一節(jié)蝸殼的型式17 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 第二節(jié)蝸殼的主要參數(shù)的選擇17 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 第三節(jié)蝸殼的水力計算18 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 第三章尾水管的型式及其主要尺寸的確定19 HYPER

16、LINK l bookmark61 o Current Document 第四章水輪機(jī)調(diào)速設(shè)備的選擇20 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 第一節(jié)調(diào)速功的計算20 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 第二節(jié)接力器的選擇21 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 第三節(jié)調(diào)速器的選擇22 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 第四節(jié)油壓裝置的選擇22 HYPERLINK l bookmark77 o Curre

17、nt Document 第五章水輪發(fā)電機(jī)選擇計算22 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 第一節(jié)發(fā)電機(jī)主要部分的尺寸計算22 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 機(jī)距22 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 定子鐵芯內(nèi)徑23 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 定子鐵芯長度23 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 定子鐵芯外徑23 HYPERLINK l b

18、ookmark89 o Current Document 第二節(jié)外形尺寸估算23 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 平面尺寸估算23 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 軸向尺寸的計算24 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 水輪發(fā)電機(jī)重量估算25 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 第三節(jié)壓力管道參數(shù)計算26 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 第四

19、節(jié)主廠房主要尺寸的確定26 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 主廠房長度的確定26 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 主廠房寬度的確定28 HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 主廠房高程的確定28 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 第 五節(jié) 副廠房的布置30 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 副廠房的組成30 HYPERLINK l boo

20、kmark138 o Current Document 副廠房的位置31 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 副廠房平面布置的設(shè)備31 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 第 六 章參考文獻(xiàn)31第 一 章 水輪機(jī)選型計算第一節(jié) 水輪機(jī)型號的選擇根據(jù)水電站的工作水頭范圍，在反擊式水輪機(jī)系列型譜表中查得 HL240 型水輪機(jī)和ZZ440型水輪機(jī)都可以使用，這就需要將兩種水輪機(jī)都列入比較方案，對其參數(shù)分別予以計 算和選定。第二節(jié) 水輪機(jī)主要參數(shù)的計算一 HL240型水輪機(jī)方案主要參數(shù)計算1 轉(zhuǎn)輪直徑的

21、計算Di =, 9.81QH 32nN =34870kW ;式中Hr =30.5m; rQ:=1240L/s =1.24m3/s（由附表 1 查得）。同時在附表1中查得水輪機(jī)模型在限制工況下的效祠M = 90.4%，由此可初步假定水 輪機(jī)在該工況的效率為92%。將以上各值代入上式得=4.30m:34870V 9.81 x1.24 x30.53 2 x0.92選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1 = 4.5m。2 效率修正值的計算由附表1查得水輪機(jī)模型在最優(yōu)工況下的n A/r= 92.0%，模型轉(zhuǎn)輪直徑MmaxD1A = 0.46m，則原型水輪機(jī)的最高效荷可依(3-23)式計算，即 TOC o 1-

22、5 h z 1MmaxD、0.46n=1 (1 n )3 =1 (1 0.92)5 -= 94.9%maxM max 5 D1 4.51考慮到制造工藝水平的情況聰=1% ；由于水輪機(jī)所應(yīng)用的蝸殼和尾水管的型式與模 1型基本相似，故認(rèn)為2= 0，則效率修正值A(chǔ)n為：An =nn = 0.949 0.92 0.01 = 0.019maxMmax1由此求得水輪機(jī)在限制工況的效率為：n =n M +An = 0.904+0.019 = 0.923% (與原來假定的數(shù)值接近，不再校正)3轉(zhuǎn)速的計算n .Hn = _10_2a_D1式中 n = n+A n1010M 1由附表1查得在最優(yōu)工況下的n= 72

23、r /min，同時由于10Ma n n= = n n10MmaxM max,10.9491 =1 = 0.016 0.03 0.92所以A n可忽略不計，則以n = 72代入上式得: 110n = 7232 = 90.5r/min4.5選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速n = 93.8r /mm。4工作范圍的驗算在選定的D1 應(yīng)的n1值分別為:4.5m、n = 93.8r /min的情況下，水輪機(jī)的Q 和各種特征水頭下相1 maxQmax348709.81D2H 32n9.81 x4.52 x30.532 x0.9231r=1.13 1.24m3 /s則水輪機(jī)的最大引用流量.X為Q=Q /D 2

24、 aH =1.08 x4.52 x.jM5=126.37m3/smax1 max 1 r對n1值：在設(shè)計水頭H = 30.5m時nDn =方經(jīng)叁5 = 76.4r/minJ30.5在最大水頭H=38.0m 時maxnDn =11mmHmax93.8 x4.5 4ms 900900二ZZ440型水輪機(jī)方案主要參數(shù)的計算1轉(zhuǎn)輪直徑。1的計算D 二：Nr1 9.81Q1H 呵式中N、H值同前。對于Q值，可由附表2查得該型水輪機(jī)在限制工況下的rrQ =1650L/s，同時還查得氣蝕系數(shù)o = 0.72。但在允許高程H = 4m時，則相應(yīng)的1裝置氣蝕系數(shù)。為: z10.0 工H 10.0 巨900 s-

25、H90030.5+4一=0.46 0.72所以，為了滿足對吸出高的限制，Q值可在ZZ440型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上依 1工況點(n =115、o = 0.46)查得為1240L/s。同時亦可查該工況點上n、”86%，由此10M可初步假定水輪機(jī)的效率為89.5%。將以上各值代入上式，便可求得：34870D1= ：9.81 x1.24 x30.53 2 x0.895= 4.42m選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1 = 4.5m。2效率修正值的計算對軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，葉片在不同轉(zhuǎn)角時的最大效率n .ax可用（3-24）式計算，即nmas TOC o 1-5 h z 、D:H)0.3 + 0.751

26、MipMM max5 D H已知D1 M = 0.46m、HM = 3.5m、D1 = 4.5m、H = 31.5m，代入上式，則得:p 八、八 c 八10.46 3.5 p 八八 L/F、% max = 1 - (1 -n,Mmax)+=1 -。屈”Mmax)葉片在不同轉(zhuǎn)角平時的n值可自圖3-10查得，由此便可應(yīng)用上式求得相應(yīng)于該分隼M max角時的水輪機(jī)最高效率n，并將計算結(jié)果列于表4-8。甲max表4-8葉片轉(zhuǎn)角（。）-10-50+5+10+15nM max電84.988.088.888.387.286.0n (%)9 max90.192.192.692.391.690.8n-n(%)9

27、 max9M max5.24.13.84.04.44.8An (%)94.23.12.83.03.43.8當(dāng)選取制造工藝影響的效率修正值，=1%和考慮異形部件的影響時，便可計算得不同9角時效率修正值為：An =n-n-1%9 max9M max將An的計算結(jié)果亦同時列入表4-8中。 9由附表2查得在最優(yōu)工況下模型的最高效率n Mmax = 89%，由于最優(yōu)工況很接近于9二0。的等轉(zhuǎn)角線，故采用效率修正值A(chǔ)n9 = 2.6%，這樣便可得出原型水輪機(jī)的最高效率n為：maxn = 0.89 + 0.026 = 0.916 = 91.6%已知在限制工況(n：0 = 115、Q= 1240)模型的效率為

28、：M = 86%，而改點處于= +10與= +15兩等角線之間，用內(nèi)插法可求得該點的效率修正值為A = 3.56% , 由此可求得水輪機(jī)在限制工況下的效率為：丑=0.86 + 0.0356 = 0.896 = 89.6%與原來假定的效率90.0%很接近，不在校正。3轉(zhuǎn)速的計算 TOC o 1-5 h z An n,0.916由于 1 =max 1 = 1 = 0.0145 0.03于 n 、力 0.8910MM max所以不考慮n的修正，由此求得水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 10n =上=匹=144.56D4.5選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速n = 150 min。4工作范圍的驗算在選定的D = 4.5

29、m、n = 150r/min的情況下，水輪機(jī)的Q 和各種特征水頭下相應(yīng) 11max34870Q1，max=1.16m3 /s的n，值分別為:9.81 x 4.52 x 30.53 2 x 0.896則水輪機(jī)的最大引用流量Q 為: maxQ = Q， D：J叫=1.10 x4.52 x、1305 = 129.73m3/s對n值：在設(shè)計水頭H = 30.5m時在最大水頭Hn，1rnD 150 x 4.5vHr=38.0m 時=122.22r/minn，1 minnD1尸maxmax150 x 4.5= 109.50r / min38.0在最小水頭Hmin = 27.0m時， nD 150 x 4.

30、5n = . 1 = = 129.9r / min1max H -4m s 900900（滿足要求）第三節(jié) 水輪機(jī)方案的分析比較為了便于分析比較,現(xiàn)將兩種方案的有關(guān)參數(shù)列于下表表4-9 水輪機(jī)方案參數(shù)對照表序號項目ZZ440HL2401模型轉(zhuǎn)輪 參數(shù)推薦使用水頭范圍（m）204025452最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n （r/min） 10115723最優(yōu)單位流量Q （L/s） 1080011004限制工況單位流量Qlax（L/s）165012405最高效率（%）M max89926設(shè)計工況氣蝕系數(shù)。0.380.1867原型轉(zhuǎn)輪 參數(shù)工作水頭范圍（m）273827388轉(zhuǎn)輪直徑D （m） 14.54.59轉(zhuǎn)速

31、 n （r/min）15093.810最高效率（%）max91.694.911額定出力Nr（kW）348703487012最大引用流量Q （ m3/s） max130.85126.3713吸出高H （m） s-3.7552.8025從上表的對照中可以看出，兩種不聽的機(jī)型方案在同樣水頭下同時滿足額定出力的情況 下，HL240與ZZ440相比較來看，它具有效率高工作范圍好、汽蝕系數(shù)小等優(yōu)點，這可以 提高水電站的年發(fā)電量和減小廠房的開挖量。選用HL240型水輪機(jī)。一 HL240型水輪機(jī)運轉(zhuǎn)特性曲線的繪制1 基本資料HL240型，模型綜合特性圖D1 = 4.5m、轉(zhuǎn)速 n = 93.8r / minH

32、max =38.0m、Hr =30.5m、Hmin =27.0mNr = 34870kW= 27.0m轉(zhuǎn)輪的型式轉(zhuǎn)輪的直徑和轉(zhuǎn)速特征水頭水輪機(jī)額定出力水輪機(jī)安裝處的海拔高程2等效率曲線的計算與繪制取H= 38.0m、H = 34.0m、Hr = 30.5m、H i = 27.0m等4個水頭列表4-15分別進(jìn)行計算，表中在不同轉(zhuǎn)角平時的效率修正值A(chǔ)”可由表4-8得到。根據(jù)計算結(jié)果可首先 繪制各水頭下的水輪機(jī)工作特性曲線圖4-16（a），然后繪制效率曲線圖4-16（b）。nM(%)Q1(m3/ s)n=nM+ AnN(MW)nMQ1nN()860.8187.933.1860.7887.927870

33、.8488.934.7870.8388.929.1880.8789.936.4880.8689.930.4890.9190.938.5890.9290.932.9900.9491.940.2900.9591.934.4910.9792.941.9910.9992.936.2911.1692.950.1911.292.943.9901.1991.950.9901.2491.944.9891.2290.951.6891.2690.945.1881.2689.952.7881.2989.945.7871.2988.953.4871.3388.946.6861.3387.954.4861.3587.9

34、46.7Hmax=30.5(m)Hmax=27(m)n1=76.4(r/min)n1=81.2(r/min)N=33.46nQ1(MW)N=27.87nQ1(MW)nMQ1nNnMQ1nN850.7886.922.782.50.7984.418.6860.8387.924.4850.8986.921.6870.8788.925.9860.9487.923880.9289.927.7870.9788.924890.9790.929.5881.0289.925.690191.930.7891.0590.926.6911.0592.932.6901.191.928.2911.2392.938.290

35、1.2591.932901.2691.938.7891.2890.932.4891.2890.938.9881.3289.933.1881.3289.939.7871.3488.933.2871.3488.939.9861.3687.933.3Hmax=38(m)n1=68.5(r/min)N=46.53 nQ1(MW)Hmax=34(m)n1=72.4(r/min)N=39.38 nQ1(MW)N (K W3等吸出高曲線的計算與繪制亦按前述的方法和例題中的有關(guān)數(shù)據(jù)，列表4-16分別以不同水頭進(jìn)行計算，表中的出力N系由圖4-17N = f Q；)輔助曲線上查得的。由計算結(jié)果可繪制H=f(N)的

36、輔助曲線 1s圖4-18,并由此在圖4-16 (b)上繪出等吸出高曲線。圖4-16 (b)即為ZZ440型水輪機(jī)的 運轉(zhuǎn)特性曲線。H(m)n1(r/mi0Q (m3/s1)N(MW)o+Ao(o+A o)HHs(m)0.220.79320.269.880.090.210.9380.259.50.473868.50.211.2945.70.259.50.470.221.3553.40.269.880.090.231.3755.40.2710.26-0.290.220.78270.268.841.130.210.8429.50.258.51.473472.40.20.9634.90.248.161

37、.810.21.2845.40.248.161.810.211.3246.50.258.51.470.221.3646.70.268.841.130.220.8123.70.267.932.040.210.8525.10.257.6252.3530.576.40.20.9629.10.247.322.650.21.2939.10.247.322.650.211.3239.70.257.6252.350.221.3439.90.267.932.040.220.87210.267.022.950.211250.256.753.222781.20.211.2331.70.256.753.220.22

38、1.2832.40.267.022.950.231.3233.10.277.292.68第 二 章 蝸殼的型式及其主要尺寸的確定第 一 節(jié)蝸殼的型式采用金屬蝸殼，圓形斷面，為防止?jié)B漏和減少磨損，在蝸殼內(nèi)壁作鋼襯，鋼板的厚度取 10mm。第二節(jié) 蝸殼的主要參數(shù)的選擇1 斷面的型式金屬蝸殼采用圓形斷面。2蝸殼的包角中0對于金屬蝸殼，采用0 = 345。3蝸殼進(jìn)口平均流速vc由圖4-30a查得有鋼襯的金屬蝸殼進(jìn)口平均流速匕=5.3m/ s。第三節(jié) 蝸殼的水力計算蝸殼的水力計算就是在上述假定的基礎(chǔ)上進(jìn)行蝸殼各中間斷面的計算。計算是在給定的水輪機(jī)設(shè)計水頭Hr、最大引用流量Q m底導(dǎo)葉高度b0。坐環(huán)尺寸（

39、。/Db等）和選擇的蝸殼斷面形式、最大包角甲0、進(jìn)口平均流速匕的情況下進(jìn)行的。混凝土蝸殼的水力計算采 用半圖解法較為方便。1對于蝸殼進(jìn)口斷面：斷面的面積斷面半徑 TOC o 1-5 h z 二匕二 3 二匕二 12H : 22.85m2V360cVV 5.3P JQ max 3600 x兀 xVc：22.850 “,=2.70m 3.14ccRb = 6m由水利機(jī)械附表5查得金屬蝸殼座環(huán)尺寸，水頭在70米以下其座環(huán)外a D =3.85m,半徑/ 2 R = -= - = 3.55 a 22 Q xp1126.37x 345。八 “0當(dāng) p = 345o 時，p = maxi = 2.698mi

40、1 3600 x 兀 x 5.33600 x 兀 x 5.3R =匕 + 2 p = 3.55 + 2 x 2.698 = 8.946m 2 iCM-126.37 x 3000當(dāng)p = 300o 時，p = 2.516mi 3600 x兀 x 5.3R = 3.55 + 2 x 2.516 = 8.582m當(dāng) p = 2550 時，p = 2.319m iR = 8.188m當(dāng)p = 2100 時，p = 2.105m iR = 7.76m當(dāng)p = 1650 時，p. = 1.866mR = 7.282m當(dāng)p = 1200 時，p = 1.591m iR = 6.732m當(dāng) p = 750 時

41、，p = 1.258m iR = 6.066m當(dāng)=300 時，pi = 0.795mR = 5.14m第三章 尾水管的型式及其主要尺寸的確定選用彎肘型尾水管表4-17推薦的尾水管尺寸表參數(shù)D1hLB5D4h4h6L1h5肘管 型式適用 范圍標(biāo)準(zhǔn)1.02.64.52.721.351.350.6751.821.22標(biāo)準(zhǔn) 混凝 土肘 管混流 式實際4.511.720.2512.246.0756.0753.03758.195.49L卡116圖4-35牯流轉(zhuǎn)漿或水輪機(jī)尾水管章水輪機(jī)調(diào)速設(shè)備的選擇第一節(jié)調(diào)速功的計算應(yīng)用下式計算水輪機(jī)的調(diào)速功A = (200 250)Q V H D1式中A 一調(diào)速功，N m

42、;Hmax-最大水頭，m；Q 最大水頭下額定出力時的流量，m3/s;。1 一水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑，m。Nr9.81 H 丑水輪機(jī)在工況點(Hmax = 38.0m、Nr = 34870kW)工作時的效率可由水輪機(jī)運轉(zhuǎn)特 性曲線查得為0.918，由此Q =34870= 107.394m3/s9.81 x 38 x 0.871A = (200 250)x 107.394 x . 30000N m屬大型調(diào)速器，則接力器、調(diào)速柜和油壓裝置應(yīng)分別進(jìn)行計算和選擇。第二節(jié)接力器的選擇1 接力器直徑的計算采用兩個接力器來操作水輪機(jī)的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)，選用額定油壓為2.5MPa,則每個接力器的 直徑d可由下式求得：sd =

43、 X D 0H Hs1 D max已知導(dǎo)葉數(shù)目Z0 = 24，為標(biāo)準(zhǔn)對稱型導(dǎo)葉，由表5-3查得X =0.031；又導(dǎo)葉的相對高度D由型譜表4-1查得為0.365代入上式得：ds = 0.031 義 4.5 義. 00.655 x 38.0 = 0.52m = 520mm由此，在表5-4中選擇與之接近而偏大的ds =550mm的標(biāo)準(zhǔn)接力器接力器最大行程的計算應(yīng)用下式，接力器的最大行程S 為: maxSmax 二皿100max導(dǎo)葉最大開度0 可由模型的0 求得：0max0M maxa = aqZ。m0max0M maxDZ式中a0Mmax可由設(shè)計工況點；=76.4r/mm、Qmax = 1130L

44、/s）在模型綜合特性曲線圖3-10上查得為25mm；同時在圖3-10上還可查得D= 534mm,Z= 24 ；0M0M選用水輪機(jī)的D0 = 1.17D = 1.17 x 4.5 = 5.265m = 5265mm,Z0 = 24。將各值代入上式得：a0 max=246mm5265 x 24=25 x534 x 24當(dāng)選用計算系數(shù)為1.8時，則S = 1.8 X 246 = 443mm = 0.443m接力器容積的計算兩個接力器的總?cè)莘e、，可由下式求得：V = d S= (0.55)2 x 0.443 = 0.21m3s 2 s max 2第三節(jié)調(diào)速器的選擇大型調(diào)速器的型號是以主配壓閥的直徑來表

45、征的，主配壓閥的直徑d可由下式計算d = 1.13 TT Vs m選用 T = 4s、V = 4.5m / s，則d = 1.13 0.21 = 0.122m = 122mm4 x 4.5在表5-1中選擇與之相鄰而偏大的DT150型電氣液壓型調(diào)速器。第四節(jié) 油壓裝置的選擇此處油壓裝置不考慮空放閥和進(jìn)水閥的用油，則壓力油罐的容積可按下式估算，即：Vk = (18 20V = (18 20) x 0.21 = (3.78 4.2)m3由此在表5-2中選擇與之相鄰而偏大的YZ6型分離式油壓裝置。第 五 章 水輪發(fā)電機(jī)選擇計算第一節(jié)發(fā)電機(jī)主要部分的尺寸計算n = 93.8r/min，初步選定傘式發(fā)電機(jī)

46、一機(jī)距Ss=K 4-f八,2 PP磁極對數(shù)，32；Kj 取 10；N 34870=r-f 90%0.9=38744kW ；38744t = 10 義1=49.6cm4 2 義 32二定子鐵芯內(nèi)徑D = 2Pt = 232 x 49.6 = 1010.96cmi 兀兀SfCD2n三定子鐵芯長度= 80.83cm387445 x 10-6 x 1010.962 x 93.8ieSf 一發(fā)電機(jī)額定容量，38744kW；n 一水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速，93.8r/min;D 一定子內(nèi)徑，1010.96cm;C一計算系數(shù)，取為5 x 10-6。四定子鐵芯外徑n = 93.8r/min 166.7r/min,D =

47、 Di + 1.2t = 1010.96 +1.2 x 49.6 = 1070.48cm第二節(jié)外形尺寸估算一平面尺寸估算1定子機(jī)座外徑d1ne = 93.8r / min，ne 20000kW,D2 = D1 + 240 = 1220.35 + 240 = 1460.35cm3轉(zhuǎn)子外徑D3D3 = Di 2b = 1010.96 2 x 40 = 930.96cm4下機(jī)架最大跨度D4S于=38744kW,10000 Sf 100000D4 = D5 + 60 = 630 + 60 = 690cm其中 D = 630cm 55推力軸承外徑D和勵磁機(jī)外徑D67查表得 D = 300cm, D =

48、200cm二軸向尺寸的計算1定子機(jī)座高度h1n = 93.8r / min， 88.2r / min n 0.035，采用傘式發(fā)電機(jī)傘式非承載機(jī)架：h2 = 0.10Di = 0.10 x 1010.96 = 101.1cm3勵磁機(jī)高度勺、副勵磁機(jī)高度h5和永磁機(jī)高度九查水電站機(jī)電設(shè)計手冊表3-8得，S廠38744kW 20000kWh - 220cm、h -100cm、h - 75cm4下機(jī)架高度h7傘式承載機(jī)架：h7 = 0.20D. = 0.20 x 1010.96 - 202.19cm5定子支座支撐面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離h8傘式承載機(jī)架：h8 = 0.25D. = 0.2

49、5 x 1010.96 - 252.74cm6下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面之間的距離h9按以生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)統(tǒng)計資料查得，h9 -100cm7轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度h10無風(fēng)扇時，h10 - lt + 60 - 80.83 + 60 - 140.83cm8發(fā)電機(jī)主軸高度h11hii - (0.7 0.9)H - 0.9( + h2 + h4 + h5 + h6 + h8 + h9)-0.9 x (220.03 +101.1 + 220 +100 + 75 + 252.74 +100)- 961.98cm9定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面距離h12h12 = 0.46h1 + h10 - 0.46 x 2

50、20.03 +140.83 - 242.04cm10轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)受油器尺寸三水輪發(fā)電機(jī)重量估算1水輪發(fā)電機(jī)的總重量Gf-K1-fnIt )- 443.7(t)計算系數(shù)Ki取82發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重G2G = 1G = 1 x 443.7 = 221.85(t)2 2f 23發(fā)電機(jī)飛輪力矩GD 2GD2 = K2D3Mt = 4.5x 10.13.5 x0.8083 = 11909.95(t m2)查水輪機(jī)機(jī)電設(shè)計手冊表3-10, K2取為4.5起重機(jī)的型式和臺數(shù)取決于水電站的廠房類型、最大起重量和機(jī)組臺數(shù)等條件。具有上 部結(jié)構(gòu)的廠房一般選用橋式起重機(jī)。起重機(jī)額定起重量應(yīng)根據(jù)最重吊運件的重量(一般為發(fā)電

51、機(jī)轉(zhuǎn)子)加起吊工具的重量, 并參照起重量系列確定，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重G9 = 221.85t ,乘以動力系數(shù)1.2 ,得 1.2x 221.85 = 266.22t，查水電站機(jī)電設(shè)計手冊表7-16，選雙小車2x 150t橋式起重機(jī)。第三節(jié)壓力管道參數(shù)計算D = 1.13按經(jīng)濟(jì)流速確定壓力管道直徑，壓力管道經(jīng)濟(jì)流速匕一般為46 m / s，取為4 m / s。 管道直徑計算公式為：=1.13 x ；126.37 4 = 6.35m經(jīng)驗公式求得：5.2Q3,-5.2 x 126.373= 6.18mD =7max- 7 ,7 H 730.5r第四節(jié) 主廠房主要尺寸的確定一主廠房長度的確定L = nL0

52、+ L +AL式中：L 一主廠房長度；n 機(jī)組臺數(shù)；L0 機(jī)組段長度；L安一安裝見長度；AL一邊機(jī)組段加長。 TOC o 1-5 h z L和L按蝸殼層、尾水管層和發(fā)電機(jī)層分別計算，然后取其中的最大值。 xX1蝸殼層L =R +5 =8.946+ 1.2 = 10.146m+X11L =R +5 =7.282+ 1.2 = 8.482m-X22L=L+L=10.146+ 8.482 = 18.628m0 +x -X2尾水管層取對稱為水管 B = B = 12.24m、8 = 1.2m TOC o 1-5 h z 52TB s12.24 “ ccL=一 + 8= +1.2 =7.32m+x 22

53、2TB $12.24 ” gL =一 + 8 =+ 1.2 = 7.32m-x 222L = L +L = 14.64m0+x-x3發(fā)電機(jī)層T D b 14.6 2 0、L =3- + + 8 =+ + 0.4 = 8.7m+、22322TDb,14.62crL =3- + + 8 =+ + 0.4 = 8.7m22322其中。2發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑，14.6m； b一兩臺機(jī)組之間風(fēng)罩外壁凈距，取為2m；3發(fā)電機(jī) 風(fēng)罩壁厚，取為0.4mL = L + L = 17.4m0 +x -xL取以上三者中的最大值，L = 18.628mo 004邊機(jī)組段加長邊機(jī)組段加長 AL = (0.1 1)。 二 (0

54、.1 1) X 4.5 = (0.45 4.5)加，取 4m。5安裝間長度安裝間長度L安二(11.5)L0 :(11.5)* 18.628 ;(18.628 27.942)m，取 23m。則主廠房的長度：L = nL0 + L安 +AL = 4義 18.6 + 23 + 4 = 101.512m。二主廠房寬度的確定B = B + BB 一主廠房的凈寬；Bs 上游側(cè)寬度；Bx 一下游側(cè)寬度1水下部分凈寬的確定上游側(cè)寬度：B = 3.55 +1 + 2.516 + 4 = 11.066m下游側(cè)寬度：B3.55 +1.0 + 4.638 +1.5 = 10.688m主廠房凈寬：B = B + B = 21.754m2