水電站主要?jiǎng)恿拜o助設(shè)備的選擇計(jì)算案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u14180水電站主要?jiǎng)恿拜o助設(shè)備的選擇案例分析 12236第1章水電站基本資料 254031.1自然條件 2258481.2電站的任務(wù)及作用 2296691.3樞紐布置 2295001.4工程特性 214800第2章水電站主要?jiǎng)恿拜o助設(shè)備的選擇 4321242.1水輪機(jī)的選型 4319182.1.1機(jī)組臺(tái)數(shù)確定 4120762.1.2水輪機(jī)型號(hào)選擇 470132.1.3水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 4204302.1.4轉(zhuǎn)速的計(jì)算 5314252.1.5水輪機(jī)工作范圍的驗(yàn)算 5181922.1.6水輪機(jī)吸出高的計(jì)算 7188472.1.7水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和主軸重量計(jì)算 7242412.2發(fā)電機(jī)的選擇 840152.2.1計(jì)算定子鐵芯內(nèi)徑及長度 863462.2.2發(fā)電機(jī)外形尺寸估算 989992.2.3水輪發(fā)電機(jī)重量估算 11259072.3計(jì)算蝸殼尺寸 11176852.4水輪機(jī)蝸殼的主要尺寸確定 1159022.4尾水管確定和尺寸計(jì)算 13248822.5調(diào)速系統(tǒng)的選擇 14173542.5.1調(diào)速器的類型 1454792.5.2接力器的選擇 15161512.5.3調(diào)速器的選擇 1616332.5.4油壓裝置的選擇 16173142.6蝶閥的選擇 17291642.7主變的選擇 1757842.8橋吊的選擇 18135422.8.1確定小車的型式及臺(tái)數(shù) 1892702.8.2橋吊的跨度 18第1章水電站基本資料1.1自然條件東溪口水電站的建設(shè)為該地區(qū)水能的高效利用提供了獨(dú)特的水量優(yōu)勢。此外，水電站的建設(shè)有助于提高防汛抗旱能力，改善新景觀的保水功能，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展，人文和諧發(fā)展與水資源保護(hù)綜合開發(fā)功能。因此，建設(shè)水電站將有助于社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且清潔能源無污染也將造福社會(huì)。并且工程不僅可以發(fā)電還可以攔洪蓄水、同時(shí)還有過木功能，所以這無疑是利國利民工程。1.2電站的任務(wù)及作用據(jù)資料分析，東溪口自然環(huán)境條件較好，適宜修壩攔水發(fā)電。然而，電力生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于消費(fèi)。東溪口水電站是在工業(yè)持續(xù)發(fā)展和預(yù)期壽命評(píng)估不斷提高的前提下建造的，以緩解能源發(fā)展的需求。水電站的建設(shè)可以顯著促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，調(diào)節(jié)水能，防止人民生命財(cái)產(chǎn)受到損失。東溪口水電站裝機(jī)容量。1.3樞紐布置選取混凝土重力壩型，電站裝機(jī)總?cè)萘繛?，年利用小時(shí)數(shù)為，保證出力。1.4工程特性表1-1工程特性表序號(hào)及名稱單位數(shù)量備注一、水庫1.水庫水位校核洪水位(P＝0．2％)m1167.15設(shè)計(jì)洪水位(P＝1％)m1165.65正常蓄水位m1164.10防洪高水位m1139.10汛期限制水位m1122.20死水位m11202.庫容系數(shù)％1.6三、下泄流量及相應(yīng)下游水位1、設(shè)計(jì)洪水位時(shí)相應(yīng)下游水位m1023.472、校核洪水位時(shí)相應(yīng)下游水位m1023.60四、工程效益指標(biāo)1.發(fā)電效益裝機(jī)容量KW80000保證出力(P＝95％)KW11700年利用小時(shí)數(shù)h3386五、主要機(jī)電設(shè)備水輪機(jī)臺(tái)數(shù)臺(tái)2最大工作水頭m150最小工作水頭m105額定流量m3／s45發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)臺(tái)2型號(hào)HL160單機(jī)容量KW40000第2章水電站主要?jiǎng)恿拜o助設(shè)備的選擇2.1水輪機(jī)的選型2.1.1機(jī)組臺(tái)數(shù)確定由已知資料，，該電站機(jī)組，所以可確定。2.1.2水輪機(jī)型號(hào)選擇根據(jù)東溪口水電站的，由《水力機(jī)械》可初選：作為此次設(shè)計(jì)的水輪機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的計(jì)算。2.1.3水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑計(jì)算公式為：其中：，；，取；查《水力機(jī)械》：在最優(yōu)工況下：，ηMmax=91.0%在限制工況下：Q1'=0.67m3s，ηM=89.0%。，，式中：Q1'——Hr——；D1=42105.2639.81×0.67×1223D1=.計(jì)算水輪機(jī)效率的修正值：，，的計(jì)算：則效率修正值為：由此可得水輪機(jī)在限制工況下的效率為：η=η經(jīng)計(jì)算與一開始假定的效率相等，則假設(shè)成功2.1.4轉(zhuǎn)速的計(jì)算由《水力機(jī)械》（第二版）查得：轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：n=式中：n10'又：(其中，為)所以Δn1'=,n10'=n10m'根據(jù)已知設(shè)計(jì)書資料：加權(quán)平均水頭Ha=133m則：n=70.216×1332.5=323.9r2.1.5水輪機(jī)工作范圍的驗(yàn)算在選定的D1=2.5m，n=333.3<??????????????????????????.????????4Qmax為：對(duì)n1'值：當(dāng)在n當(dāng)在時(shí)：n1min當(dāng)在Hmin 查看，查得自己選定的均在其工作高效區(qū)范圍內(nèi)。2.1.6水輪機(jī)吸出高的計(jì)算由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭對(duì)應(yīng)限制工況（n1r'=75.4rmin，Q1max'=526則由Hs=10.0??其中?按最低尾水位計(jì)算，?。阂虼怂啓C(jī)的吸出高：Hs=10.0?2.1.7水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和主軸重量計(jì)算由《水力機(jī)械》公式可得：轉(zhuǎn)輪重量：GN軸重：對(duì)于中水頭混流式水輪機(jī)，本次設(shè)計(jì)取GL所以轉(zhuǎn)輪帶軸重量為：G轉(zhuǎn)輪帶軸2.2發(fā)電機(jī)的選擇2.2.1計(jì)算定子鐵芯內(nèi)徑及長度(1)計(jì)算極矩和飛逸線速度其中：—系數(shù)取=10—水輪發(fā)電機(jī)額定視在功率=Nncosφ由《水電站動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》表查得的—發(fā)電機(jī)磁極個(gè)數(shù)所以:τ=1045263214=又其中:—飛逸系數(shù)，為nfn0，與水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪形式有關(guān)。取=，則：?f=1.85×78.30=144.9（2）定子鐵芯內(nèi)徑的確定：D（3）定子鐵芯長度的計(jì)算：l其中：—電機(jī)系數(shù)查《水電站動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》可得：—額定轉(zhuǎn)速等于水輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN所以：l2.2.2發(fā)電機(jī)外形尺寸估算定子機(jī)座外徑∵=??????????????????????????.????????4rmin>∴D=4990.4mm定子機(jī)座高度∵=333.3rmin>150rmin∴h風(fēng)洞內(nèi)徑∵=333.3rmin>214r∴D轉(zhuǎn)子直徑D3=D上機(jī)架高度h2機(jī)架跨矩Sn又其中為水輪機(jī)機(jī)坑直徑，查《水電站動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》可得：DD下機(jī)架高度h7推力軸承裝置及勵(lì)磁機(jī)架外徑：Sn=52.63MVA推力軸承高度Sn=52.63MVA>20MVA勵(lì)磁機(jī)外徑Sn=52.63MVA勵(lì)磁機(jī)高度Sn=52.63MVA>20MVAh下機(jī)架支撐面到大軸法蘭距離轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度h（空冷發(fā)電機(jī)按無風(fēng)扇時(shí)考慮）定子支撐面到大軸法蘭面距離h定子鐵芯軸向中心線到法蘭盤距離h發(fā)電機(jī)大軸高度h發(fā)電機(jī)座支撐面到發(fā)電機(jī)頂端的距離h發(fā)電機(jī)總高H=h其計(jì)算尺寸如圖所示：2.2.3水輪發(fā)電機(jī)重量估算發(fā)電機(jī)重量式中：—估算系數(shù)，懸式取=9則：G轉(zhuǎn)子帶軸重量為：Gr2.3計(jì)算蝸殼尺寸2.4水輪機(jī)蝸殼的主要尺寸確定由設(shè)計(jì)資料可知，水輪機(jī)最大工作水頭，故選取金屬蝸殼。蝸殼主要參數(shù)的確定（1）對(duì)于蝸殼進(jìn)口斷面參數(shù)計(jì)算：因?yàn)闁|溪口水電站的設(shè)計(jì)水頭，，，因?yàn)檗D(zhuǎn)輪直徑,在計(jì)算座環(huán)時(shí)參考《水力機(jī)械》（第二版）附錄二的附表五得：水輪機(jī)的座環(huán)內(nèi)徑：水輪機(jī)的座環(huán)外徑：水輪機(jī)的蝸殼處的進(jìn)口斷面流量：水輪機(jī)的蝸殼處的進(jìn)口斷面面積：由《水力機(jī)械》可計(jì)算蝸殼的尺寸，即：和Ri=r其中：—，Qmax.=36.31m3——蝸殼進(jìn)水?dāng)嗝娴钠骄魉儆刹椤端C(jī)械》可得: —蝸殼計(jì)算斷面I處的斷面半徑—座環(huán)的外半徑查附表5可得：ra—從軸中心到蝸殼外緣的半徑計(jì)算表格如下：表2-1蝸殼計(jì)算尺寸表1530456075901051200.340.480.600.680.760.830.890.982.412.692.933.093.243.393.513.671351501651801952102252401.070.780.840.900.961.021.081.143.793.173.253.313.373.433.493.552552702853003153303451.201.261.321.381.441.521.603.613.673.713.773.833.873.912.4尾水管確定和尺寸計(jì)算通過查詢轉(zhuǎn)輪系列型普表就可以知道各種混流形式轉(zhuǎn)輪的尺寸，那么我們需要查詢的尺寸可知轉(zhuǎn)輪進(jìn)口直徑<轉(zhuǎn)輪出口直徑，所以可以查詢《水力機(jī)械》（第二版）中關(guān)于尾水管的各部分尺寸，并且按照這些尾水管的尺寸計(jì)算實(shí)際尺寸。表時(shí)尾水管各部分尺寸2.64.52.721.351.350.6751.821.221.350.810表2-2是關(guān)于轉(zhuǎn)輪直徑時(shí)的尺寸，本水電站的水輪機(jī)直徑為2.0m，所以用的尾水管各部分尺寸相應(yīng)的乘以轉(zhuǎn)輪直徑2m，所以尾水管各部分尺寸為表時(shí)尾水管各部分尺寸6.511.256.83.3753.3751.68754.553.053.3752.025尾水管平面尺寸圖2.5調(diào)速系統(tǒng)的選擇2.5.1調(diào)速器的類型首先計(jì)算調(diào)速功公式在《水力機(jī)械》其中：A—調(diào)速功—最大水頭HmaxQ—最大水頭下額定出力時(shí)的流量由可得：Q=—水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑D1所以A=200~250×29.53×屬于大型調(diào)速器，則接力器、調(diào)速柜和油壓裝置需分別進(jìn)行計(jì)算來選擇。2.5.2接力器的選擇（1）接力器直徑的計(jì)算直徑可由公式計(jì)算：其中：—計(jì)算系數(shù)已知導(dǎo)葉數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉，取—導(dǎo)葉高度即b0代入上式得：d查122頁5—3表選擇與之接近而偏大的ds（2）接力器最大行程為：導(dǎo)葉最大開度可由模型的求得：—原型和模型水輪機(jī)導(dǎo)葉軸心圓的直徑—原型和模型水輪機(jī)的導(dǎo)葉數(shù)目可由n1r'=75.4rmin，Q1max'=526L代入上式可得：當(dāng)選用計(jì)算系數(shù)為時(shí)，則（3）接力器容積的計(jì)算兩個(gè)接力器的總?cè)莘e2.5.3調(diào)速器的選擇主配壓閥的直徑即： —，選用 —管內(nèi)油的流速取。機(jī)械柜尺寸：電器柜尺寸：2.5.4油壓裝置的選擇壓力油罐的容積可按估算，即：選擇與之相近的型分離式油壓裝置。其尺寸見下表：表2-4油壓裝置尺寸表單位：壓力油罐回油箱筒外直徑筒總高筒高油箱長度油箱寬度油箱高度930245716941916190015352.6蝶閥的選擇首先估算支管直徑，其次由支管直徑去選擇蝶閥型號(hào)。由《水電站》（河海）可得：—鋼管最大設(shè)計(jì)流量，等于水輪機(jī)最大過流能力—設(shè)計(jì)水頭， ，可查得選用蝶閥的型號(hào)為：。其相應(yīng)參數(shù)如下：表2-5蝶閥尺寸表單位：型號(hào)名義直徑（mm）型式水頭（m）重量（t）最高升壓閥重操作機(jī)構(gòu)DF400-1804000臥12518071102.7主變的選擇利用主變將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電升壓有很多好處，首先是減少線路能源損耗和，尤其是在，同時(shí)也可減小導(dǎo)線的截面積。則主變的額定容量；，則應(yīng)等于或大于。2.8橋吊的選擇 橋吊是水電站主廠房的重要組成部分，它在水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主變和主廠房內(nèi)輔助設(shè)備的安裝、檢修中起著非常重要的作用。在水電站中一般選擇橋式