西华大学热能与动力工程毕业设计说明书.docx

西华大学毕业设计说明书目 录摘要5前言61水轮机选型设计71.1选型总概71.2选型设计原则71.3选择机型和装置方式71.4进行选型计算81.5确定最优方案131.6绘制水轮机运转综合特性曲线142水轮机蜗壳水力设计172.1 蜗壳类型及主要参数的选择172.2 选择蜗壳类型182.3 确定金属蜗壳主要参数182.4金属蜗壳的水力计算183水轮机尾水管水力设计213.1 尾水管的水力设计213.2绘制尾水管单线图214水轮机进水阀选型设计215发电机选型设计225.1 发电机类型225.2确定冷却方式235.3估算水轮发电机主要尺寸235.4估算水轮发电机平面尺寸255.5估算水轮发电机轴向尺寸265.6估算水轮发电机重量276水轮机调速设备及其辅助设备选型设计286.1水轮机调速器的选择设计286.2选择调速器工作容量297油系统设计317.1油系统的作用和任务317.2估算用油量317.3选择油系统设备347.4拟定油系统图368气系统设计368.1低压气系统368.2中压气系统378.3 拟定气系统图389水系统设计389.1 技术供水系统设计399.2消防供水系统设计419.3排水系统设计439.4 拟定水系统图4510厂房布置设计4510.1确定主厂房长度4610.2确定主厂房宽度4810.3确定厂房各高程4810.4选择起重设备5010.5画剖面图和平面图5111结论52总结与体会53谢辞53参考文献54附录55摘要本次设计是根据斯科水电站给定的参数资料，通过分析计算确定该电 站的水轮机机组型号；根据水轮机选型设计的原则找出机组运行的设计工况点并检查机组的运行范围；确定发电机及其调速器。根据机组型号对尾水管进行水力计算并绘制其单线图。计算电站的厂房数据，并完成其主厂房的发电机层的平面布置和厂房剖面设计图；对电站的辅助系统进行设计计算并分别绘制其油、气、水系统图。关键词：水电站;水轮发电机组;厂房;辅助设备AbstractThis design is si ke hydropower station according to the given parameters material, through the analysis of the hydropower station calculate and determine the turbine unit model; According to the principle of hydraulic turbine type design, find out the design of the unit operation conditions and check point unit operation scope; Sure generator and its governor. According to the unit model for hydraulic calculation of tail water pipes and draw the wired figure. Calculation of power plant data, and complete its main building the plan layout of the generator layer and the plant profile design; The power of auxiliary systems design calculation and are charted its oil, gas, water system diagram.Key words: hydropower station; hydroelectric generating unit; powerhouse; auxiliary equipment前言伴随着国民经济的飞速发展，我国的用电量也在与日俱增，出现严重的供需不平衡。到2020年常规水电装机容量达到328000MW，开发程度达60。可见我国水力资源有非常大的开发潜力。此次毕业设计是本专业最后一个综合性实践环节，学生需要把本专业的主要专业知识融会贯通，用学过的知识与技能，结合工程实例，进行水电站机电工程的系统初步设计，达到工程设计的基本训练，以提高其综合专业素质。本次设计是根据以下已知参数作初步设计。水电站总装机容量：。水轮机工作水头： ；。电站海拔高程：。主要任务：水力机组选型设计；水电站厂房布置设计；水力机组辅助设备系统选择设计。 在规定的时间内，完成本题目，并提交以下成果：1、毕业设计说明书一份，不少于8千字（格式必须按照学院要求，并按规定 顺序装订）；2、水轮机运转综合特性曲线图（A3）；3、尾水管单线图（A3）；4、发电机层平面布置图（A1）；5、主厂房横剖面图（A1）；6、透平油系统图（A1）；7、水系统图（A1）；8、气系统图（A1）；1水轮机选型设计1.1选型总概水轮机选型是水电站设计中一项重要任务。水轮机的型式与参数的选择是否合理，对于水电站的动能经济指标及运行稳定性、可靠性都有重要的影响。水轮机选型过程中，根据水电站的开发方式、动能参数、水工建筑物的布置等，并考虑生产水轮机的参数及制造厂的生产水平，拟若干方案进行技术经济的综合比较，最终确定水轮机的最佳形式与参数。水轮机的选型和计算是根据水电站设计部门提供的原始资料及参数 ，选择合理的水轮机型号等。一般情况下，先根据水电站的类型、动能计算以及水工建筑物的布置等初选若干个方案，然后进行技术、经济比较，再根据水轮机的生产情况和制造水平，最后确定所需的水轮机的型号和尺寸。1.2选型设计原则水轮机选型的一般性原则如下：所选水轮机应具有较高的能量特性；所选水轮机不仅应具有良好的空蚀性能，还应有较好的工作稳定性，运行要灵活、平稳、安全和可靠；所选水轮机的尺寸应较小，结构要合理、先进，便于运输、安装、运行及检修；转轮选择比较时，应尽可能选用比转速高的水轮机，这样转速较高，相应机组尺寸小，并且使所选水轮机经常处于最优区运行。1.3选择机型和装置方式1.3.1可选机型的特点按水头要求对可选机型作技术、经济比较如下：选HL式要从它能量指标和效率等方面考虑，以及对水头负荷的适应性和其制造工艺。HL式的应用范围很广，与CJ式水轮机比较，具有比转速高、机组尺寸小、造价低、各水头可以利用以及满载时效率高等优点；其缺点是低负荷时效率低，维护和更换磨损零件不如冲击式方便。此处，其结构简单、紧凑、运行可靠。此外，混流式水轮机还有结构简单、运行可靠、维护方便等优点，这也可以体现在经济性方面。综合而言，考虑混流式（HL）式水轮机具有比转速高、机组尺寸小、造价低、各水头可以利用以及满载时的效率高等优点，根据水头在参考文献中初步选取机型为HL180/A194和HL180/D06A如表1-1：表1-1 模型的部分参数型号推荐水头（m）最优工况效率（%）单位飞逸转速（r/min）模型转轮直径（cm）HL180/A194110-15092.6127.835HL180/D06A110-15091.5128.6401.3.2装置形式大中型水轮机组的布置型式，除了贯流式水轮机是横轴或斜轴布置外，大多数采用立轴布置。其主要原因是横轴布置的卧式机组，巨大的蜗壳和转动部分将在结构上引起很大的附加力，使机组本体部分结构变得复杂和笨重，支持部分、轴承部分设计增加困难，而且厂房面积和开挖量也相应增大。而立轴机组除了上面这些因素可以消除外，水轮机的装拆检修方便，轴和轴承受力情况改善、发电机安装高程提高、不易受潮、管理维护方便等等。1.4进行选型计算1.4.1HL180/A194选型设计（1）初选额定工况点式中：模型机的最优单位转速，由文献1得，代入数据，可得,在型谱上作的水平线交5%出力线于A点，此点即为初选设计工况点。读出流量（2）确定转轮标称直径：式中：水轮机额定出力，；单机容量，； 发电机效率，取=0.98；水轮机效率，初步计算时取0.90；代入式中：。（3）确定额定转速：式中：为加权平均水头为132.1m；代入式中：n=506r/min，取标准值n=500r/min（4）效率修正系数：根据公式：，根据Moody公式：式中：真机最优工况的效率;真型机与模型机效率差值;模型机最优工况的效率;异形部件引起的效率修正, 按文献2取0;制造工艺引起的效率修正, 取1%;模型机转轮直径;代入数据，可得=0.9%（5）单位转速修正系数：，代入上面的计算数据，可得=0.5653%因此单位转速可不修正。同理，可知单位效率也不用修正。1.4.2检验所选水轮机的实际工作范围（1）找出水轮机的真实工况点B实际水轮机的转速：代入数据可得，作线，交效率曲线，读出与 =const相交处的、值，计算功率N11t，N11t=9.81，并将数据列入表格。表1-2下的曲线数据表(%)89919190898884(L/S)513573723746765782835N11t(KW)4.525.166.526.656.756.826.95根据表1-2数据，作出曲线，如图1-1：图1-1曲线而，代入数据，可得，在辅助曲线上有一个与之对应，从而得到,将的值返回到效率曲线上与线相交于B点，即为真实工况点。工况点为：（，）=（0.726，0.914）。（2）工作范围的检查在最大水头下水轮机实际转速在最小水头下水轮机实际转速在文献1效率曲线图上作出这2条直线。1.4.3计算水轮机额定流量式中：N水轮机的轴功率，KW； Hr设计水头，m；设计工况点B点的真机效率。代入数据，可得Qr=20.94m/s1.4.4确定飞逸转速式中：单位飞逸转速，r/min； D1水轮机的转轮直径，m； Hmax最大水头，m。代入数据，可得，nf=978.7r/min1.4.5计算水轮机重量式中:6.6；与水头有关的系数，取0.2a与直径D有关的系数，G水轮机的质量，t。以上参数由文献2表1-10查得。1.4.6确定轴向水推力式中： Fh轴向水推力，t； D1转轮直径，m；查文献1得0.24；代入数据，可得，Fh=70.77t1.4.7确定导水机构最大开度水轮机导叶的开度是指从一个导叶工作面出口边到相邻导叶背面的最短距离。最大开度指水轮机在设计水头下发额定功率时的水轮机导叶开度，或最小水头下的单位转速线与5%出力限制线交点的导叶开度。在模型与真机保持几何基本相似时，有式中：分别为真机的导叶最大开度、导叶分布圆直径及导叶数；分别为模型机的导叶最大开度、转轮直径及导叶数。代入数据，可得=0.158为了保证水轮机安全可靠运行，必须在底环上设置控制导叶开度的限位块。限位块位置根据最大可能开度安装。最大可能开度：1.4.8确定水轮机最大允许吸出高度水轮机最大允许吸出高度计算公式：式中：水轮机安装高程，=1160.5m；各对应水头下的工况点的空蚀系数；空化系数修正值，由文献3 取0.02；（1）当取时，由（，），通过查资料1模型综合特性曲线：代入数据，可得(2) 当取时，由（，），通过查资料1中模型综合特性曲线：代入数据，可得结论：为安全起见，取较小者，即：1.4.9HL180/D06选型设计按以上步骤，对HL180/D06A进行选型设计1.5确定最优方案经过以上对HL180/A194和HL180/D06的计算，最后列出这两种型号水轮机的参数，如下表1-3。表1-3 HL180/A194和HL180/D06A参数表项目HL180/A194HL180/D06A装机台数22单机容量 （MW）2424转轮直径 （m）1.591.5额定转速()500500 续表额定流量()20.9421.9飞逸转速（）978.71037.4轴向水推力 （t）70.7762.98水轮机重量（ t）60.251.7吸出高度（ m）-2.1-0.057运行工况点效率（%）91.488.9对比表中各项数据，可以看出，HL180/A194的效率明显高于HL180/D06A,而其他数据差别不大，所以最终选择HL180/A194。1.6绘制水轮机运转综合特性曲线经过前面选定转轮为HL180/A194后，可以绘制水轮机运转综合特性曲线，具体过程分以下几步进行：1.6.1绘制各水头下的=f(P)工作曲线在之间取3至5个水头值（包括，），绘制各水头下的工作特性曲线=f(P)，计算各水头下的，并在模型综合特性曲线图上作各水头对应的线，各直线与线交点值代入公式计算KW。式中：， ，。将读取的数据绘制成如下列表格： （1）当=130m，由上面的公式 69.7r/min：表1-4=130m下的曲线数据表0.840.860.880.890.90.910.910.90.890.880.8490.8690.8890.8990.9090.9190.9190.9090.8990.889 续表0.4060.4450.490.5130.540.5730.7240.7470.7650.78212.6714.2216.0116.9518.0419.3624.4624.9625.2825.26（2）当=148.5m，由上面的公式65.2r/min：表1-5=148.5m下的曲线数据表0.840.860.880.890.90.910.910.90.890.880.8490.8690.8890.8990.9090.9190.9190.9090.8990.8890.3970.4370.4790.50.5240.560.6880.7130.740.7615.1317.0419.1120.1721.3823.128.3829.0929.8630.32（3）当=132.1m，由上面的公式69.2r/min：表1-6=132.1m下的曲线数据表0.840.860.880.890.90.910.910.90.890.880.8490.8690.8890.8990.9090.9190.9190.9090.8990.8890.4030.4430.4880.510.5370.570.7210.7440.7630.7812.8814.516.3417.2618.3819.7224.9525.4725.8326.11（4）当=112.29m，由上面的公式75r/min：表1-7=112.29m下的曲线数据表0.840.860.880.890.90.910.910.90.890.880.8490.8690.8890.8990.9090.9190.9190.9090.8990.8890.4330.4770.5260.5590.5930.630.7330.7570.7760.79210.8512.2313.814.8315.9117.0919.8820.3120.5920.78据以上表1-4至表1-7参数绘制=f(P)曲线，如图1-2：图1-2=f(P)曲线1.6.2绘制等效率曲线在H-P坐标图上，作各水头的水平线，如，在=(P)曲线图上每隔1%2%作=const水平线，交各曲线于各点，将各点投影到H-P坐标图上，再将各相等的点连成光滑的曲线，即为等效率曲线。1.6.3绘制出力限制线水轮机出力限制线由2部分组成。在设计水头到最大水头范围内，水轮机出力受发电机额定容量的限制，所以这一段出力限制线为一条垂直线；在设计水头到最小水头范围内，水轮机出力受水轮机的最大过流能力的限制，出力限制线为一段斜线。此时，导叶开度已达最大值，所以出力限制线就是5%出力储备线。（1）垂线部分：先确定点（），=130m，由该点引垂线至线。（2）斜线部分：先确定点（，），（=112.29m，），由文献1查取与交点处，其中效率为修正后的，可求得，该点为（112.29，19.62），由其引直线至点（）得斜线。绘制功率限制线如附图SK-01。1.6.4绘制各水头下的曲线由于HL180/A194的模型特性曲线上有些参数不确定则不做空化空蚀与功率的曲线。1.6.5绘制各水头下的曲线由于HL180/A194的模型特性曲线上有些参数不确定则不做吸出高度与功率的曲线。1.6.6水轮机运转综合特性曲线水轮机运转综合特性曲线由两个部分组成：等效率曲线与功率限制线。见附图SK-01。2水轮机蜗壳水力设计2.1 蜗壳类型及主要参数的选择水轮机蜗壳应该满足以下要求：（1）保证水流在导水机构内形成一定的速度环量，在蜗壳内的平均流量和局部流速不超过水力损失所允许的流速范围，同时不应使蜗壳断面尺寸过大。（2）保证水流轴对称地进入导水机构，流量沿导水机构均匀分布，在主要工况下，水流均以不大的冲角绕流导叶。（3）蜗壳的外形尺寸、断面尺寸以及机构等，应满足水电站厂房布置和水轮机的结构要求。（4）保证蜗壳具有足够的强度。水轮机蜗壳水力设计的主要任务是：选择蜗壳形式、计算和选择蜗壳主要参数等。2.2 选择蜗壳类型蜗壳分为混凝土蜗壳和金属蜗壳两种类型。当水电站的最大水头在40米以内的机组，通常采用混凝土蜗壳，当水电站的最大水头超过40米时，一般选用钢板焊接蜗壳，断面形状有圆形和椭圆形两种，包角大小一般为345360。由上面的条件选择，最后决定水轮机蜗壳选用金属蜗壳。2.3 确定金属蜗壳主要参数2.3.1蜗壳包角选择蜗壳包角是指从蜗壳尾端到进口断面的角度，它是蜗壳的主要参数之一，反映了蜗壳包围导水机构的程度，它将会影响电站的投资及水轮机的效率。通常取座环固定导叶出口边作为蜗壳包角的起始断面，取垂直于引水管道轴线的方向断面作为蜗壳的进口断面。本机组采用包角为的金属蜗壳。2.3.2蜗壳进口流速选择蜗壳进口断面的平均流速与蜗壳尺寸及蜗壳水力损失等因素有关。若较大，则蜗壳和导水机构中的水力损失相应增大，反之亦然。在流量相同的条件下，越大，则断面尺寸可减小，从而减小对电站的投资。通常情况下，是由水轮机的设计水头来决定的，即：式中：流速系数。由2知：对混凝土蜗壳，取=0.81.0；对金属蜗壳，取=0.70.9。本设计取=0.745；水电站设计水头，=130m。 因此，进口流速=8.49m/s2.4金属蜗壳的水力计算对金属蜗壳进行水力计算，就是在给定设计水头，设计流量，导水机构及座环尺寸的条件下，确定蜗壳各断面的形状和尺寸，列出蜗壳断面尺寸表，以便制造及作为蜗壳强度计算和水电站厂房设计的依据。有关设计参数如下：已知参数：水头流量转轮直径蜗壳包角345固定参数：55查表参数：为方便处理数据，金属蜗壳水力计算采用计算机辅助设计。2.4.1计算进口断面水流沿圆周均匀地向导水机构供水，蜗壳任意断面的流量为：式中：流过任意断面的流量，；任意断面至蜗壳鼻端的包角；水轮机的设计流量，。因此，进口断面流量为：进口断面的半径：式中：进口断面半径，m；进口断面流量，；进口断面流速，m/s。因此，=0.87m2.4.2蜗壳计算VB辅助程序程序见附录。（5）计算结果如下已知参数及数值：D1= 1.59 Hr = 130 qvr = 20.94 b0_ =0 .2 Kv = 0.745 0 = 345 Da = 3.15 Db = 2.6 K =0.1 R =0.2 = 0.9599311 r1= 1.498698 B= 0.333 蜗壳进口断面参数及蜗壳系数：C0= 8.494307 0= .867177 a0= 2.50482 R0= 3.371997 C= 2227.253 s= 106.8925 与座环连接的蜗壳尺寸：ra= 1.575 rb= 1.3RA= 1.675 h1= 8.528471E-02 h=0 .2517847 蜗壳各断面尺寸：圆断面：i= 345 ai= 2505 i= 867 Ri= 3372 圆断面：i= 330 ai= 2481 i= 845 Ri= 3326 圆断面：i= 315 ai= 2457 i= 822 Ri= 3279 圆断面：i= 300 ai= 2432 i= 798 Ri= 3231 圆断面：i= 285 ai= 2407 i= 774 Ri= 3182 圆断面：i= 270 ai= 2382 i= 750 Ri= 3132 圆断面：i= 255 ai= 2355 i= 725 Ri= 3081 圆断面：i= 240 ai= 2328 i= 700 Ri= 3028 圆断面：i= 225 ai= 2300 i= 674 Ri= 2975 圆断面：i= 210 ai= 2272 i= 648 Ri= 2919 圆断面：i= 195 ai= 2242 i= 620 Ri= 2862 圆断面：i= 180 ai= 2211 i= 592 Ri= 2804 圆断面：i= 165 ai= 2179 i= 563 Ri= 2742 圆断面：i= 150 ai= 2145 i= 533 Ri= 2678 圆断面：i= 135 ai= 2109 i= 502 Ri= 2611 圆断面：i= 120 ai= 2071 i= 469 Ri= 2540 椭圆断面：i= 105 ai= 2020 ai1= 2025 1i= 435 2i= 427 Ri= 2455 椭圆断面：i= 90 ai= 1945 ai1= 1974 1i= 417 2i= 365 Ri= 2362 椭圆断面：i= 75 ai= 1866 ai1= 1921 1i= 398 2i= 301 Ri= 2263 椭圆断面：i= 60 ai= 1782 ai1= 1865 1i= 377 2i= 232 Ri= 2159 椭圆断面：i= 45 ai= 1692 ai1= 1805 1i= 355 2i= 158 Ri= 2047 椭圆断面：i= 30 ai= 1593 ai1= 1738 1i= 331 2i= 77 Ri= 1923 椭圆断面：i= 15 ai= 1481 ai1= 1663 1i= 303 2i=-14 Ri= 17853水轮机尾水管水力设计3.1 尾水管的水力设计尾水管是水轮机重要的通流部件之一，其型式和尺寸对水轮机的效率和运行的稳定性有很大的影响。本次设计采用弯肘形尾水管。弯肘形尾水管由进口锥段、肘段和出口扩散段三部分组成。尾水管各部分尺寸均由模型转轮（）按比例1.59换算而来（真机）。3.2绘制尾水管单线图在文献1上查取模型机转轮型号为HL180/A194的尾水管单线图，其转轮直径D1=1m，而此次机组转轮直径为D1=1.59，按相似理论原则，等比例放大尾水管单线图尺寸，且每一尺寸都放大1.59倍。HL180/194-LJ-159水轮机尾水管单线图见附图SK-02。4水轮机进水阀选型设计进水阀设置在水轮机蜗壳的进口处，亦即位于压力钢管的末端，其主要作用有以下三点：（1）停机检查或检修水轮机时，在静水中关闭阀门，截断水流。（2）机组较长时间停机时截断水流，以减少导叶漏水及因漏水造成的间隙空蚀损坏，还可避免机组长期运行后，因导叶漏水量增大而不能停机的问题。（3）事故状态下，在动水中紧急关闭阀门截断水流，防止事故扩大。Hmax=148.5200，所以本次设计选择蝴蝶阀。式中：蜗壳进口断面直径；与水头有关的系数，为电站最大水体因此，=2.18m由文献4选取标准值2.5m,型蝶阀。5发电机选型设计5.1 发电机类型因本电站选用的是立式水轮机机组，故发电机也为立式布置方式。立式水轮发电机可分为悬式布置和伞式布置两种方式，其适用条件及主要特点点如下：5.1.1伞式发电机的特点它的转速一般小于150，水轮机机坑及发电机定子直径较大，推力轴承支架布置在定子下部下机架内或水轮机顶盖上，轴向推力通过发电机机墩或顶盖传至基础，其优点在于机组高度小，材料消耗少，造价低；缺点在于其推力轴承直径损耗大，安装维修不方便，上机架刚度大，运行稳定性差。5.1.2悬式发电机的特点它的转速一般大于150，水轮机机坑及发电机定子直径较小，推力轴承支架布置在定子上部上机架内，轴向推力通过定子机座传至基础，其优点在于推力轴承直径较小，损耗小，安装维修方便，上机架刚度大，运行稳定性好；缺点在于机组高度大，材料消耗多，造价高。由于本电站所选用的水轮机额定转速为500，故选用悬式发电机机组。5.2确定冷却方式由于发电机转子在运行中会产生大量的热能，为保证机组运行的安全性与稳定性，须采取一定的冷却措施将热量散逸。国内一般认为每极容量超过85000，可采用水内冷却方式；低于85000，一般采用通风冷却方式。本电站机组单机容量24000，每极容量低于85000，故采用具有空气冷却器的闭循环空气冷却方式，此种通风系统结构简单，空气清洁干燥，冷风稳定，温度低。5.3估算水轮发电机主要尺寸根据水轮机的出力以及基本参数，计算发电机的重量等方面，初步确定发电机的型号。5.3.1极距式中：发电机额定容量, =p磁极对数,p=5；系数，一般为810，这取10。由上式求出后，尚应校核发电机在飞逸状态下，转子的飞逸线速度是否在转子材料的允许范围内。式中：飞逸系数，按机组的飞逸转速与额定转速的比值确定；转子额定线速度，当频率f=50Hz时在数值上等于极距, =75.42m/s；飞逸线速度，其允许值与转子磁轭的材料及机构有关。对低合金高强度钢可取155 m/s，本次设计飞逸线速度=136.51166.7时， =+代入数据，可得=3.357m5.3.5飞轮力矩式中： k经验系数，n375时，取k=4-4.5,两者之间取k=5.2，此处取k=4.3,将各数据代入上式得：5.3.6校核发电机的尺寸采用悬式布置。5.3.7确定发电机的型号根据上述的计算结果，即可选择水轮发电机的型号如下：SF-J28.2-12/3405.4估算水轮发电机平面尺寸5.4.1计算定子机座外径：由于式中：定子铁芯外径，=335.7；代入上式得：436.4cm5.4.2计算风罩内径由于,故：式中：定子机座外径，=436.4。代入上式得：676.4cm5.4.3计算转子外径式中：定子铁芯内径，266；单边空气间隙，初步估算时不计。代入上式得：266cm5.4.4下机架最大跨度查文献4表36知水轮机坑直径为2.6m则=3.2m5.4.5计算推力轴承外径推力轴承外径，查文献4表37知：，取=300cm。5.4.6计算励磁机外径励磁机外径，查文献4表37知：，取5.5估算水轮发电机轴向尺寸5.5.1计算定子机座高度查文献2,由于，故：式中：定子铁芯长度，=160cm；极距，=69.65cm。代入上式得：5.5.2计算上机架高度对于悬式非承载机架：式中：定子铁芯内径，=266。代入上式得：5.5.3计算推力轴承高度根据文献4表38，由于，故：150200cm,在此取=170cm初步设计时，励磁机高度、副励磁高度和永磁机高度可以不加计算。5.5.4计算下机架高度式中：定子铁芯内径，=266。代入上式得：5.5.5计算定子支座支撑面至下机架支撑面或下挡风板之间的距离式中：定子铁芯内径，=266。代入上式得：5.5.6计算下机架支撑面至主轴法兰底面之间的距离按已生产的发电机统计资料，一般为70，取：5.5.7计算转子磁轭轴向高度根据文献2计算，无风扇时：式中：定子铁芯长度，165cm；其中式中的附加值,取50cm。代入上式得：。5.5.8计算发电机主轴高度根据文献4计算：式中：发电机总高度，即由主轴法兰盘底面至发电机顶部的高度。=675.7cm；其中式中的系数取0.85。代入上式得：。5.5.9计算定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离式中：转子磁轭轴向高度，；定子机座高度，299.3。代入上式得：。5.6估算水轮发电机重量5.6.1估算发电机重量根据文献2计算：128.5t式中：发电机重量，t；发电机额定容量，=28235.29KW；额定转速，=500rad/s；系数，对悬式发电机取810，这取=9。 代入数据，可得，=132.5t 发电机转子的重量一半可按发电机总重量的估算，即为66.25t。6水轮机调速设备及其辅助设备选型设计6.1水轮机调速器的选择设计6.1.1 水轮机调速系统的任务和特点水轮机调速系统的任务是使水轮发电机稳定的以额定转速运行，在机组负荷变化和其他外界干扰情况下，保证机组的转速和管道压力上升不超过一定的范围，并能迅速的稳定于新工况，从而保证发电机输出的交流电频满足用电设备的要求。此外，调速系统还具有一下功能：1） 对机组进行正常操作：包括机组的开停机、增减负荷、发电、调相等各种工况的相互切换；2）保证机组的安全运行：在各种事故情况下，当机组甩掉全部负荷后，调速系统应该能迅速的使机组稳定在空载转速，或者根据指令信号，可靠的紧急停机。在甩负荷或紧急停机的过程中调速系统应该能按制定的停机速度关闭导叶，保证机组的转速上升值和引水系统的压力上升值不超过允许值；3） 实现机组的经济运行：按要求能自动的分配机组间负荷，使机组运行于高效率区，根据需要按水头或流量进行自动调节。6.1.2 水轮机调速系统的任务和特点1调速器形式的选择水轮机调速器型式的选择一般满足以下两点要求：1）当电站和机组容量较大，在机组中担任调频任务时，或者当单机带孤立负荷的运行方式，且对电站的品质要求较高时，或者在系统中有较大的冲击负荷时，应选用调节品质好、自动化成都高的电气液压调速器。当电站和机组容量娇小，在系统中地位不重要，经常担任基荷时，可选择机械液压调速器。2）选择调速器时应考虑到调速器的某些环节对电站其他设备的要求和影响，如不同的测速方式影响到是否需要永磁机等。6.2选择调速器工作容量6.2.1计算调速器工作容量1）选择调速器的工作容量时，应留有适当的余量以保证机组可靠地开关导叶，关机时间应能满足调节保证计算的要求。大、中型调速器的工作容量可根据水轮机所需的接力器容量来选择。大、中型反击式水轮机所需的接力器容量可按下式进行估算：根据文献4可知：式中：接力器容量，；最大水头下发额定出力时的体积的流量，=；最大水头，=148.5m；转轮直径，=1.59m。代入上式得：，。2）配压阀的直径选择接力器的直径：式中：计算系数，由表8-1查取：导叶高度（m）。代入上式得：表6-1 系数表导叶数 16 24 32标准正曲率导叶0.0310.0240.0290.032标准对称导叶0.0290.0320.0270.0300.0270.030表6-2 导叶接力器系列接力器直径（mm）250 300 350 400 450 500 550 600650 700 750 800 850 900 950 1000根据上式计算得的值，选取表17相接近且比计算值偏大的接力器系列直径。6.2.2选择大型调速器工作容量（1）接力器最大行程：式中：导叶最大开度，=0.166m。转轮直径小于5米时上式公式中采用较小系数，所以取前面的系数为1.4。代入上式得：=0.2324m。（2）导叶接力器的容积计算：1）双直缸接力器的总容积：式中：接力器最大行程，=0.2324m；接力器直径，=0.23m。代入上式得：V=0.0232）主配压阀直径选择：调速器初步选择主配压阀直径时，可按下式计算：式中：导水机构接力器的总容积，=0.023；管路中油的流速，。当油压装置额定工作压力为时一般取45m/s，本设计取=4；接力器关闭时间，=7s。计算得：=0.032，取标准=80。所以查文献4表6-6可知，选择调速器的型号为：DT-806.2.3选择油压装置油压装置的选择计算主要是确定油压装置的台数和容量（工作能力）。为满足机组调节和安全运行的要求，通常每台水轮机装设一台油压装置。油压装置的工作能力由压力油罐的额定油压及总容积来标志。（1）压力油罐容积估算：在初步设计时油压装置压力油罐的容积按下式进行估算：式中：导叶接力器总容积，=0.023；计算得：，取标准=0.6。所以，油压装置的型号为：HYZ-0.6-2.5，2台。：7油系统设计7.1油系统的作用和任务水电站的油系统，分为透平油系统和绝缘油系统两部分。透平油的作用是润滑、散热、液压操作和传递能量；绝缘油的作用是绝缘、散热和消弧。油系统由油泵、油罐、油净化设备、吸附装置、管网和控制元件等组成，用来完成接受新油、储备净油、向设备充油、添油和油的净化及化验等工作。对于大中型水电站，这两部分应该分开设置。但由于时间紧迫、任务繁重，只对较为复杂的透平油系统进行初步设计，透平油选用透平油。油系统的设计任务是，根据电站的规模、特点，对所服务的用油设备进行油量计算、选配油处理及化验设备、进行设备和管网计算，并绘制控制系统原理图。油系统的设计应满足电站用油设备经济、安全运行的需要。7.2估算用油量7.2.1计算推力轴承、导轴承充油量在进行推力轴承和导轴承充油量的计算前，得先按如下操作计算：（1）推力轴承耗损的计算：式中：系数，取决于推力瓦上的单位压力p（和发电机结构型式有关，p通常采用3545）,由文献4图8-3，取；机组额定转速，=500r/min；F推力轴承负荷（转动部分加上轴向水推力），t。式中：发电机转子重量，；水轮机的重量，；水轮机轴向水推力,。代入上式得：。代入上式得：。（2）导轴承耗损的计算：式中：动力粘度系数，当选用HU-30时，；轴与油瓦的接触面积,：式中：主轴直径，由文献4，可知主轴轴径按传递扭矩的大小计算：式中：扭力矩，；轴功率，；额定转速，。根据文献4表96取：。轴瓦高度，一般，取0.6得；代入上式得：。轴的圆周速度：式中：额定转速，；主轴直径，；动力粘度系数，；轴瓦间隙，=。代入上式得：。（3）推力轴承、导轴承充油量：式中：轴承耗油单位，由文献4表9-4，取；推力轴承耗损，；导轴承耗损，。代入上式得：。7.2.2计算调速系统用油量调速器用油量：调速系统用油量包括油压装置、导水机构接力器的充油量，以及管道的充油量等。油压装置和带油压装置的中小型调速器用油量以及导水机构接力器的用油量见文献2 得：和调速器油管充油量：文献4 取；则调速系统用油量：7.2.3进水阀接力器的用油量进水阀接力器的用油量文献47.2.4管网充油量按设备用油量的5考虑。7.2.5系统用油量计算（1）运行用油量（设备充油量）：指一台机组润滑油、调速器的充量、进水阀接力器的充油量和管道充油量之和。 （2）事故备用用油量： 以最大一台设备充油量的110%计算，其中10%是考虑油的蒸发、漏损和取样等裕量。（3）补充备用用油量：设备在运行中油的损耗需要补充，通常只考虑45天的添油量。式中：运行用油量（设备充油量），=11.02；设备在一年中需要补充油量的百分数，一般取5%10%，这里取8%。代入数据可得，（4）系统总用油量：在计算系统总用油量时，应该考虑机组的台数，故可按下式得出：式中：机组台数，=2 。7.3选择油系统设备7.3.1选择储油设备（1）净油槽：储备净油以便机组或电器设备换油时使用，容积为一台机组充油量的110%加上全部运行设备的45天的补充油量：选取其容量为=15。（2）运行油槽：用于接受新油及检修时设备排油或油的净化处理。透平油系统的运行油容量与净油槽相等，。为了使运行油净化方便，提高效率，最好设置两个运行油槽。每个运行油槽容量为总容量的一半。 选两个容量为7.5的运行油槽。（3）事故排油池：事故时排油用，设在油库底层或其它合适的位置，其容积为油槽容积之和：（4）中间油槽：用于油库较高情况时检修机组充油部件时排油用，本电站不设。 （5）重力加油箱：设在厂内储存净油作为设备直流添油的装置，本电站属于机组混流式，漏油量较少，可以不设。7.3.2选择净化设备透平油的净化设备包括滤油机和油泵：（1）滤油机的选择：压力滤油机和真空滤油机的生产率是