水电站课程设计docAdocB

1、1.设计题目水电站厂房布置设计2.设计目的进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生独立思考、分析问题及运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图、使用现行规范、查阅技术资料、使用技术资料的能力以及编写设计说明书的能力。通过该课程设计使学生初步掌握水电站厂房设计的内容、步骤和方法。3.设计内容根据所学知识，指导学生完成水电站的设计。具体指导内容为：（1）机组选型选择水轮机、发电机的型式和尺寸，确定其主要参数；蜗壳及尾水管设计。包括确定蜗壳型式、包角及进口尺寸，绘制蜗壳单线图；确定尾水管型式及尺寸。（2）主厂房轮廓尺寸确定确定主厂房长、宽、高的轮廓尺寸；进行主厂房内部布置设计。4.设计资料&

2、#160;某水利枢纽工程，具有防洪、灌溉、发电、养殖和旅游等功能。水电站厂房为坝后式，通过水能计算确定该水电站装机容量为10000KW，两台机组，发电机效率为0.95，水轮机允许吸出高度度Hs不小于；厂房所在处平均海拔高程为。1. 水位经多水位方案比较，最终采用正常蓄水位为470.00m，死水位为459.00m，距厂房下游100m处水位-流量关系见下表：表 下游水位-流量关系表流量Q（m3/s）510152030406080水位Z（m）432. 机组供水方式单元供水3. 水头该水电站水头范围Hmax=39.00m，Hmin=28.00m，加权平均水头Hav=33.00m。5.设计成果（1）手写

3、和打印设计计算说明书各1份说明书内容应包括设计原始资料、设计原理和构思以及各部型式和尺寸，叙述清楚，阐明设计原则和依据，字迹工整、文句通畅，计算书应列出使用公式和参数，并附有计算简图。（2）CAD绘制设计图纸2张（3号图纸）内容包括主厂房横剖面图，蜗壳平面图各1张。要求图纸尺寸、规格、线条、字体都要参照国家制图标准。第 一 章 水轮机选型计算第一节 水轮机型号的选择根据水电站的工作水头范围，在反击式水轮机系列型谱表中查得HL240型水轮机和ZZ440型水轮机都可以使用，这就需要将两种水轮机都列入比较方案，对其参数分别予以计算和选定。第二节 水轮机主要参数计算第三节 HL240型水轮机方案主要参

4、数计算1转轮直径的计算式中 同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况下的效率，由此可初步假定水轮机在该工况的效率为92%。将以上各值代入上式得选用与之接近而偏大的标准直径2效率修正值的计算由附表1查得水轮机模型在最优工况下的，模型转轮直径，则原型水轮机的最高效率可依（3-23）式计算，即考虑到制造工艺水平的情况取；由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似，故认为，则效率修正值为：由此求得水轮机在限制工况的效率为：（与原来假定的数值接近，不再校正）3转速的计算式中 。由附表1查得在最优工况下的，同时由于所以可忽略不计，则以代入上式得：选用与之接近而偏大的标准同步转速4工作范围的验算在选定

5、的的情况下，水轮机的和各种特征水头下相应的值分别为：则水轮机的最大引用流量为：对值：在设计水头时在最大水头时在最大水头时在HL240型水轮机的模型综合特性曲线图上，分别画出的直线，如图所示。可以看出这些直线所标出的水轮机相似工作范围（阴影部分）基本包括了高效率区，所以对所选定的直径是合理的，但还须和其他方案作比较。5水轮机吸出高的计算由水轮机的设计工况（）在图上可查得相应的气蚀系数；由设计水头，在图2-16上查得，则可求得水轮机的吸出高为：第四节 ZZ440型水轮机方案主要参数的计算1 转轮直径的计算式中值同前。对于值，可由附表2查得该型水轮机在限制工况下的，同时还查得气蚀系数。但在允许高程时

6、，则相应的装置气蚀系数为：所以，为了满足对吸出高的限制，值可在ZZ440型水轮机模型综合特性曲线图上依工况点查得为。同时亦可查该工况点上，由此可初步假定水轮机的效率为%。将以上各值代入上式，便可求得：选用与之接近而偏大的标准直径2 效率修正值的计算对轴流转浆式水轮机，叶片在不同转角时的最大效率可用（3-24）式计算，即已知，代入上式，则得：叶片在不同转角时的值可自图3-10查得，由此便可应用上式求得相应于该角时的水轮机最高效率，并将计算结果列于表4-8。表4-8叶片转角-10-50+5+10+15当选取制造工艺影响的效率修正值和考虑异形部件的影响时，便可计算得不同角时效率修正值为：将的计算结果

7、亦同时列入表4-8中。由附表2查得在最优工况下模型的最高效率，由于最优工况很接近于的等转角线，故采用效率修正值，这样便可得出原型水轮机的最高效率为： 已知在限制工况模型的效率为：，而改点处于两等角线之间，用内插法可求得该点的效率修正值为，由此可求得水轮机在限制工况下的效率为：与原来假定的效率%很接近，不在校正3 转速的计算由于 所以不考虑的修正，由此求得水轮机的转速为：选用与之接近而偏大的标准同步转速。4 工作范围的验算在选定的的情况下，水轮机的和各种特征水头下相应的值分别为：则水轮机的最大引用流量为：对值：在设计水头时在最大水头时在最小水头时在图上，分别画出的直线，如图所示。可以看出这些直线

8、所标出的水轮机相似工作范围（阴影部分）基本上包括了特性曲线的高效率区。5 水轮机吸出高的计算在设计工况时，由图3-10可查得气蚀系数，由此可求得水轮机的吸出高为;(不满足要求)故最后选用HL240型水轮机。第 二 章 水轮发电机选择计算1发电机主要部分的尺寸计算，初步选定悬式发电机一 机距P磁极对数，12；取8-9；二 定子铁芯内径三 定子铁芯长度发电机额定容量；水轮机额定转速;定子内径，;C计算系数，取为。（空冷）四 定子铁芯外径，故采用悬式。第 二 节 外形尺寸估算一 平面尺寸估算1 定子机座外径2 风罩内经3 转子外径4 下机架最大跨度其中查表3-6（水电站机电设计手册）5 推力轴承外径

9、和励磁机外径查表得查表3-7（水电站机电设计手册）二 轴向尺寸的计算1 定子机座高度，2 上机架高度悬式承载机架：3 推力轴承高度励磁机高度、副励磁机高度和永磁机高度查水电站机电设计手册表3-8得，=100cm,4 下机架高度悬式承载机架：5 定子支座支撑面至下机架支承面或下挡风板之间的距离悬式承载机架：6 下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离按以生产的发电机统计资料查得，7 转子磁轭轴向高度有风扇时，8 发电机主轴高度9 定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离三 水轮发电机重量估算1 水轮发电机的总重量计算系数取92 发电机转子重3 发电机飞轮力矩查水轮机机电设计手册表3-10，。第 三 章

10、 蜗壳的型式及其主要尺寸的确定采用金属蜗壳，圆形断面，为防止渗漏和减少磨损，在蜗壳内壁作钢衬，钢板的厚度取10mm蜗壳的水力计算就是在上述假定的基础上进行蜗壳各中间断面的计算。计算是在给定的水轮机设计水头、最大引用流量、导叶高度。坐环尺寸（等）和选择的蜗壳断面形式、最大包角、进口平均流速的情况下进行的。混凝土蜗壳的水力计算采用半图解法较为方便。1 对于蜗壳进口断面：断面的面积 断面半径 由水利机械附表5查得金属蜗壳座环尺寸，座环外Da =3m,座环内径Db=2.5m,转轮直径D1=1.8m。半径/ 2 当时，当时，当时，当时，当时，当时，当时， 当时， 第 四 章 尾水管的型式及其主要尺寸的确

11、定选用弯肘型尾水管表4-17 推荐的尾水管尺寸表参数肘管型式适用范围标准8标准混凝土肘管混流式实际1.81.22第 五 章 主厂房主要尺寸的确定一·主厂房长度的确定式中：主厂房长度；机组台数；机组段长度；安装见长度；边机组段加长。按蜗壳层、尾水管层和发电机层分别计算，然后取其中的最大值。a蜗壳层b尾水管层取对称尾水管 c发电机层其中发电机风罩内径，m；b两台机组之间风罩外壁净距，取为m;发电机风罩壁厚，取为取以上三者中的最大值，。d边机组段加长边机组段加长，取1m。e安装间长度安装间长度，取10m。则主厂房的长度：。二·主厂房宽度的确定主厂房的净宽；上游侧宽度；下游侧宽度上

12、游侧宽度： 下游侧宽度： 主厂房净宽：，取10m三·主厂房高程的确定a水轮机安装高程对于竖轴轴流式水轮机式中：水轮机安装高程；水轮机转轮直径；系数，其值约为0.41；b主厂房基础开挖高程式中： 基础开完高程；水轮机安装高程；尾水管高度；尾水管底部混凝土厚度，取为1m。-（）c水轮机层地面高程式中：蜗壳顶混凝土层为1m。d发电机装置高程式中： 发电机机墩进人孔高度，取为2m；进人孔顶部厚度，取为。e发电机层楼板高程为保证一下各层高度和设备布置及运行上的需要，水轮机层的净高不少于3.5，否则发电机出线和油气水管道布置困难。f起重机（吊车）的安装高程式中： 发电机定子高度和上机架高度之和，

13、吊运部件与之固定的机组或设备间的垂直净距m。最大部件的高度；（发电机转子带轴）m吊运部件与吊钩间的距离，取为m。主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面距离1m；g屋顶高程起重机轨顶至小车顶面的净空尺寸；查设计手册得2m吊车检修高度；屋面板厚度；h装配厂的楼板高程装配厂与对外交通道路及发电机层楼板高程齐平，且高于下游设计洪水位。第 六 章 副厂房的布置 水电站厂房除了装设运行必须的水轮发电机组、调速设备和装配场的主要厂房外，还需要有设置机电设备运行、控制、试验、管理、和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。一 副厂房的组成副厂房的规模根据水电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用、自动化程度和遥控的应用，而有所变化。大中型水电站副厂房房间的组成，按性质可分为三类：直接生产副厂房、检修试验副厂和间接辅助生产副厂房。二 副厂房的位置副厂房设在主厂房靠对外交通的一端，其优点是主、副厂房的总宽较小，采光通风良好，给运行人员值班创造良好的工作条件，能适应电站分期建设、初期发电的特点，运行与机电设备安装干扰较小，能减轻机组震动与噪声对中央控制室的影响。缺点是母线与电缆线路较长，增加了投资，大型水电站当机组台数较多时，监视、维护距离较长，检修、试验时的联系不方便。三 副厂房平面布置的设备中央控制室、集缆室、继电保护盘室、通讯室及远