小河沟水电站水力机械及厂房布置设计毕业设计

1、毕业设计任务书题目 文山小河沟水电站水力机械及厂房布置设计（方案四） The design plan descriptions of theTopic ： wenshan small county hydraulic machinery and hydropower station building layout design (scheme 4)Name :Study no:professional ：thermal energy and power engineering (water)faculty adviser：摘要 本设计主要是针对引水式水电站的工程基本特性、电站和水轮机组工作条件

2、，对文山小河沟水电站进行主机与辅机的初步设计。主要内容包括三个方面，分别是水轮发电机组主要参数设计、调节保证计算和厂房设计及设备选择。经过多方面综合考虑和科学计算后得到合理的方案安装4台HLD74-LJ-240型号的机组，并计算出相应的数据，最后根据计算结果结合实际经验选择合理的设备与其配套。设计中把计算过程、结论数据表和图三个方面进行结合，使内容更具有可读性。关键词：水轮机 水轮发电机 厂房Abstract This design is mainly based on the engineering basic characteristics of water diversion power

3、 station, power stations and the working conditions of the turbine units, for the plant to carry on the preliminary design of main and auxiliary machinery. Main content includes three aspects, namely, main parameters design, the regulating guaranteed calculation hydroelectric generating set and plan

4、t design and equipment selection. After many consideration and scientific calculation to get reasonable solution, installed with 4 HLD74 - LJ - 240 type of units, and calculate the corresponding data, according to the calculation results based on the actual experience to choose reasonable equipment

5、with matching. In the design of the calculation process, conclusion data table and graph combination of three aspects, make the content more readable.Key words: water turbine hydro-generator workshop前言毕业设计是高等工程教育教学计划中最后一个环节，是实践性环节。它与其它教学环节构成有机的整体，也是各个教学环节的继续、深化、补充和检验，是将分散、局部的学习内容加以综合、集中、全面、更接近实际地运用，

6、解决一个复杂的实际工程问题。提高运用所学知识与技能的能力，使知识转化为能力；完成工程师基本训练的最后一个教学环节。本设计的题目是:引水式水电站的初步设计。水电站主机设备包括：水轮机和发电机，合称水轮发电机组，作用是使能量进行转化，把水能转换成机械能，最后再把机械能转换成电能；主机和辅助设备及厂房在建电站初期就必须进行全面、详细的计算、论证，最终根据电站实际情况选定最优方案，才能开展电站建设工作，所以对电站进行主机与辅机的初步设计是必须的，而且是首要的。设计中根据任务书所给的原始资料和指定的方案参数首先进行水电站主机初步设计，包括水轮发电机组选型、调保计算及调速设备选择，然后进行厂房的计算。本设

7、计主要分3章对设计过程进行说明：第一章 水轮发电机组主要参数设计 1）水轮机型式、机组台数、水轮机主要参数的论证确定； 2）水轮机运转综合特性曲线的绘制； 3）水轮机吸出高度及安装高程确定； 4）水轮机控制尺寸设计； 5）水轮发电机组主要参数和尺寸设计。第二章 蜗壳 尾水管 发动机 计算第三章 调速设备选择及调节保证计算 1）调节保证计算； 2）调速器及油压设备选择。第四章 厂房的设计此外，还附有大量的图、表加以说明，让读者更易看懂，使设计具有实用性。目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc357068773 摘要 PAGEREF _Toc357068773 h

8、- 3 - HYPERLINK l _Toc357068774 前言 PAGEREF _Toc357068774 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068775 第一章 水轮发电机组的选型设计 PAGEREF _Toc357068775 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068776 1.1 确定水轮机组型号和装置型式 PAGEREF _Toc357068776 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068777 已知参数如上 PAGEREF _Toc357068777 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068778

9、水轮机型号的选择 PAGEREF _Toc357068778 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068779 1.2.台数及直径的确定 PAGEREF _Toc357068779 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068781 1.3、计算原型水轮机的效率 PAGEREF _Toc357068781 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068782 1.4、同步转速的计算检验及选择 PAGEREF _Toc357068782 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068783 1.5.吸出高度的计算 PAGEREF _T

10、oc357068783 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068784 1.6.最高效率及出力 PAGEREF _Toc357068784 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068785 1.7.机型方案比较 PAGEREF _Toc357068785 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068790 1.8.平均效率的计算 PAGEREF _Toc357068790 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068791 1.9.综合比较 PAGEREF _Toc357068791 h - 3 - HYPERLINK l

11、_Toc357068792 1.10.最优方案的选择 PAGEREF _Toc357068792 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068793 第二章 蜗壳 尾水管 发动机 计算 PAGEREF _Toc357068793 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068794 第一节 蜗壳参数的选择 PAGEREF _Toc357068794 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068795 蜗壳各断面参数计算 PAGEREF _Toc357068795 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068796 1、圆断面的计算

12、PAGEREF _Toc357068796 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068797 2、椭圆断面计算 PAGEREF _Toc357068797 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068798 第二节 尾水管尺寸参数的计算 PAGEREF _Toc357068798 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068799 发电机的设计 PAGEREF _Toc357068799 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068800 第一节 水轮发电机的形式选择 PAGEREF _Toc357068800 h - 3 -

13、HYPERLINK l _Toc357068801 第二节 水轮发电机通风冷却方式 PAGEREF _Toc357068801 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068802 第三节 水轮发电机外形尺寸的估算 PAGEREF _Toc357068802 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068803 1、主要尺寸估算 PAGEREF _Toc357068803 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068804 2、外形平面尺寸估算 PAGEREF _Toc357068804 h - 3 - HYPERLINK l _Toc3570688

14、05 3、外形轴向尺寸计算 PAGEREF _Toc357068805 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068806 第四节 水轮机和发电机重量估算 PAGEREF _Toc357068806 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068807 1、水轮机重量估算 PAGEREF _Toc357068807 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068808 2、转轮重量估算 PAGEREF _Toc357068808 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068809 3、发电机重量估算 PAGEREF _Toc35706

15、8809 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068810 第三章 水轮机调节保证计算： PAGEREF _Toc357068810 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068811 3.1 原始资料： PAGEREF _Toc357068811 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068812 3.2 具体计算步骤 PAGEREF _Toc357068812 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068813 （一）调保计算基本参数计算 PAGEREF _Toc357068813 h - 3 - HYPERLINK l _

16、Toc357068814 （二）调节保证计算表 PAGEREF _Toc357068814 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068817 3.3 调速设备的选型 PAGEREF _Toc357068817 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068818 第四章 厂房部分 PAGEREF _Toc357068818 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068819 4.1 工程枢纽组成及布置情况 PAGEREF _Toc357068819 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068820 4.2 基本资料 PAGERE

17、F _Toc357068820 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068821 4.3 电站基本参数 PAGEREF _Toc357068821 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068822 数据如前面给出的 PAGEREF _Toc357068822 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068823 4.4 主厂房主要尺寸的确定 PAGEREF _Toc357068823 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068824 4.4.1 厂房长度的确定 PAGEREF _Toc357068824 h - 3 - HYP

18、ERLINK l _Toc357068825 4.4.2 厂房宽度的确定 PAGEREF _Toc357068825 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068826 4.4.3 厂房各层高程的确定 PAGEREF _Toc357068826 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068827 4.5 绘图 PAGEREF _Toc357068827 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068828 结论 PAGEREF _Toc357068828 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068829 总结与体会 PAGEREF

19、 _Toc357068829 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068830 谢辞 PAGEREF _Toc357068830 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068831 参考文献 PAGEREF _Toc357068831 h - 3 -附录1 HYPERLINK l _Toc357068832 计算书 PAGEREF _Toc357068832 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068833 第一章 水轮发电机组的选型设计 PAGEREF _Toc357068833 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068

20、834 1.1 确定水轮机组型号和装置型式 PAGEREF _Toc357068834 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068835 已知参数 PAGEREF _Toc357068835 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068836 1.2.台数及半径的确定 PAGEREF _Toc357068836 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068839 1.3、计算原型水轮机的效率 PAGEREF _Toc357068839 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068840 1.4、同步转速的计算检验及选择 PAGE

21、REF _Toc357068840 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068841 1.5.出力计算 PAGEREF _Toc357068841 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068842 1.6.最高效率及出力 PAGEREF _Toc357068842 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068843 1.7.机型方案比较 PAGEREF _Toc357068843 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068844 1.8.平均效率的计算 PAGEREF _Toc357068844 h - 3 - HYPERL

22、INK l _Toc357068845 1.9.综合比较 PAGEREF _Toc357068845 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068846 1.10.最优方案的选择 PAGEREF _Toc357068846 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068847 第二章 蜗壳 尾水管 发动机 计算 PAGEREF _Toc357068847 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068848 第一节 蜗壳参数的选择 PAGEREF _Toc357068848 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068849 蜗壳各断

23、面参数计算 PAGEREF _Toc357068849 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068850 2、圆断面的计算 PAGEREF _Toc357068850 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068851 2、椭圆断面计算 PAGEREF _Toc357068851 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068852 第二节 尾水管尺寸参数的计算 PAGEREF _Toc357068852 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068853 发电机的设计 PAGEREF _Toc357068853 h - 3 -

24、HYPERLINK l _Toc357068854 第一节 水轮发电机的形式选择 PAGEREF _Toc357068854 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068855 第二节 水轮发电机通风冷却方式 PAGEREF _Toc357068855 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068856 第三节 水轮发电机外形尺寸的估算 PAGEREF _Toc357068856 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068857 1、主要尺寸估算 PAGEREF _Toc357068857 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357

25、068858 2、外形平面尺寸估算 PAGEREF _Toc357068858 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068859 3、外形轴向尺寸计算 PAGEREF _Toc357068859 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068860 第四节 水轮机和发电机重量估算 PAGEREF _Toc357068860 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068861 1、水轮机重量估算 PAGEREF _Toc357068861 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068862 2、转轮重量估算 PAGEREF _Toc

26、357068862 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068863 3、发电机重量估算 PAGEREF _Toc357068863 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068864 第三章 水轮机调节保证计算： PAGEREF _Toc357068864 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068865 3.1 原始资料 PAGEREF _Toc357068865 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068866 3.2 具体计算步骤 PAGEREF _Toc357068866 h - 3 - HYPERLINK l _

27、Toc357068867 （一）调保计算基本参数计算 PAGEREF _Toc357068867 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068868 （二）调节保证计算表 PAGEREF _Toc357068868 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068869 第二节 调速设备的选型 PAGEREF _Toc357068869 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068870 第四章 厂房部分 PAGEREF _Toc357068870 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068871 4.1 工程枢纽组成及布置情况 P

28、AGEREF _Toc357068871 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068872 4.2 基本资料 PAGEREF _Toc357068872 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068873 4.3 电站基本参数 PAGEREF _Toc357068873 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068874 数据如前面给出的 PAGEREF _Toc357068874 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068875 4.4 主厂房主要尺寸的确定 PAGEREF _Toc357068875 h - 3 - HYP

29、ERLINK l _Toc357068876 4.4.1 厂房长度的确定 PAGEREF _Toc357068876 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068877 4.4.2 厂房宽度的确定 PAGEREF _Toc357068877 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068878 4.4.3 厂房各层高程的确定 PAGEREF _Toc357068878 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068879 4.5 绘图 PAGEREF _Toc357068879 h - 3 -附录2 HYPERLINK l _Toc357068832

30、 翻译 PAGEREF _Toc357068832 h - 3 -附录3 HYPERLINK l _Toc357068832 附图 PAGEREF _Toc357068832 h - 3 -计算说明书第一章 水轮发电机组的选型设计1.1 确定水轮机组型号和装置型式已知参数如上水轮机型号的选择表1-1 水轮机类型及适用范围根据设计任务书，该水电站的水头范围为72m100m，查水电站机电设计手册水力机械表1-1 如上表。适合此水头范围水轮机的类型有斜流式和混流式。又根据混流式水轮机和斜流式水轮机的优缺点分析：1,：混流式结构紧凑，运行可靠，效率高，能适应很宽的水头范围，是目前应用最广泛的水轮机之一

31、。2：斜流式平均效率比混流高，高效区比混流宽。3：斜流式水轮机适用于水头变幅大的电站，目前由于制造工艺较复杂，技术要求较高，在一定程度上限制了它的推广和应用。（水轮机第三版-）因此：选择混流式水轮机（立轴）水轮机设计水头估算为根据水轮机第三版附表7：适合水头范围有HL220/A248，HL180/A346，HL180/D311 D74 D75,因为A346没有空化系数线D311没有出力限制线所以选择A248 D74 D75。选定机型最优效率空化系数设计流量限制工况效率设计工况效率ns*nsrA248-350.920.1431.150.8790.899229.09240.74D74-350.92

32、70.1521.2470.8940.914247.41261.08D75-350.9250.131.2320.9020.922248.4260.661.2.台数及直径的确定 1台数选择2台，3台，4台,5台，6台。据公式急速所以选择台数为4台,5台，6台。2计算转轮直径A248模型转轮综合特性曲线单位转速与出力限制线交点知，对应的模型效率=92%，暂取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.94。模型最高效率为96%。4台机 Pg=4.5D1=取 2.5m5台机Pg=3.6D1=取 2.25m6台机Pg=3D1=取 2mD74模型转轮综合特性曲线单位转速与出力限制线交点知，对应的模型

33、效率=92.7%，暂取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.947。模型最高效率为96%。4台机 Pg=4.5D1=取 2.4m5台机Pg=3.6D1=取 2.2m6台机Pg=3D1=取 1.95mD75模型转轮综合特性曲线单位转速与出力限制线交点知，对应的模型效率=92.5%，暂取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.945。模型最高效率为96%。4台机 Pg=4.5D1=取 2.4m5台机Pg=3.6D1=取 2.1m6台机Pg=3D1=取 1.95m1.3、计算原型水轮机的效率 限制工况下水轮机效率为 根据 算出结果看是否0.03假如166.7rpm， 2、外形平

34、面尺寸估算a定子机座外径D1 b. 风冷罩内径D2c.转子外径D3 D3=Di-2Di其中为单边空气间隙，初步估算时可忽略不计d. 下机架最大跨度D4 由Sf=10000kvA52941.18kvA 100000kvA, 所以D4=D5+0.6mD5是水轮机机坑直径，D=5m,查设计手册第162页表36 取，D5=3.5m. 则D4=3.5+0.6=4.1me.推力轴承外径D6由发电机容量Sf=52941.18kvA，查设计手册第162页表37，査取3、外形轴向尺寸计算a. 定子机座高度h1b.上机架高度 c. 推力轴承高度h3 励磁机高度h4由设计手册第163页表38查得d. 下机架高度h7

35、e. 定子支撑面到下机架支撑面或挡风板的距离h8f. 下机架支撑面到主轴法兰底面的距离h9按已生产的发电机统计资料，一般为7001500mm取h9=1200mmg. 转子磁轭轴向高度h10h.发电机主轴高度h11h11=(0.70.9)H=0.8HH为发电机总高度，H=（h1+ h2+h3+h4+h8+h9）h11=(0.70.9)H=0.8Hi. 定子铁芯水平中心线至主轴法兰底面距离h12h12=0.46h1+h10 第四节 水轮机和发电机重量估算1、水轮机重量估算根据转轮直径D1=2.4m，由设计手册第139页图2-55估算水轮机总重量 。2、转轮重量估算根据转轮直径D1=2.40m，由设

36、计手册第140页图2-56估算转轮重量。3、发电机重量估算 由公式 其中，K1为系数，对伞式取79，取9 发电机额定容量，52941.18kvA 发电机额定转速300r/min得发电机重量Gf= 283.2t 发电机转子的重量一般按发电机总重量的一半取，发电机飞轮力矩可按设计手册（37）式计算GD2= k2Di3.5其中k2经验系数，可查设计手册第164页按表310，取k2=5.2，发电机外形尺寸计算结果见表4-1表4-1 发电机外形尺寸计算结果编号名称符号尺寸1发电机容量Sf52941.18kvA2发电机形式悬式3发电机磁极对数p10对4磁距71.73cm5定子内径Di456.6cm6定子铁

37、芯长度t76.95cm7定子铁芯外径Da513.98cm8定子机座外径D1642.475cm9风冷罩内径D2882.475cm10转子外径D3456.6cm11下机架最大跨度D44.1m12水轮机机坑直径D53500mm13推力轴承外径D63300mm14定子机座高度h1220.41cm15上机架高度h2114.15cm16推力轴承高度h32000mm17下机架高度h754.792cm18定子支撑面到下机架支撑面或挡风板的距离h868.49mm19下机架支撑面到主轴法兰底面的距离h91200mm20转子磁轭轴向高度h10136.95cm21发电机主轴高度h11770.44cm22定子铁芯水平中

38、心线至主轴法兰底面距离h12138.34cm23发电机总重量Gf100t24发电机转子重量G转191.6t25发电机飞轮力矩GD2226水轮机总重量Gs283.2t27水轮机转轮重量G110t第三章 水轮机调节保证计算：3.1 原始资料：1、水电站水头：Hmax=100m Hr=81m Hmin=72m2、水轮机基本参数：水轮机HL220； 额定出力Pr=46.875kw;额定转速：nr=300r/min； 飞逸转速：nR=626.67r/min；设计水头下流量Qr=65.83m2/s 进口断面流量Q0=63.09m3/s吸出高度Hs= -3.4m 水轮机效率=91.73 3、发电机的基本参数

39、：发电机飞轮力矩：GD224、引水系统数据：压力钢管到电站厂房长108.2m，直径D=2.9m。3.2 具体计算步骤 （一）调保计算基本参数计算计算Hmax和Hr工况下发出额定出力Nr时的流量： 计算：Hmax： Hr：Nr水轮机实际额定出力、Hr实际设计水头（水轮机运转综合特性曲线上发电机出力限制线和水轮机出力限制线交点对应的水头）T水轮机在设计工况时的效率。确定压力钢管直径经济流速一般为3-5m/s，取=4. Z为电站装机台数。3.在Hr和Hmax下压力钢管的流速为： 计算 Hr： Hmax 压力引水钢管的设计水头下L=179.56LTiVTi=888.288最大水头下L=179.56LT

40、iVTi=735.23蜗壳 尾水管发动机 取最大的 所以取8.24mL2=L3L4=L2+0.25D2+201r 2r 3r v4r 成等差数列蜗壳的设计水头下L=15.064LCiVCi=113.834最大水头下L=15.064LCiVCi=92.3尾水管的设计水头下L=10.802 =89.83最大水头下L=10.802 =72.99水流惯性时间常数： 分别计算Hr和Hmax的TwHr下的+Hmax下的+由，则可分别求得为1.11、 0.92机组惯性时间常数：水机波速a： 一般a=1000m/s，或由电站给定10.最大水头下甩负荷时的关闭时间TSH 设计水头下的a0r： 根据特性曲线查得

41、a0r=46mm，同理取得a0max=38 mm11判断水及类型,则分别可以求得设计水头和最大水头下的hw分别为3.35；2.76则可知道水击类型均为末相水击。（二）调节保证计算表设计水头下末相水击max=0.4031091.952=205.426最大水头下末相水击max=0.338900.52=205.426由计算结果：（1）压力上升值max设计水头Hr下：最大为max=0.3912最大水头Hmax下：最大为max=0.3均满足压力上升值max30%50%(2) 尾水管真空度HB设计水头Hr下：最大真空度HB=0.618m最大水头Hmax下：最大真空度HB=-2.39m所以，全部满足尾水管真

42、空度HB89m的要求（3）转速上升值设计水头Hr下：最大转速上升值=0.403最大水头Hmax下：最大转速上升值=0.338 均满足转速上升值50%的要求。所以，调节保证计算是符合要求的。由以上计算，考虑到计算误差,选定导叶关闭时间 =5s。3.3 调速设备的选型水轮机调节功能的估算A由于A大于75000，属于大型调速器，其计算如下：设计的油压装置的额定油压为4.0mpa。1、接力器的选择： 目前国内生产的油压装置，其额定油压一般为2.5MPa。故取油压装置的额定压力为2.5MPa，采用标准导水机构并用两个单缸接力器操作，每一个接力器直径为：（m）式中：查水轮机调节第259页表83，导叶采用标

43、准的正曲率导叶，在此取，对照水轮机调节第259页8-4得：导叶接力器系列取dc=250mm。 接力器的最大行程可由经验公式求得： 式中：（出自水轮机第132页式（521） 双直缸接力器的总容量为： 2、调速器的选择水轮机为混流式水轮机，故调速器为双调节调速器。对于本电站来说，因其单机容量较大，选择电气液压调速器，其调节品质好，自动化程度高。初步设计主配压阀的直径按如下公式计算：式中：为管路中油的流速，油压装置为时，。 查水轮机调节第260页表85，选择直径为80mm的调速器，其型号为：WT-80。3、油压装置的选择 由于目前国内生产的油压装置，其额定油压一般为2.5MPa。故取油压装置的额定工

44、作油压为2.5MPa。 对于混流式机组，压力油槽总容积的估算由经验公式。 油压装置的形式有：分离式和组合式。前者容量范围大，适用于大中型水轮机，其压力油槽与回油槽分开。 按照以上计算参数和压力油槽的容积选择，查水电站机电设计手册水力机械第293页表6-14，选YS-1型号的分离式油压装置，其基本参数见下表所示：压力油槽油槽容积1螺旋油槽型号LY3.0槽内油体积0.35输油量3油罐重量1185转速2920油罐及装油重量1500最大工作压力25回油箱有效容积2.5油泵电动机型号JQ2-52-2油箱内油体积1.3电压油箱重量2030功率13回油箱及装油重量3200转速2920第四章 厂房部分4.1

45、工程枢纽组成及布置情况 小河沟水电站位于文山洲西南西畴县莲花区，距州城直线距离为28公里。该电站为盘龙河梯级开发中的第四级。电站系引水式开发，以发电为单一目标。电站建成后主要向州电网供电，并在系统中担任基峰荷及调相运行任务。 水电站水温，水质及含沙情况对机组无特殊要求。 4.2 基本资料1、工程发电效益： 总装机容量：18MW；装机台数：4台；单机容量：4.5MW。2、水轮机： 最大工作水头：100.0m；最小工作水头：72.0m；设计水头84.0m。4.3 电站基本参数 数据如前面给出的4.4 主厂房主要尺寸的确定4.4.1 厂房长度的确定 水电站主厂房的总长度包括机组段长度（机组中心间距）

46、，端机组段的长度和安装场的长度，并考虑必要的水工结构分缝要求的尺寸。装有立轴反击式机组的厂房机组段长度，主要由蜗壳、尾水管、发电机等设备在轴方向的尺寸确定，同时还应考虑机组附属设备及主要通道、吊物孔的布置及其所需尺寸。机组段长度可按下式计算：式中：机组段方向的最大长度；机组段方向的最大长度。1、蜗壳层： 2、尾水管层： 3、发电机层： 4、端机组段的长度：与安装场相邻的端机组段长度和前述的机组段长度相同，而另一端的端机组段长度，除按确定机组段的方法定出长度外，还应按起重机吊装发电机转子时所需的布置尺寸进行校核。在此，在另一侧的端机组到墙壁间留有的安全距离。5、由以上计算可知，L=L+max+L

47、-max。因此，机组中心距为16.48m。6、安装场的长度确定：初步设计时，可用长度系数（即安装场长度与机组段长度的比值）来决定安装场的长度，此系数值一般可在1.21.8范围内选取。在此取1.5，则安装场的长度为：L2=1.5L=24.72m综上，可估算出主厂房的总长度为： L=4L1+L2+2.5+3=93.2m 4.4.2 厂房宽度的确定以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分，则： 上游侧取，则： 下游侧取，则： 综上，厂房的总宽度为 ： 参照吊车的标准跨度，取厂房宽度为16m4.4.3 厂房各层高程的确定厂房各层的高程，主要有尾水管底板高程、机组安装高程、水轮机层地

48、面高程、发电机层地面高程、吊车轨道顶的高程、厂房顶的高程等。机组的安装高程 对于立轴反击式机组指的是导叶中心高程 2、尾水管底板的高程： 3、水轮机层地面高程：水轮机层地面高程按蜗壳尺寸和蜗壳上部的混凝土厚度确定。4、发电机层地面高程：5445hh5、吊车轨顶的高程：4.5 绘图1、主厂房横剖面图，见附图十五。2、发电机层平面布置图，见附图十六。3、水轮机层平面布置图，见附图十七。4、蜗壳与尾水管层平面布置图，见附图十八。结论本设计通过对初选九个方案进行计算结果、作图等综合比较后，定电站安装4台HLD74-LJ-240型的水轮机组为最优方案，最高效率为95%，平均效率为92.8%。并对最优方案

49、的蜗壳、尾水管、发电机进行计算选型，蜗壳采用金属蜗壳，尾水管，水轮发电机，主阀的型号。在调速设备选择及调节保证计算中，调保在两个工况下都满足要求，最终选定导叶关闭时间为5s，选双调节调速器，对应的调速系统的油压装置选用分离式油压装置YZ1。透平油系统设置在副厂房内，主阀的油压装置选用分离式油压装置。贮油设备：一个净油槽，两个运行油槽，不设中间油槽、重力加油箱和事故排油池；油净化设备：压力滤油机一台，真空滤油机一台，齿轮油泵两台。压缩空气系统中，油压装置的供气方式采用二级压力供气方式，低压用户合用空压机，贮气罐按各用户的要求来设置。机组制动和调相分别设置贮气罐。风动工具和吹扫用气不设置贮气罐，由

50、调相贮气罐引出。高压气系统空压机两台，工作压力为4.0；选用贮气罐一只，额定工作压力为4.0。低压气系统，制动贮气罐一只，额定工作压力为0.7。调相贮气罐两只，额定工作压为0.7。低压空压机选用风冷式空压机两台，额定排气压力为0.8MPa（绝对压力）。技术供水系统以水轮机顶盖供水作为主供水方式，转轮密封漏水作为机组的技术供水，从下游抽水的水泵供水方式作为备用水源，采用集中供水方式。总结与体会这次毕业设计让我深深的体会到学习知识和运用知识是两件完全不同的事，学习终归是理论上的东西，只要记一记就行了，而且它是孤立的。而运用呢？它要求要把所有的知识点联系起来，并且能够真正在现实中应用，所以运用知识的

51、前提就是让我们要对单个知识点有深入的理解，并在理解的同时再把其他知识点串联进入这个过程中。在设计的过程中我遇到了很多困难，这些困难的源头都是没有对之前的知识点很好的理解，所以我只能在边进行设计边再自己自学相关的知识点，最终还是完成了设计。在设计中，我学到了很多东西，学会了如何查阅资料、如何踏实的做完每一件事等等，学到了只有认真对待生活，生活才会认真对待你。谢辞 这次毕业设计首先要感谢的是我的指导老师张成立老师，在设计的过程中，他坚持每个星期给我们辅导两天，并且是认真的辅导，不厌其烦的给我讲解每一个困惑，使得我能够圆满的完成这次设计，并且让我在这次设计中学到更多的东西，还让以前的知识点得到巩固，

52、是他让我看到了治学应该严谨、认真、踏实，在此我想他表示深深的谢意。此外我还要感谢大学四年来给我上过课的老师，是你们让我这四年的时光没有虚度，让我不仅学到专业知识还学到很多做人的道理，谢谢您们每一个人呢，在以后的日子里我会更认真的学习，不让您们失望。参考文献1 湖北省水利勘测设计院主编.小型水电站机电设计手册（水力机械）.水利水电出版社，1985.2 转轮模型综合特性曲线（第一册）3 转轮模型综合特性曲线（第二册）4 刘大凯主编.水轮机3版.北京：中国水利水电出版社，20085 水电站机电设计手册（水力机械）6 张成立主编.水利机组辅助设备及自动化（试用教材）7 沈祖诒主编.水轮机调节3版.北京

53、：中国水利水电出版社，20088 Practical Hydraulic Turbine Model，Atsushi Izena,non-Member, Hidemi Kihara,non-Member,ToshikazuShimojo,non-Member,KaiichirouHirayama,non-Member,NobuhikoFurukawa,non-Member,TakahisaKageyama,non-Member,Takashi Goto,non-Member and Chosei Okamura,non-Member9 刘育骐等主编.水力发电厂水力机组辅助设备（下册）（水轮机调

54、节）.北京：中国工业出版社，196210水电站机电设计手册编写组.水电站机电设计手册水力机械分册.北京：水利水电出版社，198311哈尔滨大电机研究所编著.水轮机设计手册.北京：机械工业出版社，197612季盛林，刘国柱主编.水轮机.北京:水利电力出版社，198513东北水利水电学校编.水轮机.北京：电力工业出版社，198014范秀华主编，水力机组辅助设备，水利水电出版社，198715陈存祖、吕鸿年合编，水力机组辅助设备，中国水利水电出版社，1995附录1计算书第一章 水轮发电机组的选型设计1.1 确定水轮机组型号和装置型式已知参数 , , , 万千瓦，保证出力：万千瓦，利用小时数：4000水

55、电站设计基本参数最大水头（米）100设计水头Hr(米)84平均是水头（米）84装机容量（MW）18最小水头（米）72年利用小时是（h）4000保证出力（MW）12比转速计算198.22 水轮机型号的选择表1-1 水轮机类型及适用范围根据设计任务书，该水电站的水头范围为72m100m，查水电站机电设计手册水力机械表1-1 如上表。适合此水头范围水轮机的类型有斜流式和混流式。又根据混流式水轮机和斜流式水轮机的优缺点分析：1,：混流式结构紧凑，运行可靠，效率高，能适应很宽的水头范围，是目前应用最广泛的水轮机之一。2：斜流式平均效率比混流高，高效区比混流宽。3：斜流式水轮机适用于水头变幅大的电站，目前

56、由于制造工艺较复杂，技术要求较高，在一定程度上限制了它的推广和应用。（水轮机第三版-）因此：选择混流式水轮机（立轴）水轮机设计水头估算为根据水轮机第三版附表7：适合水头范围有HL220/A248，HL180/A346，HL180/D311 D74 D75,因为A346没有空化系数线D311没有出力限制线所以选择A248 D74 D75。选定机型最优效率空化系数设计流量限制工况效率设计工况效率ns*nsrA248-350.920.1431.150.8790.899229.09240.74D74-350.9270.1521.2470.8940.914247.41261.08D75-350.9250

57、.131.2320.9020.922248.4260.661.2.台数及半径的确定 1台数选择2台，3台，4台,5台，6台。2台，18/2=9 3台，18/3=6 4台，18/4=4.5 5台，18/5=3.6 6台，18/6=3 所以选择台数为4台,5台，6台。2计算转轮直径A248模型转轮综合特性曲线单位转速与出力限制线交点知，对应的模型效率=92%，暂取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.94。模型最高效率为96%。4台机 Pg=4.5D1= 取 2.5m5台机Pg=3.6D1= 取 2.25m6台机Pg=3D1= 取 2mD74模型转轮综合特性曲线单位转速与出力限制线交点

58、知，对应的模型效率=92.7%，暂取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.947。模型最高效率为96%。4台机 Pg=4.5D1= 取 2.4m5台机Pg=3.6D1= 取 2.2m6台机Pg=3D1= 取 1.95mD75模型转轮综合特性曲线单位转速与出力限制线交点知，对应的模型效率=92.5%，暂取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.945。模型最高效率为96%。4台机 Pg=4.5D1= 取 2.4m5台机Pg=3.6D1= 取 2.1m6台机Pg=3D1= 取 1.95m1.3、计算原型水轮机的效率 A248 D1m=0.35 限制工况下水轮机效率为 都 0.

59、03 不需修正1.4、同步转速的计算检验及选择检验出力 由图读出时的流量与效率 D74 D1m=0.35 限制工况下水轮机效率为 都 0.03 不需修正4、同步转速的计算检验及选择检验出力 由图读出时的流量与效率 D75 D1m=0.35 限制工况下水轮机效率为 都166.7rpm， 由于ne =300(r/min)166.7r/min，所以，Da=Di+ = 456.6+57.38=513.98cm2、外形平面尺寸估算a定子机座外径D1 由于ne =300(r/min)所以D1=1.25Da=1.25513.98=642.475cmb. 风冷罩内径D2由Sf=52941.18kvA 2000

60、0 kvA ，则D2= D1+2.4m=882.475cmc.转子外径D3 D3=Di-2Di=456.6cm，其中为单边空气间隙，初步估算时可忽略不计d. 下机架最大跨度D4 由Sf=10000kvA214rpmh1= +2=76.95+2*71.73=220.41cmb.上机架高度 h2=0.25Di=0.25*456.6=114.15cmc. 推力轴承高度h3 励磁机高度h4由设计手册第163页表38查得h3=2000mm h4=2400mm d. 下机架高度h7h7=0.12*456.6=54.792cme. 定子支撑面到下机架支撑面或挡风板的距离h8悬式非承载机架：h8=0.15 D