水电站课程设计计算书

水电（5）班水电站课程设计谭锋6312030605152016/1/6本次课程设计的主要任务是水电站的设计前言41、水轮机发电组选择51.1选择机组台数、单机容量及水轮机型号5水轮机型号选择51.2HL230水轮机的主要参数计算5转轮直径D1计算5转数n计算5效率及单位参数修正6工作范围的检验略6吸出高度Hs计算6水轮机安装高程计算71.3选择蜗壳型式、包角、进口尺寸7蜗壳的型式7蜗壳的断面形状7蜗壳的包角7蜗壳进口断面的平均流速7蜗壳外形尺寸的计算71.4尾水管型式及尺寸设计8进口直锥段9里1.4.2标出口扩散段睛9品踪尾水管的高度萍9日克尾水管的水平赤长度持9牧1.5嚷发电机型号的牵选择及尺寸计姑算已10痰础主要尺寸估算撕10胆1.5.1.好1颗极距τ童10斯1.5.1.改2龄定子内径Di斜10线1.5.1.伐3屠定子铁芯长度Lt璃10妇1.5.1.势4蜻定子铁芯外径Da恶11青权发电机型号选谋择膊11嫩葵发电机外形尺块寸估算祥11麻系水轮发电机的努总重量估算全12英1.5.4.份1赶发电机转子重投量按发电机总霸重量的12勿估算据12忽1.5.4.侦2麻发电机飞轮力凯矩GD2将估算暗12尺1.6推调速器及油压捏装置的选择问12汁2令、引水系统设故计喝13秘2.1世进水口轮廓彻13唉2.2芽进水口高程选系择筝13画但进口底部高程至13振较进口顶部高程诚13寨2.3弹坝式进水口尺蓄寸拟定四13唇询进口段蒸13珠掏闸门段巷14锻屠渐变段井14愁2.4册通气孔和进人浩孔炭15胳充通气孔的布置搏原则：垂15浅肺通气孔的面积燃选择录15够2.5熄进人孔启15责2.6专压力管道的布秀置痕15僚3铜、厂区枢纽及印电站厂房的布腊置设计朝16日3.1察主厂房的长度幼16很恶机组段长度的涂确定须16虏孔装配场长度逐16斤醋边机组段加长添16泰3.2嘴主厂房的宽度佩17袍3.3赛主厂房的高度怕17染侍安装高程罩17做想尾水管底板高哪程蚕17晚宫开挖高程始18蜜胁水轮机层地板立高程衡18奥姑发电机层地板塔高程肌18窗篮吊车轨顶高程桑18熊欧厂房天花板及掌屋顶高程趴18锤4萌、主厂房布置葬的构造要求访19钓4.1惯厂房内的交通丹19怒4.2湿厂房的采光、艰通风和防潮矮19陡4.3侧主厂房的分缝桐19德5网、副厂房的布漆置设计旅19吹6田、吊桥选择催197、结论19凡【参考文献】旺20前言旋设计题目来源深于老师，本次神课程设计的主牺要任务是水电愚站的设计。均此次设计的目乘的是为了培养踢我们正确的设怎计思想，严谨诵的设计态度，不掌握设计的基叫本方法。通过完解决相关的设徐计问题，使所宅学的专业得以耽运用，进一步炕掌握电站的设然计方法和设计膝原理。菊锻炼自己对设位计说明书格式嫁的写作。通过急对众多参考资基料进行比较和升校正，然后选止择妥HL230六水轮机、闯SF3.75债-7/221必发电机等进行靠电站的设计。龟1焦、越水轮机发电组窜选择磁1.1胸选择机组台数丈、单机容量及须水轮机型号衡艰水轮机型号选峰择蚁水轮机型号选香择根据该水电姑站的水头变化私范围慎25.60店～屯62.70m盼，在水轮机系豪列型谱表哄3-3圆、表撇3-4柔中查出合适的作机型有惊HL230京。腹1.2列HL230稳水轮机的主要睁参数计算遮僚转轮直径D1弱计算丸查表属3-6给可得概HL230垫型水轮机在限宴制工况下的单紫位流量Q1M＇镜=1110L什/s=1.1史1m3过/s趴，千效率ηm陆=85.2%裂，由此可初步效假定原型水轮理机在该工况下具的单位流量Q1＇尾=Q1M＇壁=1.11m3樱/s瞧倾上述的Q1＇块、片η凑、和Nr矩=15∗1034澡=3.75*103钟kw择、Hr雪=45m否代入式（剩3-37奥）可得D1=Nr9.81∗HrH苍削转数字n疼计算离查表沫3-4鲜可得局HL230蹲型水轮机在最姨优工况下单位逮转速n10M＇艰=71r/m励in,阴初步假定n10＇=n10M＇峡，将已知的n10＇者和Hav林=Hr0.95划=450.95鼠=47.4m努，D1认=1.2m弦代入式（蹄3-39终）可得n=n1＇H腊巡效率及单位参骡数修正彼查表枯3-6享可得滴HL230燥型水轮机在最脖优工况下的模带型最高效率为ηMmax盼=90.7%训，模型转轮直咐径D1M物=0.404刚m芽根据式（啄3-15集），可求出原蚊型效率ηmax卖=1-湾（匙1-ηMmax诉）君*（D1MD1）15图=92.5%骤，则效率修正犹值为Δη野=92.5%抹-90.7%闷=1.8%兄，考虑到模型舌与原型水轮机孟在制造工艺上驼的质量差异，怠常在已求得的Δη饶值中在减去一塑个修正值丹ξ椅。现取铸ξ诱=1.0%范，则可得效率ηmax很=ηMmax雷+Δη型=90.7%什渴η距==ηM棉+Δη纠=85.2%腰+0.8%=宽86.0%怒（与上述假定殿单位转速的修饱正值按下式计台算摩Δn1＇观=n10M＇约拢则龙Δn1＇n10M＇宅=(ηmax螺由于Δn1＇n10M＇染<3.0%，蜂按规定单位转提速可不加修正披，同时，单位柔迎由上可见，原浩假定的η=8桥6.0%，Q1＇日=Q1M＇枪，n10＇=n10M＇分是正确的，那你么上述计算及虎选用的D番尺工作范围的检国验略论痕吸出高度Hs选计算池查表暑3-4吵可得σM理=0.170安，由此可求出中水轮机的吸出矩Hs危≤嫌10-∇900到-σM∗H绝=10-119−74900闪列绣水轮机安装高絮程计算Zs=∇ω+Hs+b0录1.贼3拨选择蜗壳型式范、包角、进口译尺寸坡仍蜗壳的型式继该电站的设计掠水头Hr联=45m趣>刺40m棚，则应采用金涝属蜗壳。由上旨述知女该水轮机转轮挨直径D1串=1.2m醋<反3m接且属于高水头中混流式水轮机愤，则应采用铸竟造或铸焊就够球姐蜗壳的断面形咽状使金属蜗壳的断旁面均做成圆形齿，金属蜗壳与蓝座环的联接方旋式采用与由蝶厦形边座环的联刺接方式，制а稿=55闭°颗。坚早蜗壳的包角抗对于金属蜗壳青，采用φ0领=345钓°奇驾数蜗壳进口断面芝的平均流速貌由该水轮机的旁设计水头Hr怠=45m贤从图罗2-8扑中的经验曲线符查取可得Vc典=6.2m/臭s烛笋蜗壳外形尺寸嫩的计算炸已知水轮机的组设计水头Hr笛=45m累及其相应的最局大引用流量Qmax贫=39.75承/4=9.9迎4m3浙/s哭、导叶高度b0绘=0.315D1呢=0.315吩*1.2=0洞.378m贤、座环固定导柏叶外径Da委=1.60D1欠=1.60*莲1.2=1.嚼92m语和内径Db盆=1.35D1喘=1.35*侨1.2=1.芽62m狐。蜗壳进口断走面的形状为圆估形、包角φ0奋=345筐通过任一断面基i原的流量公式为Qi=断面半径ρi=跪断面中心距料ai缘=掩断面外半径龄R茎金属蜗壳圆断手面计算表矿断面号φQi紧(m3ρi笼ai菜Ri浪驶0壁345拉9.526跃0.700勉1.660鞠2.359斧1下310.5系8.573丢0.664赠1.624筹2.287妖2眼276劲7.621从0.626筐1.586齐2.211赏3松241.5销6.668椒0.585周1.545烧2.130周4考207远5.716叶0.542能1.502滋2.044落5明172.5尝4.763为0.495宜1.455巴1.949迁6母165杯4.556抚0.484浮1.444页1.928妇7残138括3.810液0.442菠1.402碎1.845川8诊103.5习2.858诞0.383蝇1.343果1.726魂9烛69殊1.905桑0.313担1.273肥1.586阀1.4违尾水管怠型式及足尺寸设计揉图进口直锥段省单边扩散角θ犹=7胆º～9º由1.4.2配出口扩散段顶板上翘角α=10庭支墩厚度b5代=道（渴0.1本～飞0.15卵）B5攀=0.33m初～委家尾水管的高度环该水电站属于太低水头电站，扰水轮机为混流摸式水轮机咬,框则悉取好H超=纱2.6D1震=3.12m磨寄赴尾水管的水平父长度水尾水管的水平锁长度是指机组脆中心线至尾水挽管出口断面的储距离，通常取饱L=讽（挣3.5裙～围4.5珍）D1最=4.2m乘～巴傅鞋尾水管的主要魂尺寸设计认推荐的尾水管起尺寸表（单位杠：江m哥）欺h改LBDℎℎLℎ其3.12城5.4佩3.264倚1.62性1.62吧0.81没2.184串1.464微1.5垦发电机型号的劲选择及尺寸计小算杜它主要尺寸估算堵1.5.1.谷1池极距ττ=kf4Sf2p抛=10∗437502∗7怪1.5.1.电2社定子内径DiD绩1.5.1.洞3总定子铁芯长度Lt句由上述知Nr=3750kW舱，则横查表可得系数榜故Lt=S干1.5.1.挖4葬定子铁芯外径Da由于ne=428.6r/min>166.7r/min脱扰发电机型号选身择易由上述知该水微电站可选钟SF峰－士3.75妄－7/221扶型发电机组4幕台。上址发电机外形尺族寸估算夹发电机外形尺扬寸估算表腹序号梢部件名称展尺寸估算推(框单位：属mm)桐1赚定子机座外径D参300<ne畜<500r/纪D码2丙风罩内径DSD征3堡转子外径DD鸣4矛下机架最大跨贯度DD纤5超水轮机机坑D蛛22蚂0残0撤6帮推力轴承外径D肾1625锁7绩励磁机外径D们1275蛮8直定子机座高度ℎnℎ赴9耻上机架高度ℎ续悬式承载机架ℎ沾10拉推力轴承高度ℎ捡1000事11弱励磁机高度ℎ衣1600巧12恳副励磁机高度ℎ是600能13靠永磁机高度ℎ驶500劳14飘下机架高度ℎ尸悬式非承载机徐架ℎ问15椒定子支座支承亲面至下机架支乏承面或下挡风诉板之间的距离ℎ粮悬式非承载机泼架ℎ煤16碍下机架支承面若至主轴法兰底团面之间的距离ℎ鲁800渣17纸转子磁轭轴向彼高度ℎ辫无风扇时ℎ搭18颠发电机主轴高纹度ℎℎ11=0.8H=惠19雀定子铁芯水平云中心线至主轴垫法兰盘底面距丛离ℎℎ喇20千发电机总高扫H糟6927钞乌水轮发电机的顷总重量估算G害1.5.4.旬1廊发电机转子重浩量按发电机总狸重量的12佣估算推1.5.4.认2至发电机飞轮力稀矩GD2袭估算GD害1.6辽调速器及油压茶装置的选择A=寻为了保证工作鹅可靠，由上述笑值搅知调速器列可选用YDT−1800知型调速器季，采用霉2.5MPa计额定油压的油赚压装置及标准杆导水机构。担2紫、心引水系统设计悲2.1谎进水口轮廓州由于本快电站为坝后式介水电站，故进状水口的型式为筐坝式进水口。妇钢管经娇济直径D=75.2Qmax3H=玻蜗壳进口断面铺直径2ρmax=2∗0.7=1.4m诵，取楚引水道则引水道面积A擦2.2旧进水口高程选围择世田进口底部高程非有认压式进水口应舍低于运行中可雷能出现的最低对水位并有一定举的淹没深度，谦通常应在水库已设计淤沙高程卸以上0.5~1.0非m。故本电站掏进口底部高程雕可取80.6州m。泄旷进口顶部高程献避免进水口前哑出现吸气漏斗释和漩涡的临界沾淹没深度Scr=CV塘则进口顶部高爷程为盲90-4挨.375=8纺5.625m功2.3境坝式进水口尺塔寸拟定蛋丈进口段堤进具口段的作用是副连接拦污栅与察闸门段。其横咏断面为矩形尿，单孔。爹为使水流平顺衔的进入引水道屑，减少水头损杯失，进口流速梨控制为1.5筐m/s。再根据国内外实范践经验，进口持顶板的椭圆曲慢线方程为x2a2+y2b2=1执(其中a峰=1.1D=弦1.65m，匹秒进口断面面积搜A=锐硬闸门段浊闸秒门段式进口段寒和渐变段的连劳接段，是安装滚闸门（工作闸拒门和检修闸门议）和启闭设备肥的部分。闸门象段通常设计成钱横断面为矩形堪的水平段，其闸高度等于引水茧道直径D=1领.5m，宽度愧取1.3m，黎整个闸门段过疼水断面与后接语的引水道面积盆的比值为葬1.1锦:今1它倍左右。闸门俱段的长度主要脆取决于整套闸肺门设备布置的从需要，检修闸舌门和工作闸门阻之净距不小于椒闸门净高、宽割的0.4倍，蕉且不小于闸门壶的安装、维护桥工作所需的净羡空间。扛畅渐变段童渐摆变段是矩形闸花门段到圆形压借力引水道的过阔渡段，为保证穿过渡段的水流擦平顺，减少水灾头损失，避免授产生真空或汽稠蚀现象，由矩鲜形变到圆形的叼过渡段通常采庆用在四角过渡页，圆弧的中心传位置和圆角半鲜径r均按直线泄规律变化。辜放渐变段长度，峡根据经验一般渴为压力引水道从直径1.0~1.5歌倍，取L=1订.25D=1杏.875m并，收缩角取7冰°在。坝式进水口汁渐变段轴线通薯常为直线。叛2.4饼通气孔和进人称孔笑市通气孔的布置涌原则：渐通气孔的顶部奉高程（外口）申应在水库最高亮水位以上，以施防水流溢出，资并加拦栅保护家，防止堵塞及馋危害运行人员响。货通气孔内应尽娘量靠近闸门下柴游面，并设在辛门后管道顶部粥。块通气孔运用方始便，形体平顺闻，以减少气流夕阻力。抢有条件时尽可主能将通气孔与桶闸门井或检查抖竖井结合共用骡，节省投资。垫别通气孔的面积厌选择A=2.5进人孔肌为方便压力引女水道内部的检览修，须设置进堵人孔，采用1福m见方的方形罚。使2.6秤压力管道的布弯置程该电辰站为坝后式水堪电站，采用坝可式进水口，故纺压力管道为坝弊内兰压宵力钢管敌，砌采用单管单机纵供水工，倾斜布置。局3另、白厂区枢纽及电堤站厂房的布置无设计叮本电站厂房布司置在坝之后，阔且与公路布置岛在同一岸。厂桨坝采用分离式庄布置，即在厂比坝之间设一道占沉陷温度伸缩胁缝，彼此隔开总，厂坝之间的钻力不互相传递金。厂房的取水愿口布置在上游罩面，引水道设犁置在坝体内。下3.1幻主厂房的长度摩坏机组段长度的个确定L下蜗壳层L+x畜=R2卡+δ1夺=2.359搬L−x瓣=R2雕+δ1尺=1.928享线尾水管层L+x吴=B/2+δ2青=3.264枣/2+1.4迅=3.032L−x祥=B/2+δ2薄=3.264凯/2+1.4仔=3.032酸发电机层L+x摸=∅32丘+b2克+δL−x搜=∅32炎+b2繁+δ雄故机组段长度L1=L+x+L−x惹垂同装配场长度L2敏=1.乳5逗*灰7.641研=衰11.462之席查边机组段加长∆L鞭=1.0D1菠牛则主厂房的长汽度L=4L1箩+装配场长度L2脆+边机组段加派长∆L平=椒43.226流3.2里主厂房的宽度续以组厂房中心线为基界，厂房宽度吉B可分为上游错侧宽度B1婶和下游侧宽度B2叉两部分。厂房情宽度伟Bu=ϕ32+δ3+A挡（凭其中ϕ位选择上游侧吊蛇运，则上游侧质较宽。挺此外，发电机傻层交通应畅通幕无阻。一般主银要通道宽度2~誉3m，次要宽寇度1~矩2m。在机旁访盘前还应留有润1m宽的工作且场地，盘后应腾有上下游侧分参别布置水轮机透辅助设备和发广电机辅助设备季。故挤此时海A=2.5+民1.2+1腾+1从=仆5起.7m。白则上游侧宽度辅Bu=ϕ32+δ3+A射=4.7632精+0.4+欣下游侧宽度Bd=ϕ32+δ3+A崖=4.7632士+0.4+1奖蜗壳在-Y方挪向的尺寸和蜗柔壳外的混凝土窝厚度Bi海=R0盏+1.0=2散.359+1氧.0=3.3克59m<Bd草=3.982循则主厂房宽度盐B=Bu+Bd爹=田8脆.482+3杰.982=1诸2听选用75～2纳50t桥式起虑重机，吊车标辫准宽度Lk讲=13.5m锋。故主厂房宽捧度确定为13秘搜3.3峰主厂房的高度浑首先灯定出各层的高各程，才能确定欣主厂房的高度绒。厂房各层的煌高程，主要有纯安装高程、尾呜水管底板高程询、开挖高程、切水轮机层地板兵高程、发电机杏层地板高程、珍吊车轨顶高程狭、厂房天花板吸及屋顶高程等崇。坑裹安装高程∇安交=∇W臭+Hs长+b0畜/2=53.牵00+2.3饰+0.378柔/2=55.划489m(式佩中∇W风两炎尾水管底板高估程∇尾赚=∇安住-b0依/2-H尾朗=55.4毙89-0.3叶78/2-3组.12=52萄.18m(式从中H尾垂张订开挖高程∇挖叼=∇尾妻-混凝土底板失厚度（约1~祥2m）=52茶.18-1.上5=50.6亿析水轮机层地板停高程∇水拥=∇安科+b0丹/2+蜗壳顶可部混凝土厚度跌（约1m）=警55.489秘+0.378提/2+1.0爪傍型发电机层地板夏高程∇发伪=∇水枪+进人孔高度衰（约2m）+蛾混凝土结构厚蠢度（约1m）胀+定子外壳高锻度=56.6腊78+2+1辈+1.705歼=61.38止凡吊车轨顶高程∇吊心=∇发爷+最大部件高怨度+高度方