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1、水电站厂房课程设计说明书张文奇1.蜗壳的型式 电站设计水头Hp=95.5m40m（且80m），根据水力机械第二版第96页的蜗壳型式选择金属蜗壳。2.蜗壳的主要参数2.1金属蜗壳的断面形状为圆形。2.2对于圆形断面金属蜗壳为了获得良好的水力性能一般采用蜗壳的包角为=345。2.3根据水力机械第二版第99页图4-30查得，当设计水头为95.5m时，蜗壳的进口断面的平均流速=7.5m/s；2.4己知水轮机的型号HL200-LJ-275，根据水力机械第二版附表5查得:=2750mm，H=95.5m时，蜗壳的座环内径 =3650mm，外径= 4550 mm，所以蜗壳座环的内、外半径分别：3. 金属蜗壳的
2、水力计算电站设计水头HP=95.5m，进口平均流速=7.5m/s，包角为=345，每台机组过水能力：=62.69m3/s。3.1对于蜗壳进口断面：断面的面积：断面的半径：从轴中心线到蜗壳外缘的半径：3.2对于中间任一断面：设为从蜗壳鼻端起算至计算断面i处的包角，则该计算断面处的其中=62.69m3/s。，=7.5m/s，=2.275m计算成果见表1：表100000152.6120.3480.3332.941305.2240.6970.4713.217457.8361.0450.5773.4296010.4481.3930.6663.6077513.0601.7410.7453.7649015.
3、6732.0900.8163.90710518.2852.4380.8814.03712020.8972.7860.9424.1591353.5093.1350.9994.27315026.1213.4831.0534.38116528.7333.8311.1054.48418031.3454.1791.1544.58219533.9574.5281.2014.67721036.5694.8761.2464.76722539.1815.2241.2904.85524041.7935.5721.3324.93925544.4055.9211.3735.02127047.0186.2691.413
4、5.10128549.6306.6171.4525.17830052.2426.9661.4895.25431554.8547.3141.5265.32733057.4667.6621.5625.39934560.0788.0101.5975.4693.3蜗壳断面为椭圆形的计算当圆形断面半径的时候蜗壳的圆形断面就不能与座环蝶形边相切，这时就用椭圆断面。由水电站动力设备手册查得：蝶形边高度可近似定为：查水力机械第二版附表1可得HL200-LJ-275水轮机导叶相对高度b0=0.2。临界值：为座环蝶形边锥角，一般取55度。由圆形断面得：当时的临界角综合可知，当断面包角在0-146.4 度的时候，取
5、椭圆断面。椭圆短半径:椭圆的当量面积:椭圆长半径:，椭圆断面中心距:椭圆断面外半径:计算结果见表2：表200.000 0.000 0.289 -0.086 0.646 2.170 2.815 150.015 0.280 0.535 0.058 0.688 2.346 2.626 300.030 0.406 0.808 0.197 0.730 2.515 2.921 450.045 0.508 1.100 0.328 0.769 2.675 3.183 600.060 0.597 1.409 0.452 0.807 2.827 3.424 750.075 0.678 1.731 0.571 0.
6、842 2.972 3.650 900.090 0.752 2.067 0.686 0.877 3.112 3.864 1050.105 0.823 2.415 0.797 0.910 3.247 4.070 1200.120 0.890 2.774 0.904 0.942 3.377 4.267 1350.135 0.954 3.145 1.008 0.973 3.504 4.458 145.60.145 0.997 3.413 1.080 0.995 3.592 4.590 所以蜗壳尺寸图如下所示：单位mm4.拟定转轮流道尺寸根据水电站机电设计手册水力机械分册，已知D1=1.0m时，HL2
7、00 型的尺寸可以推D1=2.75m 时的转轮流道尺寸。将图中所示的各尺寸乘以2.75，即可得到水轮机转轮流道尺寸。5.尾水管单线图的绘制尾水管型式选择本电站选用混流式水轮机， 为了减小尾水管的开挖深度， 采用弯肘形尾水管， 它由进口直锥段、 肘管和出口扩散段三部分组成。 由于所选水轮机型号为HL200-LJ-275，则水轮机的标称直径为D1=2.75m。下表中的尺寸是对转轮直径而言，当直径不为 1m 时，可乘以直径数即得所需尺寸。对混流式水轮机由于直锥管与基础环相连接，可以取D3等于转轮出口直径D2，由水轮机的流道尺寸可知转轮出口直径为D2=1.082X2.75=2.98m，由水轮机的流道尺
8、寸可知 D1D2，所以根据表3推荐选择的尾水管尺寸如下表4所示 表3表4尾水管设计尺寸（m）转轮直径hL12.64.52.721.351.350.6751.821.222.757.1512.3757.483.71253.71251.856255.0053.3555.1进口直锥段进口直锥管是一垂直的圆锥形扩散管，由于选用混流式水轮机，则转轮出口直径等于直锥管的进口直径=2.98m，直锥段出口直径=3.7125m，锥管的单边扩散角取=8，直锥段高度=2.6m。5.2肘管: 肘管是一90变断面弯管，其进口为圆断面，出口为矩形断面。水流在肘管中由于转弯受到离心力的作用，使得压力和流速的分布很不均匀，而
9、在转弯后流向水平段时又形成了扩散，因而在肘管中产生了较大的水力损失。影响这种损失的最主要的因素是转弯的曲率半径和肘管的断面变化规律，曲率半径越小则产生的离心率越大，一般推荐使用的合理半径R=(0.61.0)，外壁用上限，内壁用下限，则有:=1 X 3.71=3.71m=0 .6X3 .71=2.226m5.3出口扩散段:出口扩散段是一水平放置断面为矩形的扩散段，其出口宽度一般与肘管出口宽度相等;其顶板向上倾斜，长度=-=7.37m仰角说明:因为算出的B5=7.48m10m，所以尾水管出口扩散段之间不设中间支墩。5.4尾水段的高度与水平长度尾水管的总高度h和L是影响尾水管性能的重要因素，总高度h
10、是由导叶底环平面到尾水管之间的垂直高度。增大尾水管的高度h，对减小水力损失和提高效率是有利的，但对混流式水轮机尾水管中产生的真空涡带在严重的情况下不仅影响机组的运行而且还会延伸到尾水管地板引起机组和厂房的振动。为了改善这一情况，常采取增大尾水管高度的办法，但将会增大开挖量，从而引起工程投资的增加。经过试验，一般对于高比速混流式水轮机（）取h2 .6 ，因此，h =7.15m=2.6 ，满足要求。总长度L指从机组中心到尾水管出口的水平距离，通常取L=（3.54.5）。由表3知L=12.375m，满足要求。尾水管尺寸示意图如下：6水轮发电机尺寸根据水电站动力设计手册表24得Sf=50000/0.8
11、5=58823.53（KVA）磁极对数p=3000/250=12（对）6.1 发电机极距=63.33 cm=0.63 m-发电机额定容量（KVA）-磁极对数-系数，一般为810，容量大、线速度高的取上限6.2发电机定子内径=0.63=4.84 m6.3定子铁芯长度=200.84cm=2.01m-发电机额定容量（KVA）-额定转速（rpm）-定子内径（cm）-系数，见表5选择发电机型式=0.01166.7rpm，=4.84+0.63=5.47 m6.5定子机座外径当214300rpm时，=1.2=1.25.47=6.56 m6.6风罩内径当=58823.5320000kVA时，=+2.4=6.5
12、6+2.4=8.96 m6.7转子外径=2=4.84 m式中为单边空气间隙，初步估算时可忽略不计。6.8下机架最大跨度：为水轮机基坑直径，查水电站机电设计手册得=3.8m(已知转轮直径275cm)6.9推力轴承外径D6和励磁机外径D7查水电站机电设计手册表37得： D6=26003600mm（取D6=3m），D7=16002600mm（取D7=2m）6.10定子机座高度h1 由于 ne=250214 rmp则 h1=lt+2 =2.01+20.63=3.27m6.11上机架高度h2悬式非承载机架: h2=0.25Di=0.25x4.84=1.21m；6.12推力轴承高度h3、励磁机高度h4、永
13、磁机高度h6 （Sf=58823.53 KVA20000 KVA）查表38得：推力轴承高度h3 =1750mm，励磁机高度h4 =2200mm，副励磁机高度h5 =1000mm，永磁机高度h6=750mm。6.13下机架高度h7:悬式承载机架： h7=0.12Di=0.124.84=0.58 m6.14定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离h8悬式承载机架：h8=0.15Di=0.154.84=0.73 m6.15下机架支撑面至主轴法兰底面之间的高度h9按已生产的发电机统计资料，一般为7001500mm， 则取h9=1000mm 6.16转子磁扼轴向的高度h10 无风扇时：h10=lt+（500600）mm=2.01+0.6=2.6
