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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0=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 Vc=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:Di=2750mm, H=95.5m 时，蜗壳的座环内径 Db =3650mm,外径 Da= 4550 mm
2、,所 以蜗壳座环的内、外半径分别：座环示意图3 .金属蜗壳的水力计算电站设计水头HP=95.5m,进口平均流速Vc=7.5m/s,包角为0 =345 ,每台机组过水能力： Qmax =62.69m3/s。3.1 对于蜗壳进口断面: 断面的面积：%:5 = 62.69 345 =8m27c360 VC360 7.5断面的半径：7_Qmax ； 0_ 62.69 345max 一 二 一 360 二Vc - 360 二 7.5从轴中心线到蜗壳外缘的半径Rmax = ra 2 ：max = 2.275 2 1.6 = 5.475m m iaxamax3.2 对于中间任一断面：360 二VcQmax；
3、iR =a+2R设*为从蜗壳鼻端起算至计算断面i处的包角，则该计算断面处的邛.i Q360其中 Qmax=62.69m3/s。, Vc=7.5m/s, ra=2.275m计算成果见表1：表1八*八，3 ,、Qi Qmax (m / s)360。Fc(m2)r = J_Qmax1 -)P60VCR=ra+2Pi(m)00000152.6120.3480.3332.941305.2240.6970.4713.217457.8361.0450.5773.4296010.4481.3930.6663.6077513.0601.7410.7453.7649015.6732.0900.8163.90710
4、518.2852.4380.8814.03712020.8972.7860.9424.1591353.5093.1350.9994.27315026.1213.4831.0534.38116528.7333.8311.1054.48418031.3454.1791.1544.58219533.9574.5281.2014.67721036.5694.8761.2464.76722539.1815.2241.2904.85524041.7935.5721.3324.93925544.4055.9211.3735.02127047.0186.2691.4135.10128549.6306.6171
5、.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PS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：b00.2 2.75h = 0.1D1 = 2.75 0.1 = 0.55m22查水力机械第二版附表1可得HL200-LJ-275轮机导叶相对高度b0=0.2。临界值：0.55Scos 二= 0.959mcos55为座环蝶形边锥角
6、，一般取 55度。由圆形断面*345 P=1.597m得:0ra - ：:0 - . ra(ra2 0= 1006.63452.275 1.597 一、2.275(2.275 2 1.597当R =S=0.959m时的临界角i( ) =C(a R -.a(a 2：i) =1006.6(2.275 0.959 - ,2.275(2.275 2 0.595)=146.4综合可知，当断面包角在0-146.4度的时候PmS,取椭圆断面。1、2122椭圆短半径：底示砺石8E1.345L (m)飞根。M g aC椭圆的当量面积：A = 7rpi24d2tgg(m2) L= h = 0.55 =0671椭圆
7、长半径: N=L 02(1-ctgc()(m),sinsin550椭圆断面中心距：ai =ra+1-22 025）椭圆断面外半径：R+Pi（m）计算结果见表2：所以蜗壳尺寸图如下所示：单位mm表2*。*CR (m)A(m2)。2 (m)01 (m)ai (m)Ri (m)00.0000.0000.289-0.0860.6462.1702.815150.0150.2800.5350.0580.6882.3462.626300.0300.4060.8080.1970.7302.5152.921450.0450.5081.1000.3280.7692.6753.183600.0600.5971.40
8、90.4520.8072.8273.424750.0750.6781.7310.5710.8422.9723.650900.0900.7522.0670.6860.8773.1123.8641050.1050.8232.4150.7970.9103.2474.0701200.1200.8902.7740.9040.9423.3774.2671350.1350.9543.1451.0080.9733.5044.458145.60.1450.9973.4131.0800.9953.5924.5904 .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Di=1.0m时，HL200型 的尺寸可
9、以推Di=2.75m时的转轮流道尺寸。J0.928HL220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 Di=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
10、流道尺寸可知 DiD?2.34.52.4201.201.200.600621.27标徐淞凝上时管轴流式2.64.52.7201.351.350.6751.021.22标港，包阳 十时管泄流式D kDs表4尾水管设计尺寸（m）转轮直径hLB5D4h4h6L1h512.64.52.721.351.350.6751.821.222.757.1512.3757.483.71253.71251.856255.0053.3555.1 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D2等于直锥管的进口直径D3=2.98m,直锥段出口直径D4 =3.7125m,锥管的单边扩散
11、角取9 =8 ,直锥段高度h3 =2.6m。5.2 肘管：肘管是一 900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)D4,外壁&用上限，内壁R7用下限，则有：R6=1 X 3.71=3.71mR7=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
12、出口宽度相等;其顶板向上倾斜，长度L2=L-L1=7.37m仰角口 = arctg区二匹=11.5、 L2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
13、比速混流式水轮机(D1 2 .6 D1,因此，h =7.15m=2.6D1 ,满足要求。L= (3.54 D1。总长度L指从机组中心到尾水管出口的水平距离，通常取 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6=50000/0.85=58823.53 （KVQ3.装走转速肛”海定转理是根据水轮机转轮型式.工作水头,流最.效率等因素确定的，根据我国电力系统保建减率f.=5oHz的条件,发电机磁极对数p和何步转速相（tVmin） 之间有如下关系，aof. 3000发电机磁板对数P和同技豺速H，系列见表1-6*磁极对数p=3000/250=12 （对）6.1 发电机极距tS 58823.53=Kf 4=9 4=63.33 cm=0.63 m2P 1 2 12
