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1、水电站课程设计一：计算水轮机安装高程参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程乙的计算方法如下：式中为设计尾水位，取正常高尾水位 1581.20m； bo为导叶高度，1.5m； Hs为吸出咼度，m其中，Hs 10.0( m )H900式中，为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位的海拔 高程，设计取1580mm为模型气蚀系数，从该型号水轮机模型综合特性曲线(教材P69)查得m=0.20，为气蚀系数的修正值，可在教材 P52页图2-26中查得 =0.029 ;H为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m水头Hwx及其对应工况的 m进行校核计算。Hs 10.0( m )H =1
2、0.0- 1580-(0.2+0.029)38=-0.458900900ZsHs bn/2=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m。二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图2.1水轮机的计算图1.1转轮布置图如图所示，可得HL240具体尺寸：表1.11转轮参数表DD2D3D4D5D6boh1h2h3h41.01.0780.9280.7250.4830.1280.3650.0540.160.5930.2834.14.4203.805 2973 1.980 0.525 1.4970.2210.656 2.4311.1602.2蜗壳计算进口断面尺寸计算(1)进口断面流量的确定由资料，
3、该水电站初步设计时确定该电站装机17.6 X 104kW电站共设计装4台机组，故 每台机组的单机容量为17.6 X 104 kW 4=4.4 X 104kW由水轮机出力公式：N QH 9.81QH =4.4 X 104kW式中：Q为水轮机设计流量(m3 / s);H为设计水头，m由设计资料得H=38.0m。所以，Q N /9.81H 4.4XI04/(9.81 38.0 )=118.03 (m3/s)进口断面流量计算公式：Q0360345Q0-Q=118.03=113.11 ( m3/s)360360式中：0 蜗壳包角，通常均采用3450Q水轮机设计流量，Q =118.03m3/s(2) 进口
4、断面流速的确定蜗壳进口断面平均流速可由教材 P36(图2-8a ,已知设计水头38.0m,本设计为金属蜗壳可取为上限值)查得：V=5.8m/s。(3) 进口断面半径由公式 02.492mV3600V0V5.8 3.14(4) 进口断面中心距ai由公式 30=ra0=2.492+3.15=5.642式中 ra = Da/2(5) 断面外半径R。由公式：R0 ra 2 0=3.15+2 X 2.492=8.134m绘制蜗壳单线图时，在蜗壳上共取007 7共八个蜗壳断面(从0 0开始每隔45 取一个断面)，利用下列公式进行断面计算，得各断面的参数。任一断面i i的流量：Qi 冷Q360断面半径：i
5、J3Q亍（断面上沿径向各点的水流圆周分速度等于一个常数， 即V V）断面中心距：ai = ra i断面外半径：Ri ra 2 i各断面参数计算列表如下：蜗壳计算列表（圆形断面）断面号i( )3Qi ( m /s)i(m)ai (m)R(m)0345113.112.4925.6428.134130098.362.3245.4747.798225583.602.1435.2937.435321068.851.9445.0947.039416554.101.7234.8736.597512039.341.4704.6206.09067524.591.1624.3125.4747309.840.735
6、3.8854.6202.3尾水管计算由水轮机型号可知转轮直径 D=410cm转轮出 口直径 D2=1.078Di=1.078 X 410=441.98 cm0满足条件DW D2，采用标准混凝土肘管，故可用推荐的尾水管尺寸表（教材第二章P42表 2-1 ）参数h/D1L/D1B5/D1D4/D1hu/D1h6/D1L1/D1hD1比例2.64.52.7201.351.350.6751.821.22尾水管各参数尺寸表参数hLB5D4h4h6L1h5长度（m）10.6618.4511.1525.5355.5352.76757.4625.0022.3.1 直锥段各尺寸的确定（ 1） 导叶底环至转轮出口
7、高度 h1h1 =0.221+0.656=0.877m（ 2） 转轮出口至尾水管直锥段进口高度 h2 对于混流式水轮机组， h2 为保证水轮机组正常运行的安装缝的高度，一般可忽略不计， 此设计取 h2 =0.05m。（ 3）尾水管进口直锥段高度 h3h3=h h1 h2 h4 =10.66-0.877-0.05-5.535=4.198m 。（ 4）尾水管直锥段进口直径 D3D3 D2 =441.98 cm2.3.2 中间弯肘段尺寸的确定弯肘段尺寸可由教材推荐使用的标准混凝土肘管的尺寸图 （教材P43图218和表2 2），其中所列的数据对应h4 = D4=1000mm应用时乘以选定的（或与之相等
8、的D4） 即可得到弯肘段各参数值。2.3.3 出口扩散段尺寸的确定由尾水管参数尺寸表可得： h5=5.002m；h6=2.7675m；L =18.45m； L1=7.462m。由数据用此公式可算得尾水管顶板仰角 =11.5。三：确定主厂房轮廓尺寸3.1 主厂房长度的确定主厂房的长度可由公式L nLo L安 L式中：n机组台数L0 机组段长度。本机组段间距由蜗壳尺寸控制，按公式Lo=蜗壳平面尺寸+2 l计算。（l 蜗壳外的 混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取 0.81.0m，金属蜗壳一般可取12m边机组段一般 取13m)。经综合考虑，中间机组段按 Lo =15.42+2 1.5=18.42m计算，
9、边机组按L。=15.42+2 2=19.42m计算)L安一安装间长度)按公式L安 =( 1.01.5)Lo计算，此处按L安 =1.2 Lo处理)L 边机组段加长)按公式 L =( 0.11.0 )D1 计算，此处按 L=0.5 D1主厂房长度L 3 (6.69 8.73 2 1.5) (6.69 8.73 2 2) 1.2 18.42 0.5 4.1 98.834m)3.2 主厂房宽度的确定以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度Bs和下游侧宽度Bx，则厂房总宽度为B=Bs + Bx。Bs、Bx应分别考虑各层的布置要求确定，一般需考虑发电机层，水轮机层 和蜗壳层的布置要求。各层的Bs、Bx确
10、定后，厂房的上、下游侧宽度应取各层上、下游 侧宽度的最大值，即Bs=max(Bs)Bx=max(Bx)B= max( Bs )+max( Bx )蜗壳层Bs、Bx的确定Bs的确定上游侧宽度Bs为机组中心至上游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土厚度I ,再加上蝴蝶阀室的宽度(参照教材湖南镇水电站主厂房蝴蝶阀设计，取为5m)Bs=5.3927+1.5+5=11.8927m)Bx的确定下游侧宽度Bx为机组中心至下游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土厚度I。Bx=7.78+1.5=9.28m )3.2.2 发电机层 Bs、 Bx 的确定Bs的确定Bs=D风+A ( As为发电机层风罩外缘至上游侧墙的宽度，一般由主
11、要及次要交通通道、附属设备的布置、吊运方式以及运行管理方便等因素确定)由设计资料，Bs=DM +As=4.5+2.5+1.5+1+1=10.5m。考虑到发电机转子的吊运及附属设备的布置，取Bs=12m。Bx 的确定Bx = DM + Ax( A为发电机层风罩外缘至下游侧墙的宽度，一般由主要及次要交通通道、 附属设备的布置、吊运方式以及运行管理方便等因素确定)Bx = D 风 + Ax =4.5+1.5+1+1=8m。3.2.3 水轮机层Bs、Bx的确定 一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备(即油气水管路等)和发电机辅助设备(电流电压互感器，电缆等) 。这些设备一般靠墙、风罩壁布置或在顶板布，不影
12、响水轮机层 交通，因此对厂房的宽度影响不大，此处不予计算。3.2.4 主厂房宽度的最终确定Bs=max(Bs)=12mBx=max(Bx)=9.28mB= max(Bs)+max(Bx)=12+9.28=21.28m。3.3 主厂房高度及各层高程的确定3.3.1 水轮机安装高程 T (第一节已经确定)Zs THs b0 /2=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m3.3.2 主厂房基础开挖高程 F 主厂房基础开挖高程可由公式：T (h3 h2 h1) 确定。式中：( h3 h2 )尾水管的尺寸； h1 尾水管底板混凝土厚度（根据地基性质和尾水管结构形式而定，岩基上的尾 水管底
13、板厚一般取 12m）=1581.49- （4.198+5.535+1.5 ） =1570.257m。3.3.3 水轮机层地面高程 1水轮机层地面高程 1 可由公式：1 T h4 （ h4 =蜗壳进口半径 +蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土一 般不低于1.0m，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。）1 T h4=1581.49+（5.53/2+1.2 ）=1585.455m。 发电机装置高程可由公式：G 1 h5 h6 求出。式中：h5 发电机机墩进入孔高度（一般取 1.82.0m），2.0m;还须满足水轮机层附属设备油气水管道和发电机出线布置要求的高度。 ）馆一进入孔顶部厚度混凝土厚度（
14、一般为1.0m左右）1.0m。G 1 h5 h6=1585.455+2.0+1.0=1588.455m。3.3.5 发电机层楼板高程 2发电机层地面高程除应满足发电机层布置要求外，还应考虑水轮机层设备布置及母线电缆的敷设和下游尾水位的影响。 一般情况下， 发电机层楼板高程 2应满足以下条件：（1）保证水轮机层的净高不少于 3.54.0m，否则发电机出线和油气水管道布置困难。（2）保证下游设计洪水不淹厂房。一般情况下，发电机层楼板面和装配场楼板面高 程齐平。由于单机容量数万千瓦的发电机组多采用定子埋入式布置， 故本设计也采 用定子埋 入式布置，其上部机架埋入深根据发电机尺寸取为3m。2= G+3=1588.455+3=1591.455m 1585.13m （设计洪水水位）。且 1591.455-1585.455=6 4.0，故满足设计要求。3.3.6 起重机（吊车）的安装高程 C （起重机的安装高程是指吊车轨顶高程）h7 发电机定子高度和上机架高度之和（埋入式布置h7 就仅为上机架的高度）h8 吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；固定的机组、设备、墙、柱、地面之 间保
