水电站课程设计

水电站课程设计

集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

（中国通常称水头大于70m 为高水头水电站，低于30m 为低水头水电站，

30～70m 为中水头水电站）

（混流式安装高程以导叶中心线为基准,轴流式则以叶片中心线为基准,卧

式机组以主轴水平中心线为基准）.

一、水轮机发电机组的选择

（1）选择机组台数、单机容量及水轮机型号（*）；

选用4台HL310型机组，单机容量为（总装机容量=机组台数）

（2）确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D1、转速n 、吸出高度Hs 、

安装高程Za)；

转轮直径为D 1=6.5D ，转速为n =72r /min，水电站厂房所在地点海拔高

程为?=252m ,，模型气蚀系数修正值为D D =D +?D =0.36,则水轮机的

吸出高度为D D =10.0−?900−DD D =10.0−252900

−0.36×23.30=1.332D . 导叶高度为D 0=0.1~0.39D 1，取D 0=0.3D 1=0.3×6.5=1.95D ,由于有

4台机组，设计尾水位取1台机组流量相应的水位，?D 可按如下过程确

定：

一台水轮机工作时的流量为Q =D ′D 12√D D ,而D ′=D D 9.81D 1 2D D 32D ⁄

其中：D 取水轮机最优工况下的模型效率，即ηDDDD =0.896, 此时

D 1D =0.39D .

限制工况下的模型效率为ηD =0.826

则原型最优工况下效率为ηDDD =1−（1−ηDDDD ）（D

1D D 1）15=0.941

修正值为?η=k (ηDDD −ηDDDD )=0.030

其中k 取0.5~1.03，这里取0.8

则修正后的模型限制工况下效率为η=ηD +?η=0.856

单位流量为D ′=

D D 9.81D 1 2D D 32D =350009.81×6.52×23.32×0.856=0.877D 3D ⁄ 流量Q =D ′D 12√D D =0.877×6.52

×√23.3=178.88D 3D ⁄ 则H =2×10−12×D 3−8×10−8×D 2+0.0015×D 2+264.65=264.83m

因H =264.83<266，则H 取266m .

则水轮机的安装高程为D D =?D +D D +D 02=266+1.332+1.952

=268.31D . （3）选择尾水管的型式及尺寸；

①根据已得到的资料，知该水轮机为低水头水轮机（D 1

水电站尾水管对应的尺寸如下 ： （单位：m ）

为了减小开挖深度以及具有良好的水力性能，可采用弯肘形尾水管，它由

进口直锥段、中间弯肘段、出口扩散段三部分组成。

② 进口直锥段：

进口直锥段是一个垂直的圆锥形扩散观，D 3为至椎管的进口直径；对于

混流式水轮机由于至椎管与基础环相连接，可取D 3与出口直径D 2相等，

其椎管的单边扩散角θ可取7°~9°

；D 3为直锥管的高度，增大D 3可减小

肘管的入口流量，减小流速对管壁的冲刷。

③肘管：

肘管是一变截面弯管，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作用，使得压力和流速分布很不均匀，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原因是转弯的我、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力越大，一般推荐使用的合理半径为R= (0.6~1.0)D1，外壁D6用上限，内壁D7用作下限，则有.D6=1.0×6.5=

6.5D,D7=0.6×6.5=3.9D.

④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，起出口宽度一般与肘管出口宽度相等；其顶板向上倾斜，根据其出口宽度并不是很大，所以不需要

加设中间支墩。仰角为α=arctan D5−D6

D2=DDDDDD7.93−4.3875

17.42

=

11.50°，其中D2=D-D1.

⑤尾水段的高度和水平长度

尾水管的总高度h和总长度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地板之间的垂直高度。在描述进口直锥管中已经说明D12.2D1，由上述可知，h=16.9> 2.2D1=2.2×6.5=14.3，满足要求。

(4)选择相应发电机型号、尺寸

已知水轮机单机容量为，根据《水电站机电手册——水力机械》查得，选

择发电机的型号为SF50-44/920的半伞式发动机组4台。

主要参数为：

额定容量58800KVA;重量：转子375t，定子190t，总重685t；最大运输部件外形尺寸7.8×3.8×2.5m,最大50t；定子铁芯主要尺寸：外径9.20m, 内径8.62m, 长度1.15m，定子机座高度2540mm，上机架高度835mm ，推力轴承高度1100mm，励磁机高度2400mm,机座外径10400mm，风罩内径13000mm，定子外壳高度为 2.54m，转子外径8590mm，下机架最大跨度6470mm，水轮机基坑直径5600mm，推力轴承装置直径3600mm，励磁机外径2660/3400.

二、厂区枢纽及电站厂房的布置设计

⑴主厂房总长度的确定：

厂房总长度包括机组段的长度（机组中心距）、端机组端的长度和安装间的长度。总长L=n D D+D1+D2+D D.布置图如下：

其中n为机组台数，D D为机组段长度，D D为装配场长度，D1为左机组段长度，D2为右机组段长度，为便于安装，厂房左端增加长度?L。

①机组段的长度D D的确定

机组的长度D D主要由蜗壳尾水管，尾水管，发电机等设备在x轴方向(厂房纵向)的尺寸来决定，同时还考虑机组附属设备即主要通道，吊物孔的布置及其所需尺寸。

机组段长度D D可按下式计算：D D=D+D+D−D.

其中：D+D表示机组段+x方向的最大长度；

D−D表示机组段−x方向的最大长度；