课程设计计算最终版资料

《水电站建筑物》课程设计设计说明书指导教师:张建梅姓名：曾凯学号：09150312班级：09水利3班组员:曹文斌顾微魏洪雪王晓飞睢宁曾凯目录第一章基本资料第二章水轮机发电机选择第一节 ..................................机组台数和机组型号的选择第二节 .................................. 水轮机主要参数的确定第二节 ...................................... 蜗壳和尾水管尺寸的确定第四节 .......................................... 发电机组的选择及尺寸第三章水电站厂房设计第一节 .......................................... 主厂房的平面尺寸确定第二节 .......................................... 主厂房布置的构造要求第三节 .................................................................. 桥吊选择第一章 基本资料(一)、流域概况该水电站位于S 河流的上游，电站坝址以上的流域面积为20,300km 2，本电站属于该河流梯级电站中的一个。

(二)、水利动能本电站的主要任务是发电。

结合水库特性、地区要求可发挥养鱼等综合利用效益。

5000100001500020000264266268270272274276278280水位 (m )流量(m 2/s)图1 下游水位——流量关系曲线本电站水库特征水位及电站动能指标见表1第二章 水轮机发电机选择第一节 机组台数和机组型号选择选择机组台数时应根据水电站的加工制造能力和运输条件、总投资、水电站的运行效率和运行灵活性、运行维护工作量的大小等因素。

为了使电气主结线对称，大多数情况下机组台数为偶数。

对于中小型水电站，为保证运行的可靠性和灵活性，机组台数一般不少于2台。

本电站属于中型水电站，经过综合考虑和技术经济比较确定机组台数为4台。

单机容量等于装机容量除以台数，因此为50000KW 。

第二节 水轮机主要参数的选择根据该水电站的水头变化范围25.60--22.80m ，在系列型普表3-3和表3-4中查出合适的机型有HL310和ZZ440两种。

现将这两种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。

HL310水轮机方案的主要参数选择： 1. 转轮直径1D 计算查表3-6和图3-12可得HL310水轮机在限制工况下的单位流量为1M Q '=1400s L =1.40s m 3，效率M η=82.6％,由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量1Q '=1M Q '=1.40，效率η=86％。

由公式1D =ηr r 1r H H Q 9.81N '=86.0%23.3023.301.49.8110503⨯⨯⨯⨯⨯=6.135m ，选用与之接近而偏大的标称直径1D =6.5m 。

2. 转速n 计算查表3-4可得HL310型水轮机在最优工况下单位转速10M n '=88.3m in r ，初步假定10n '=10M n '，因为该电站是河床式水电站，所以加权平均水头avH =0.9H r =0.923.30=25.89m ，由公式n=11n D H '=1av 10D H n '=625.8988.3⨯=69.08m in r ，选用与之接近而偏大的同步转速n=71.4m in r 。

3. 效率及单位参数修正采用公式max η=5111Mmax ))(-1(-1D DM η进行修正。

查表3-6可得HL310型水轮机在最优工况下的模型最高效率为Mm ax η=89.6%，，模型转轮直径为1M D =0.39m ，根据公式可得原型效 率maxη=51)6.50.39(89.6%)-(1-1⨯=94.1%，则效率修正值为η∆=Mmax max -ηη=94.1%-89.6%=4.5%，考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的η∆值中再减去一个修正值ξ。

现取ξ=1.0%，则可得效率修正值为η∆=3.5%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况的效率为：max η=Mm ax η+η∆=89.6%+3.5%=93.1%η=M η+η∆=82.6%+3.5%=86.1%（与上述假设值基本相同）单位转速的修正值按下式计算：1n '∆=)1(n max max 10M -'M ηη 则10M1n n ''∆=)1(max max -M ηη=1896.0931.0-=1.93%由于1M 1n n ''∆<3.0%，按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量1Q '也可以不加修正。

由上可见，原假定的η=86%，1Q '=1M Q '，10n '=10M n '是正确的，那么上述计算及选用的结果1D =6.5m ，n=71.4m in r 也是正确的。

4. 工作范围的检验在选定1D =6.5m ，n=71.4m in r 后，水轮机的1max Q '及各特征水头相对应的1n '即可计算出来。

水轮机在r H r N 下工作时，其1Q '即为1max Q '，故 1m ax Q '=ηr r 21r H H 9.81D N =86.1%23.3023.306.59.8110503⨯⨯⨯⨯⨯=1.246<1.4s m 3 则水轮机的最大引用流量为max Q =1m ax Q 'r 21H D =30.236.51.2462⨯⨯=254.11s m 3与特征水头m ax H min H 和r H 相对应的单位转速为1minn '=max1H nD =25.606.571.4⨯=91.73m in r1max n '=min1H nD =22.806.571.4⨯=97.20m in r1rn '=r1H nD =23.306.571.4⨯=96.15m in r在HL310型水轮机模型综合曲线图上分别绘出1max Q '=1246s L ，1max n '=97.20m in r 和1min n '=91.73m in r 的直线。

由图可见，由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲线的高效率区。

所以对于HL310型水轮机方案，所选定的1D =6.5m 和n=71.4m in r 是合理的。

5. 吸出高度s H 计算由水轮机的设计工况参数，1rn '=96.15m in r1max Q '=1246s L ，在图3-25上可查得气蚀系数值为360.0=σ，气蚀系数的修正值为05.0=∆σ，由此可求出水轮机的吸出高度为m 143.030.23)05.0360.0(-900273.20-10H )(-900-10H s =⨯+=∆+∇=σσZZ440水轮机方案的主要参数选择 1. 转轮直径1D 计算由表3-7查得ZZ440型水轮机在限制工况下的单位流量1Q '=1650s L =1.65s m 3，同时可查的该工况下的气蚀系数σ=0.72。

从图3-13中可查得该工况点（10n '=115m in r ，σ=0.72）处的单位流量1Q '=1660s L 。

同时查得该工况点的模型效率M η=82%，并根据此假定水轮机的效率为86%。

由公式1D =ηr r 1r H H Q 9.81N '=86%23.3023.3016609.8110503⨯⨯⨯⨯⨯=5.63m ，选用与之相近的标称直径1D =6.0m 。

2. 转速n 计算n=1av 10D H n '= 6.025.89115⨯=97.52m in r选用与之相近而偏大的同步转速n=100m in r 。

3. 效率及单位参数修正采用公式m ax η=])()(7.03.0)[1(-11015111max H HD D M M M +-η修正。

对于轴流转浆式水轮机，必须对其模型综合特性曲线图上的每个转角α的效率进行修正。

当叶片转角为α时的原型水轮机最大效率可用下式计算max αη=)7.03.0)(1(-110511max H H D D M M M +-αη根据表3-7知1M D =0.46m ，M H =3.5m ，并知1D =6.0m ，H=23.30m ，代入上式可算得max αη=)-1(0.646-1Mmax αη。

叶片在不同转角α时的Mmax αη可用模型综合特性曲线查得，从而可求出相应α值得原型水轮机的最高效率max αη。

当选用效率的制造工艺影响修正值ξ=1%，即可计算出不同转角α时效率修正值αη∆。

起计算结果见下表。

由表3-7查得ZZ440型水轮机最优工况的模型效率为Mm ax η=89%。

由于最优工况接近α=00等转角线，故可采用αη∆=3.0%作为其修正值，从而得到原型最高效m ax η=89%+3.0%=92.0%。

已知M η=82%，而该工况处于转角020与025之间，用内插法可求得改点的效率修正值为αη∆=5.1%,由此可得该工况点的原型水轮机效率为η=82%+5.1%=87.1%（与原假定值接近），由于10M1n n ''∆=)1(max max -M ααηη=1%0.89%0.92-=1.67%<3.0%，故单位转速不作修正，同时，单位流量也可不作修正。

由此可见，以上选用的1D =6.0m ，n=100m in r 是正确的。

4. 工作范围宽的检验在选定1D =6.0m ，n=100m in r 后，水轮机的1max Q '及各特征水头相对应的1n '即可计算出来。

1max Q '=ηr r 21r H H 9.81D N =%87.123.3023.306.09.81500002⨯⨯⨯⨯=1.45s m 3则水轮机的最大引用流量为max Q =1m ax Q 'r 21H D =30.230.645.12⨯⨯=251.97m 3与特征水头m ax H min H 和r H 相对应的单位转速为1minn '=max1H nD =60.250.6100⨯=118.59m in r1max n '=min1H nD =80.220.6100⨯=125.67m in r1rn '=r1H nD =30.230.6100⨯=124.30m in r在HL310型水轮机模型综合曲线图上分别绘出1max Q '=1450s L ，1max n '=118.59m in r 和1min n '=125.67m in r 的直线。