水电站课程设计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Z s 的计算方法如下:

0/2s s Z H b ω=∇++

式中ω∇为设计尾水位，取正常高尾水位15８1。20m;0b

为导叶高度,1.5ｍ；

s H 为吸出高度，m 。

其中，10.0()900

s m H H σσ∇

=-

-+∆ 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15８0m;

m σ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 σ=0。

20，

σ∆为气蚀系数的修正值，可在教材P5２页图2－２6中查得σ∆=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H max 及其对应工况的m σ进行校核计算。

10.0()900

s m H H σσ∇

=-

-+∆=１0。０-1580900-（0.2＋0．029)⨯３8=—0.４５８ 0/2s s Z H b ω=∇++=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HL ２４0具体尺寸：

表1．11 转轮参数表

2.2 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,该水电站初步设计时确定该电站装机1７。6×410kW,电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为１7．6×410k Ｗ÷４=4．4×410kW 。

由水轮机出力公式:9.81N QH QH ωγ===4.4×410k Ｗ 式中：Q 为水轮机设计流量(3/m s ）；

H 为设计水头,m ；由设计资料得H=38.0ｍ。

所以,4×

10//=118.039.81 4.4Q N H ω=⨯=（9.8138.0）（3/m s ) 进口断面流量计算公式： 0

0360

Q Q ϕ=

0360

Q Q ϕ=

=

345

118.03360

⨯=113．１1（3/m s ) 式中：ϕ0—蜗壳包角,通常均采用34５０

Ｑ-水轮机设计流量,Ｑ =11８。０3m 3／s (2)进口断面流速的确定

蜗壳进口断面平均流速可由教材P ３6(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:0V =5．8ｍ/s. （3)进口断面半径0ρ

由公式0ρ=

2.492m = （4）进口断面中心距i a

由公式0a ＝0a r ρ+=2.49２+3.15＝5.64２ 式中a r =/2a D (5）断面外半径0R

由公式：002a R r ρ=+=3.15+2×2.492=８.1３４m

绘制蜗壳单线图时，在蜗壳上共取0—0~７—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:0

360i

i Q Q ϕ=

断面半径：i ρ=断面上沿径向各点的水流圆周分速度等于一个常数，

即0i V V =)

断面中心距：i a ＝a i r ρ+

断面外半径:2i a i R r ρ=+ 各断面参数计算列表如下：

２.3尾水管计算

由水轮机型号可知转轮直径D １=410cm

转轮出口直径D ２=1。07８D 1=1.０78×410=441。９8㎝。

满足条件D 1≤2D ，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）

尾水管各参数尺寸表

2.3．１ 直锥段各尺寸的确定 （1） 导叶底环至转轮出口高度1h

1h =０。221+0。656=0。877m

（2） 转轮出口至尾水管直锥段进口高度2h

对于混流式水轮机组,2h 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2h =０。０５m 。 （3）尾水管进口直锥段高度3h

3h ＝124h h h h ---=１０.6６-０．877—0．05—5。5３5=４。１98m 。

（4）尾水管直锥段进口直径3D

3D ≈2D =441.98㎝

2.3．２ 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2—18和表2—2)，其中所列的数据对应4h =4D =1０００m ｍ，应用时乘以选定的4h （或与之相等的4D ）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：5h =5。０02m;6h =2．7675m ；L =18．４5m;1L =7．46２ｍ。

由数据用此公式可算得 561 5.002 2.7675

tan 0.20318.457.462

h h L L α--=

==-- 尾水管顶板仰角α=11。5°。

三:确定主厂房轮廓尺寸

３.１ 主厂房长度的确定 3。１.1主厂房的长度

主厂房的长度可由公式0L nL L L =++∆安 式中：n-机组台数

0L —机组段长度。

本机组段间距由蜗壳尺寸控制，按公式0L =蜗壳平面尺寸+2l ∆计算。（l ∆—

蜗壳外的混凝土结构厚度.混凝土蜗壳一般取0。8~1．0m ，金属蜗壳一般可取１～2m ，边机组段一般取１～3m 。）.经综合考虑，中间机组段按0L =１５。4２+2⨯1.5=18。4２m 计算,边机组按0L =１5．４2+2⨯２=19。42m 计算。

L 安—安装间长度.

按公式L 安＝（１.0～1.5）0L 计算,此处按L 安＝1。20L 处理。

L ∆-边机组段加长。

按公式L ∆=（0。1~1．０)1D 计算,此处按L ∆=0.５1D

主厂房长度

3(6.698.732 1.5)(6.698.7322) 1.218.420.5 4.1L =⨯++⨯+++⨯+⨯+⨯=９8.8３

4m 。

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s B 和下游侧宽度x B ,则厂房总宽度为Ｂ=s B +x B 。s B 、x B 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s B 、x B 确定后，厂房的上、下游侧宽度应取各层上、下游侧宽度的最大值，即

s B =m ａx （s B ） x B ＝max(x B ）

B= ma ｘ（s B ）+max(x B ) 3.２。1 蜗壳层s B 、x B 的确定

s B 的确定

上游侧宽度s B 为机组中心至上游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土厚度l ∆,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 ）。

s B =5.3９２7＋1．5+５＝１1。892７m 。 x B 的确定