水电站厂房课程设计计算书.docx

水电站厂房课程设计计算书1水轮机的选型一、选择水轮机的类型1、根据给定的水头范围和计算d1 选择水轮机nr=nff=32000.91=3516kwd1=nr9.81q1hr =35169.811.2421.3320.92=1.79m查得水轮机转轮标准系列取d1=2.0m，选用hl240-lj-180。2、水轮机最大引用qmax查hl-240-46转轮模型综合特性曲线得值，水轮机最大引用qmax，限=0.902，=限+1%=0.912，qmax=nr9.81 hr=35169.8121.30.912=18.45m3/s3、水轮机的吸出高度hs由水轮机的设计工况（nr=77.3，q1max=1190）查得hl240-46转轮模型综合特性曲线=0.195。由设计水头hr=21.3m得=0.052则：hs=10.0-900-+hr=10.0-40.35900-0.195+0.05221.3=4.69m其中气蚀系数；为气蚀系数修正值；hr计算水头；水电站厂房所在地点海拔高程的校正值。4、绘制蜗壳单线图蜗壳的型式：水轮机的设计头头，采用金属蜗壳。另外，由水轮机的型式为hl220lj180，可知本水电站采用金属蜗壳。金属蜗壳的断面形状为圆形，为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取计算水轮机最大引用流量qmax=nr9.81hr=35169.8121.30.912=18.45 蜗壳进口断面流量 qc=345。360。18.45=17.68m3/s，蜗壳进口断面平均流速由图430 vc=3.2m/s。由附录二表5查得：db=2600mm,da=3100mm,则rb=1300mm,ra=1550mm其中：座环内径；座环外径；座环内半径；座环外半径。座环示意图如下图所示蜗壳的水力计算据资料得进口管径为r管=1435mm对于蜗壳进口断面（p100）断面面积fc=qcvc=0qmax360。vc=345。18.45360。3.2=5.525m2 断面的半径max=fc= 0qmax360。vc =345。18.45360。3.2=1.76m 从轴中心线到蜗壳外缘的半径： rmax=ra+2max=1.700+21.760=5.220m 对于断面形状为圆形的任一断面的计算设为从蜗壳鼻端起算至计算面处的包角，则该计算断面处的，其中： qmax=18.45m3/s,vc=3.2m/s,ra=1700mm表000150.770.240.272.24301.541.480.392.48452.310.720.472.64603.080.960.552.8753.841.20.622.94904.61.420.683.061055.41.680.733.161206.151.920.783.261356.922.20.823.341507.872.450.873.441658.462.620.913.521809.232.880.953.61959.993.120.993.6821010.763.370.031.7622511.083.460.071.8424012.33.80.111.9225513.084.420.141.9827013.084.010.172.0428514.624.570.212.1230015.374.80.232.1631516.125.90.272.2433016.915.380.32.334517.685.260.332.36根据计算结果表，画蜗壳单线图，如下图所示，比例为，单位为。 5、尾水管的尺寸和单线图的绘制根据已知的资料，得此水电站尾水管对应的尺寸如下：型式d1hh2h4h5h6ll1b4b5d4a参数1.0002.9302.51.3521.310.7954.51.752.532.71.3520.487尺寸2.0005.8605.02.7042.621.599.03.505.065.42.7040.974型式a1a2r6r7r8参数1.4780.1071.160.8150.7820.711尺寸2.9560.2142.321.6301.5640.711为了减少尾水管的开挖深度，采用弯肘形尾水管，由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。1）进口直锥段进口锥管高度： h3=h2-h4=5-2.7=2.3m进口锥管上下直径：d3=d4-h3tan7=2.704-2.3tan7=2.42m2）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。一般推荐使用的合理半径，外壁用上限，内壁用下限。r6=1.0d4=2.704m,r7=0.61.630=0.978m3)出口扩散段：l2=l-l1=9-3.5=5.5m尾水段的高度总高度h是由导叶底环平面到尾水管之间的垂直高度。对于hl水轮机由于直锥管环相连接，可取d3=d2=2.42m,d1=2.02.6d1=5.2m,故满足要求。尾水管单线图根据以上的数据绘制尾水管单线图,比例：1:100（单位m） 6、水轮机的安装高程z安z安=m下min+hs+b02,由q-z曲线图查得qmax2=9.225m对应z下min=41.9m,z安=41.9+4.69+0.732=46.955m其中：吸出高度；导叶高度；下min下游设计最低水位。由于n=2，故取50%的最大流量相应的尾水位；由下图取下min=41.9m； 二、发电机组形式发电机型号：tsl330/60-32发电机；额定电压：6300伏；频率：50赫；相数：三相；功率因数：0.8；额定转速：187.5转/分；飞逸转速：520转/分；转动惯量：125吨；推力轴承负荷：75吨；正常运转时所承受的扭矩：20.8吨米；短路运转时所承受的扭矩：77.3吨米；定子基础荷重：94吨；下机架基础荷重：41吨。三、选择调速器机组配用gt3500调速器，调速器油压由hyz0.6油压设备供给。调速器名义工作量为3500kg.m；调速轴最大回转角45度，接力器活塞直径350毫米。四、厂房起重设备的设计 水电站厂房内桥式起重机的容量大小通常取决于起吊最重件(发电机转子带轴重)的重量，其跨度决定于桥式起重机标准系列尺寸，起重机台数取决于机组台数的多少，大小和机组安装检修方式。本水电站机组台数n=2。选1台双钩桥式起重机，型号为30t/5t。 其具体数据如下：取跨度：l=13.5m； 起重机最大轮压：24.3t；起重机总重：28.6t； 起升高度：主钩12m，副钩14m； 小车轨距：bq=4650mm；大梁底面至轨道面距离：h2=96mm， 起重机最大宽度：b=6080轨道中心至起重机外端距离：b=260mm；轨道中心至起重机顶端距离：h=2340mm；主钩至轨面距离：h4=552mm吊钩至轨道中心距离（主）：s1=2050mm,s2=1700mm副吊钩至轨道中心距离：s3=1035mm,s4=2715mm；2、厂房轮廓尺寸主要参考水电站机电设计手册水力机械分册和水电站厂房设计水利水电出版社。一、主厂房总长度的确定：本厂房位于左岸，厂房总长度取决于机组段的长度、机组台数和装配场长度。其中n为机组台数，为机组段长度， 为安装间长度，为端机组段附加长度。机组段的长度的确定 机组段的长度按下式计算：。应是蜗壳层、尾水管层、发电机层中的最大值。 蜗壳层： r1=4.352m,1=1.5m,r2=3.534ml+x=r1+1=4.352+1.5=6.852ml-x=r2+1=3.534+1.5=5.034m则。l1=l+x+l-x=6.852+5.034=12m尾水管层：b=5.652m,2=1.5m l+x=l-x=b2+2=5.6522+1.5=4.326m则l1=l+x+l-x=4.326+4.326=8.652m发电机层：3=5m,3=0.3m,b=4m（因在两台机组之间设楼梯时取34m，此处取4m）。l+x=l-x=32+b2+3=52+42+0.3=4.8m 则。l1=l+x+l-x=4.8+4.8=9.6m 由以上计算的各层，其中蜗壳层最大为12m，故取l1=12m。 其中:蜗壳方向最大平面尺寸；蜗壳方向最大平面尺寸；蜗壳层外部混凝土厚度，初步设计时取，此处取；尾水管宽度（已知资料）；尾水管边墩混凝土厚度，一般取；发电机风罩内径；发电机风罩壁厚，一般取；两台机组之间风罩外壁静距，一般取1.52.0m，如设楼梯取34m。3、安装厂尺寸确定装配厂与主机室宽度相等，以便利用起重机沿主厂房纵向运行。装配厂长度一般约为机组段的倍。对于混流式和悬式发电机采用偏小值，因此取1.2。l3=1.2l1=1.212=14.4m因此，可得主厂房总长度为：l=2l1+l3=212+14.4=38.4m 二、主厂房宽度的确定以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分。，其中，3=5m,3=0.3m,a=4m,风罩外壁至上游内侧的静距。所以，bs=52+0.3+4=6.8m除满足发电机层要求，还要满足蜗壳方向和混凝土厚要求。对于发电机层：。其中，风罩外壁至下游墙内侧的静距，主要用于主通道取。所以，bx=52+0.3+2=4.8m对于蜗壳层方向为：bx=l-y+3=3.98+0.8=4.78mbx发 故取bx=4.8m。因此:b=bs+bx=6.8+4.8=11.6m根据起重机的特点选定b=13.5m三、厂房各层高程的确定 1、水轮机组安装高程立轴混流式水轮机安装高程由下式计算 t=下min+hs+b02=41.9+4.69+0.732=46.955m、尾水管底板高程1=t-b02-h1=46.955-0.732-0.856=45.734m其中：h1底环顶面至尾水管的距离h1=0.856m；机组安装高程；导叶高度。3、进水阀地面高程22=3-r1-h2=46.955-1.435-2=43.52m其中：钢管中心线高程(本设计为安装高程)，引水钢管半径；钢管底部至主阀室地面的高度，钢管底部作通道，应大于，此处取。4、水轮机层地面高程 4=t+r2+h3=46.955+1.76+1=49.715m其中：蜗壳进水段半径r2=1.76m；蜗壳上部混凝土厚度可取。5、发电机安装高程5：5=4+h5+h6=49.715+2+1=52.715m其中：进人孔高度，一般取，此处取2m；进人孔顶部厚度，一般为左右，此处取。6、起重机（吊车）的安装高程6 6=52.715+3.5+0.3+4.6+1.2+0.552=62.827m其中：发电机定子高度和上机架高度之和。发电机上机架高度为1.22m，定子机座高为2.28m，故h6=1.22+2.28=3.5m 吊运部件与固定物之间的垂直净距离，应不小于，取； 最大吊运部件高度，由资料知h8=4.6m 吊运部件与吊钩之间的距离，一般在1.01.5左右，取； 主钩最高位置至轨顶面距离h10 =0.552m7、屋顶高程77=6+h+h11=62.735+2.471+0.5=65.706m其中,轨道面至起重机顶部距离h=2.471m；h11=0.5m检修吊车在车上留有高度，3副厂房的设计副厂房由辅助生产车间，某些辅助设备的房间和必要的技术所组成，它是各种辅助设备布置和运行人员工作的场所。它的布置原则是运行管理方便和最大限度地利用一切可以利用的空间，尽量减少不必要的间室面积，以减少投资。中央控制室布置在发电机层，且位于发电机层的中部，尽量窗户朝南开，以及加强通风或空调。继电保护室布置在中控室，在靠近主机组的副厂房内，配电装置长度在7m以内时，只布置一个出口，门应向外开。集缆室位于中控室和继电保护室