河岸式水电站设计及进水口拦污栅结构计算的设计计算书

目录1.2.2坝底宽度31.2.3 坝顶宽度32.1.1溢流坝孔口尺寸的确定132.1.1.1 溢流坝下泄流量的确定132.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置132.1.3 堰顶高程的确定132.3.1.2反弧段设计143.1.1 的确定193.1.2设计低水位的确定213.1.3 的确定213.2 水轮机型号选择：213.2.1 HL240型水轮机方案的主要参数选择224.1 主要尺寸估算2842 外形尺寸估算294.2.1平面尺寸估算294.2.2 轴向尺寸计算305.2.2.1闸门断面365.2.2.2进口具体形式365.2.2.3隧洞进口顶部高程375.4水头损失计算395.4.1引水隧洞的水头损失395.4.2 压力钢管的水头损失415.4.2.1沿程水头损失（糙率取最大值0.013）415.4.2.2局部水头损失415.5断面计算425.6 调压室设计比较：425.6.1 阻抗式调压室42第一章 混凝土非溢流重力坝1.1枢纽主要建筑物的等级确定按黄坛口水库水位容积关系曲线算出校核洪水位121米是的V=1.02108m31108m3. 所以工程类型为大（2）型，工程等别为二，主要建筑物2，次要建筑物为3级。1.2混凝土非溢流坝1.2.1剖面设计1.2.1.1坝顶高程 坝顶高程=静水位+h 式中：h=h1%+hz+hc 式中：h1%=累计频率为1%的破浪高度 hz=波浪中心线高出静水位的高度。 hc=取决于坝的级别和计算情况的安全超高 gh2%/v0=0.0065v1/6(gD/V0)1/3; glm/v0=0.386(gD/v02)1/2(a) 设计洪水位计算风速度vt取15m/s,设计洪水位下吹成D=5B,B=197m,风速v0=(1.52)vt v0取25m/s.h2%=0.00625v01/6(gD/v02)1/3 v02/g =1.696查表2-12得出h2%/hm=2.23 hm=0.761 ; h1%/ hm=2.42h1%=1.84lm=0.386(gD/v02)1/2 v02/g = 9.7hz=3.14h1%2 /( lmcth23.14h/lm)hz=3.141.842 /9.71=1.1hc=0.5 根据水库水位容积曲线V（1 10）108m3.大（2)型工程 所以hc=0.5。h=h1%+hz+hc =1.84+1.1+0.5=3.44m（b）校核水位计算风速度vt取15m/s,设计洪水位下吹成D=5B,B=197m,风速v0=(1.52)vt v0取23m/s.h2%=0.00625v01/6(gD/v02)1/3 v02/g =2.43查表2-12得出h2%/hm=2.23 hm=1.043m ; h1%/ hm=2.42h1%=2.524mlm=0.386(gD/v02)1/2 v02/g=8.896mhz=3.14h1%2 / (lmcth23.14h/lm)hz=3.142.5242 /8.8961=2.248hc=0.5h=h1%+hz+hc =2.524+2.248+0.5=5.272坝高取126.5m1.2.2坝底宽度 由于电站形式为引水式，故坝上游侧无有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，取上游面坡度，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度。 H=126.5-70=56.5m 取0.25； 采用0.68；上游折射坡点高程70+（+）51.5=8795.5m，取91坡度为1：0.15 ，即增加3.15m考虑一定的裕度，下游坡m=0.72,坝底宽度最终定位43.78m。1.2.3 坝顶宽度 坝顶宽度b=（8%10%）H，且不小于2m。本设计取5m1.3 廊道布置廊道断面一般为城门洞形 宽2.53.0，高3.03.5取23.0m坝体纵向排水检查廊道，距上游侧每隔1530m 取15m。基础排水廊道（1.52.5）（2.22.5）取22.5混凝土非溢流坝剖面图混凝土非溢流坝剖面图图中设计水位119.5m,对应的下游水位88.72m。1.4坝体剖面验算1.4.1基本验算a设计工况坝体自重G1=RCA =23.5213.151/2=777.3KNG2=RCA= 23.5549.5=5816.25KNG3=RCA=23.535.6349.51/2=20723.3KN水压力PY上=R0A=9.81(49.5+28.5)/23.15=1968.97KNPy上的形心：Py上=（28.53.152/2+1/2213.1522/3）/(28.53.15+213.15/2)=1.46mPX上=1/2Pgh12=1/29.8149.52=12018.48KN下游：h2=18.72mPX下=1/2R0h22=9.8118.7221/2=1718.91KNPY下=R0A=9.8113.4918.721/2=1238.KN下游受水压力图扬压力（为降低扬压力设副排系统及抽排系统）查表2-5（p49）得a1=0.2,a2=0.5a1H1=0.249.5=9.9ma2H2=0.518.72=9.36m扬压力受力图U1= a2H243.789.81=4251.87KNU2=( a1H1- a2H2) 9.815=26.49KNU3=( a1H1- a2H2) 9.8191/2=23.84KNU4=(H2- a2H2) 9.8181/2=367.29KNU5=(H1- a1H2) 9.8151/2=(49.5-9.9) 9.8151/2=971.19KN浪压力：（LM=9.7m,h1%=1.84m,hz=h0=1.1m）坝前水深H=49.5 LM./2=4.85m 则选用公式：PWK=1/4 LM(h1%+ hz)PWK=1/4 9.819.7(1.84+1.1)=69.94KNe=1/44.85(4.85+2.94)21/3-1/24.8521/34.85/(1/24.85(4.85+2.94)-1/24.854.85=1.32非溢流坝浪压力作用图浪压力1-1表编号荷载垂直水平力臂力矩m正向逆向1自重G1777.319.7915382.77G25816.2516.2494455.9G3207231.86338606.952水压力PX上12018.4816.5198304.92PY上1969.97120.239793.4Px下1718.96.2410725Py下1238.6712.915978.8433扬压力U14251.87000U226.4919.89513.64U323.8413.89331.14U4367.2918.566815.68U5971.1920.2219637.464浪压力Pwt69.94115.978110.94总30525.495640.6812088.421718.9242876.94205780.64W=30525.49-5640.68=24884.81KNP=12088.42-1718.9=10508.02KNM=3.71104MPa(1) 稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.6824884.8/10508.02=1.61k=1.1 满足稳定要求。(2)应力验算 （T=43.78）y=WT+MT2=24884.843.78+6(3.71104) 43.782 =0.05 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=24884.843.78-6(3.71104 ） 43.782 =0.07 Mp 远远小于岩石的抗滑应力（123.287 Mp）b.校核工况坝体荷载（H1=121-70=51m ,H2 =88.78-70=18.78m）G1=RCA =23.5213.151/2=777.3KNG2=RCA= 23.5551=5992.5KNG3=RCA=23.535.68511/2=21351.3KN 水压力上游：PX上=1/2Pgh12=1/29.81512=12757.02KN PY上=R0A=9.81(49.5+28.5)/23.15=1968.97KN PY上的形心：y=(303.152/2+21213.1522/6)/(303.15+213.15/2)=2.26m下游：PX下=1/2R0h22=9.8118.7821/2=1628.31KNPY下=R0A=9.8113.4818.781/2=1237.76KN扬压力（为降低扬压力设副排系统及抽排系统）查表2-5（p49）得a1=0.2,a2=0.5a1H1=0.251=10.2ma2H2=0.518.78=9.39mU1= a2H243.789.81=2894.71KNU2=( a1H1- a2H2) 9.815=169.713KNU3=( a1H1- a2H2) 9.8191/2=152.74KNU4=(H2- a2H2) 9.8181/2=587.62KNU5=(H1- a1H1) 9.8151/2=(51-10.2) 9.8151/2=1000.62KN浪压力 （LM=8.89m,h1%=2.524m,hz=h0=2.281m）h0+ h1%=4.805坝前水深H=51 LM./2=4.448m 则选用公式：PWK=1/4 LM(h1%+ hz)=1/49.818.8964.805=104.83KN=164.448(4.4484.805)2-16 4.4483124.4484.448+4.805-124.4482 =4.23 (120.78-70=50.78m) 校核水位下非溢流坝浪压力作用图 表2-1编号荷载垂直水平力臂力矩m正向逆向1自重G1777.319.7915382.77G25992.516.2497318.2G321351.31.86339776.912水压力PX上12757.9117216884.47PY上2503.0214.77136972.11Px下1628.316.2410160.65Py下1237.7612.915967.13扬压力U12894.71000U2169.71319.393290.74U3152.7413.893290.56U4587.6218.5610906.32U5100.6220.2220232.544浪压力Pwt104.8350.785323.27总31861.884805.412826.741628.31243587.14230748.44W=31861.88-4805.4=27056.48KNP=12826.74-1628.31=11198.43KNM=243587.14-230748.44=12838.56KN（2）稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.6827056.48/11198.43=1.643k=1.05 满足稳定要求。1 应力验算 （T=43.78）y=WT+MT2=27056.4843.78+612838.56 43.782 =0.58 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=27056.4843.78-612838.56 43.782 =0.66 Mp 远远小于岩石的抗滑应力（123.287 Mp）满足应力条件。1-5 坝体折坡点验算a.设计工况（H1=49.5m）坝体自重 G1=RCA =23.52128.55=3348.75KNG2=RCA= 23.521.5615.521/2=3931.68KN水压力PX上=1/2Pgh12=1/29.8128.52=3984.86KN扬压力U=U1+U2+U3=9.8118.67+5.712+1.875.7+28.5-5.71.8512=833.33KN yc=18.675.712+1.85+18.673+1.855.71.852+121.85(28.5-5.7)1.853A=84.85 = 5.33m（4）浪压力 PWK=69.94KN 表1-3荷载力臂弯距弯距G13348.787.7625986.3G23931.680.125.33px上3984.869.537856.17U823.334.934103.39PWK69.94115.978110.94总7280.43823.334054.850095.826011.6W=6457.1KNP=4054.8KNM=24084.2KN1.稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.686457.1KN/4054.8KN=1.12k=1.1 满足稳定要求。2.应力验算 （T=20.52）y=WT+MT2=6457.120.52+624084.2 20.522 =-0.01 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=6457.120.52-624084.2 20.522 =0.66 Mp远远小于岩石的抗滑应力满足应力条件。b.校核工况坝体自重 (H1=30m) G1=RCA =3725KNG2=RCA= 3931.68KN水压力PX上=1/2Pgh12=1/29.81302=4415.5KN扬压力U=U1+U2+U3=9.8118.67+612+1.876+30-61.8512=913.79KNyc=18.67612+1.85+18.673+1.8561.852+121.85(30-6)1.85393.15 = 5.1m（4）浪压力 PWK=104.83KN1-4表荷载knknkn力臂弯距kn弯距knG137257.7627354G23931.680.125.33393.17px上4415.51044155U913.764.243874.47PWK104.8350.785323.27总7656.68913.764520.3353352.7427747.171.W=6742.89KNP=4520.33KNM=25605.57KN2.稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.686742.89KN/4520.33KN=1.061k=1.05 满足稳定要求。3.应力验算 （T=20.52）y=WT+MT2=6742.8920.52+625605.57 20.522 =-0.04 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=6742.8920.52-625605.57 20.522 =0.7 Mp远远小于岩石的抗滑应力满足应力条件。第二章 混凝土溢流坝2.1. 设计水位下2.1.1溢流坝孔口尺寸的确定2.1.1.1 溢流坝下泄流量的确定按千年一遇设计涉及洪水位下流量Q泄=5340m3/s,水轮机最大引用流量为77.46 m3/s则通过溢流坝顶的下泄流量为： （取=0.8）2.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置取单宽流量q为50， 取为102m单孔净宽度为102/10=10.2m,溢流坝段的闸墩取为2m宽，导墙取2m则溢流坝段的总宽度为：L0=L（n-1）d=102+210=122m2.1.3 堰顶高程的确定堰顶高程=设计洪水位-H设计行进流速：0=QA=534050119.5-70=1.4m/sH=H0-022g=11.65-0.09=7.4m堰=119.5-7.4=112.1mb.校核洪水位 ( Q泄=6600m3/s,H=121m )2.2.1堰顶高程的确定取单宽流量q为50， 取为126mH=H0-022g=8.27-0.09=7.18m堰=121-7.18=113.82m综上：堰顶高程=112.1m 2.2.2 闸门高度=正蓄-堰+安全高度0.30.5=4.3m所选闸门为：长宽=124.3m2工作闸门一般布置在溢流堰顶点，以减少闸门高度。为了避免闸门局部开启时水舌脱离坝面而产生真空，将闸门布置在堰顶偏下游一些，以压低水舌使其贴坝面下泄。检修闸门位于工作闸门之前，为便于检修，两者之间留有13m的净宽，本设计取净宽2.0m。 2.3.1.2反弧段设计 选择挑流消能，查水力学（下） 总有效水头，m；临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深），m；流速系数查表取0.95。经试算， 反孤段半径，取R=15m鼻坎挑角，取坎顶高程h2=16mH2=H1-Rcos =arctan10.72=540.25H1=h2-Rcos=1615cos300=29mH2=H1-Rcos=20.3mL=Rsin+Rsin- H20.72= 8m反孤段水流速度=2ghc=0.90529.812.66=6.9m/s2.3.1.3 为了保证坝的基本不尺寸不变溢流坝段需要在上游伸出一段因为b3=2 L1=(1.52)b1=4.76.6取L1=5m,L2=2.7m溢流坝断面如下图所示：溢流坝剖面图 2.4溢流坝段稳定验算a. 设计水位自重 G1=1/22123.5=777.3KNG2=（5+9.7）2.723.51/2=466.4KNG3=(38.3+16.3)20.8923.51/2=13401.98KNG4=(16.6+10)(11.74+0.5)23.51/2=3782.6KNG5=(10+15)823.5=2350KNe2=1.1, e3=9.04 e4=5.6 e4=3.5 动水压力 PX=ggsin-cos=156.9KN Py=ggsin+sin=724.93KN 扬压力 a1=0.25，a2=0.2 H2=15m, H1=49.5m H=a1(H1-H2)+ a2H2 =11.8m U1=9.81（15+11.8）46.781/2=6149.42KNU2=59.8111.8=578.79KNU3=(15-11.8)46.789.811/2=734KNU4=5(49.5-11.8)+3.2) 9.81=1003.73KN水压力 （静） PX上=1249.529.81-129.8111.22 =11403.2KNPy上=0A=9.8117.3+38.323.15=859.1KN , e=27.32-1表KNKNKNKN力臂104KN104KNG1777.328.092.18G2466.421.641.01G313401.9813.718.361G43782.611.754.5G5235022.395.3U16149.42000U2578.7923.391.4U37345.60.4U41003.7323.712.3PX156.9100.159Py724.9318.391.315PX上11403.216.518.82Py上92461.521.4总30749.218465.9411403156.931.33525.9 W=2.23104KN P=1.13104KN M =54500KN 稳定验算 K=f(W-U)P=0.682,231041.13104=1.361.1 满足要求 。 b.校核水位自重 G1=1/22123.5=777.3KNG2=（5+9.7）2.723.51/2=466.4KNG3=(38.3+16.3)20.8923.51/2=13401.98KNG4=(16.6+10)(11.74+0.5)23.51/2=3782.6KNG5=(10+15)823.5=2350KN 动水压力 PX=ggsin-cos=156.9KN Py=ggsin+sin=724.93KN扬压力 a1=0.25，a2=0.2 H2=15m, H1=51m H=a1(H1-H2)+ a2H2 =12m U1=9.81（15+12）46.781/2=6195.31KNU2=59.8112=588.6KNU3=(15-12)46.789.811/2=734KNU4=5(51-12)+3) 9.811/2=1030.05KN水压力 （静） PX上=125129.81-129.8112.72=11966.8KNPy上=0A=9.8117.3+38.323.15=859.1KN , e=27.32-2表KNKNKNKN力臂104KN104KNG1777.328.092.18G2466.421.641.01G313401.9813.718.361G43782.611.754.5G5235022.395.3U16195.3000U2588.623.391.4U37345.60.4U41030.0523.712.44PX156.9100.159Py724.9318.391.315PX上11966.81720.344Py上85911.521.31总26311.61854711966.8156.932.85927.26W=1.87104KN P=11809.9KN M =55990KN 稳定验算 K=f(W-U)P=0.681.8710411809.9=1.061.05 满足要求 。 第三章水轮机3.1水轮机水头的确定3.1.1 的确定1. 校核洪水位+四台机组满发 Z=121m，=6600由黄坛口水电站下游水位流量关系曲线得：Z=88.783m= Z- Z=121-88.78=32.22m=98%32.22=31.58m2. 设计洪水位+四台机组满发 Z=119.5m，=6280由黄坛口水电站下游水位流量关系曲线得：Z=88.72m=119.5-88.72=30.78m=98%30.78=30.2m3. 正常蓄洪水位+一台机组发电 Z116m 12MWNR100MW 水轮机为中型水轮机则k=8.08.5,且 K=9.81=0.820.85根据N=9.8QH ，水电站的效率一般为85%即=85%.表3-1试算过程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(万KW)7111684.94331.05730.441.759757211684.94631.05430.431.783957311684.82731.04930.491.81229 7273之间又插值计算，N=1.8万KW 72.51m3/s,Z下=84.888m 取84.89m.=116-84.89=31.11m=98%31.11=30.49m=max31.58,30.2,30.49=31.58m3.1.2设计低水位的确定设计低水位（即设计死水位）+机组满发 Z108.5m发电机出力N=1.84=7.2万KW 表3-2试算过程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(万KW)400108.586.00222.00222.057.19962350108.586.00622.49422.047.232089300108.586.0122.4922.047.26298 由NQ关系曲线，N=7.2万KWQ=401.03 Z=86.002m=22.5m=98%22.5=22.05m 即 22.05m 水头（22.0531.58）3.1.3 的确定加权平均水位=26.82m引水式水电站=26.82m3.2 水轮机型号选择：根据该水电站的水头工作范围22.0531.58，查水电站教材型谱表选择合适的水轮机型有HL240、ZZ440种。现将这二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。3.2.1 HL240型水轮机方案的主要参数选择3.2.1.1查表水电站3-6得限制工况下单位流量Q1M=1240L/S=1.24m3/S效率hm90.4，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q1Q1M=1.24m3/S,效率92转轮直径(假定=92%)=3.47 m 取标称直径 =3.5m3.2.1. 2.转速n的计算HL240型水轮机在最优工况下单位转速n10M=72r/min, 初步假定n10=n10M；取与之接近而偏大的同步转速n=107r/m 3.2.1.3 效率及单位参数修正HL240最优工况下Mmax=92%,模型转轮直径D1M=0.46m则原型效率则效率正修正值94.692%=2.7%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，在求的值中减去一个修正值。取=1%，则=2.7%1%=1.6%由此可得原型水轮机在最优工况下和限制工况下的效率为： 单位转速的修正：，当 时，单位转速、单位流量可不加修正；由于，故单位转速、单位流量不加修正；由上可见：原假定92%，是正确的，那么D13.50m ，n=107r/min也是正确的；3.2.1.4 工作范围的检验在选定D1=3.50m、n=107r/min后，水轮机的及各种特征水头相对应的即可计算出来。水轮机在、下工作时，其即为，故1.221m3/s1.24 m3/s水轮机的最大引用流量：与特征水头、相对应的单位转速为：在HL240型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出，和的直线，这三条直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特征区线的高效区（水电站机电设备，P65）所以对于HL240型水轮机方案所选参数D1=3.50m、n=107r/min是合理的。3.2.1.5 吸出高度计算由水轮机的模型转轮主要参数表中可查得相应的气蚀系数为，并且查得气蚀系数的修正值约为，则：可见，HL200型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。3.3 ZZ440型水轮机方案的主要参数选择3.3.1 转轮直径D1查表水电站3-7得限制工况下单位流量Q1M=1650L/S=1.65m3/S,同时可查的该工况下的气蚀系数，HS=-4 时相应的为：=10-900-HSH-=10-100900+426.82-0.04=0.470.72式中为气蚀系数修正值，由图2-26得=0.04，在满足-4吸出高度的前提下从图3-16（水电站，P68）中可查的选用工况点（，=0.47）处的单位流量Q1为1260L/S,同时可查的该工况点的模型效率=84.9%，并据此假定水轮机的效率为88.5% 装以上的参数代入公式：D1=3.51m根据水轮机转轮直径模型水轮机尺寸系列的规定，由上述计算出的转轮直径，选用比计算值稍大的转轮直径值D1=3.6m3.3.2 转速n的计算ZZ440型水轮机在最优工况下单位转速n10M=115r/min, 初步假定n10=n10M；n= n10/D=165.4r/min速，选择与上述计算值相近的水轮机标准转速n=166.7r/min3.3.3效率及单位参数的修正相关参数 代入上式可求得：叶片在不同转角时的可由模型综合特性曲线查得，从而可求出相应值的原型水轮机的最高效率当选用效率的制造工艺影响修正值=1，即可计算出不同转角时效率修正值，其结果如下：表3-1水轮机效率的修正叶片转角-10-50+5+10+1584.988.088.888.387.286.089.891.992.492.192.190.5-4.93.93.63.84.14.53.92.92.62.83.13.5ZZ440水轮机最优工况的模型效率为=89.0，由于最优工况接近于等转角线，故采用=2.6作为修正值，从而原型最高效率为=89.0+2.6=91.6 Q1为1260L/S n10M=115r/min,处的模型效率为=85.9%，而该工况点处于=+15 由此该工况点的原型水轮机效率为：=85.9+3.4=89.3 与假定值88.5%相近。3.3.4单位转速、单位流量的修正n10M= n10M（-1）Q11 = Q10M （-1）式中： n10M 模型水轮机最优工况下的转速值（r/min）。Q10M 模型水轮机最优工况下的流量值（m/s）。n1 / n10M =-1=-1=1.2% Q1 / Q10M =-1=-1=1.2%所以单位转速、单位流量均可不加修正。由此可见，以上选用的D1=3.6m，n=165.4r/min是正确的。3.3.5水轮机的流量Q1max=1.197m3/s=1.888m/s则水轮机最大引用流量为：Qmax=Q1max D12 =1.1973.62=80.34 m/s3.3.6工作范围检验与特征水头Hmin 、Hmax 、Hmin 、Hr对应的单位转速为： n1max =nD1/=165.43.6/=105.96r/min n1min =nD1/=165.43.6/=126.8 r/min n1r =nD1/ =165.43.6/=114.98 r/min在 ZZ440水轮机模型综合特性曲线上绘出Q1max=1197m/s，n1max=105.96 r/min , n1min=126.8 r/min的直线，由这三根直线所围成的水轮机工作范围大部分包含了该特性曲线的高校区。3.3.7吸出高度HsHs=10/900(+)H Hs=10/900(+)H=10-100/900(0.44+0.04) 26.82=-2.98m 表3-2 序号项 目HL240ZZ4401模型转轮参数推荐使用水头范围 （m）254520362最优单位转速（r/min）721153最优单位流量（L/s）11008004最高效率 （%）9289.05气蚀系数0.20.36原型水轮机参数工作水头范围 （m ）22.05-31.5822.05-31.587水轮机直径 （m）3.53.68额定 转速n （r/min）107166.79最高效率 （%）93.691.610额定出力 （万KW）187501875011最大引用流量（m/s）77.4680.3412吸出高度 Hs （m）3.51-2.9813高效区占有率很多较多 水轮机机型综合比选：1. 转轮转速较大有利于减小发电机尺寸，降低造价，上述水轮机中ZZ440转速较高；2. 水轮机直径越小，则蜗壳体积和座环体积有所减少，从而厂房宽度也会相应减小，降低了工程造价，有利于枢纽布置，上述水轮机中HL240直径较小；3. 水轮机吸出高度越大，则安装高程越大，使尾水管底板高程升高，有利于减少开挖量，上述水轮机中HL240安装高程最大.4. 高效区占有率有效的反应水轮机的工作效率，以上几种水轮机中，HL240的高效区占有率最大，ZZ440较多，经以上综合分析，选择HL240。 第四章 发电机4.1 主要尺寸估算1、极距 发电机额定容量KVA cm（取=9）2、定子内径 cm3、定子铁芯长度(采用空冷) cm 通风较好，发电机效率高，比较合理4、定子铁芯外径 166.7r/min Da=Di+1.2=697.68+46.94=744.62cm42 外形尺寸估算4.2.1平面尺寸估算 1、定子机座外径 136.4 r/min 2、风罩内径=20000KVA D2=D1+2m=10.48cm 3、转子外径 4、下机架最大跨度1000010000KVA (为水轮机机坑直径,由水电站机电设备表7-2得：=456cm)5、推力轴承外径和励磁机外径 由表7-2得: 4.2.2 轴向尺寸计算1、定子机座高度88.2rpm125rpm 2、上机架高度 伞式：3.励磁机高度、副励磁机高度和永磁机高度 （起重机架高0.81.0m） 4、下机架高度 5、定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离悬式 6、下机架支承面主主轴法兰底面距离=700mm1500mm这里取7、转子磁轭轴向高度无风扇时 +(500600)mm=89.23cm+55cm=144.23cm8、发电机主轴高度 =（0.70.9）H=0.7H=0.8892cm=714cm9、定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距4.3水轮发电机重量计算和型号选择水轮发电机的总重量 发电机转子重量=4.4水轮机蜗壳尺寸及尾水管4.4.1.蜗壳尺寸： 查教材水电站机电设备附表3： 断面形状采用圆形，尾部采用椭圆形 包角=345 （查教材水电站）图2-8表3-3 涡壳计算表格角度（）（m）(m)(m)3452.45.17.52552.044.746.781651.644.345.98751.13.84.93.4.1.2.尾水管尺寸的确定（变肘形）：尾水管参数的选择，选择湾 形尾水管。（1）对于混流式水轮机 =8o ， D1=0.35mh = 2.6D1 =9.1m 。 L= 4.5D1= 15.75m B5= 2.72D1= 9.3m D4= 1.35D1=4.73m h6=0.675D1=2.36m L1=1.82D1=6.37mH5=1.22D1=4.27m h4=1.35D1=4.73m （2）出口扩散段=12o（3）尾水管的高度 （D1D2）h2.6D1=9.1m (4)尾水管的水平长度 L=（3.54.5）D1=(12.2515.75m)4.5 调速系统，调速设备选择4.5.1.1.调速功计算nmin=nD1HMAX=107.13.5/ 31.58=66.7 r/min Q1=Nr/9.81D12HMAX3/2n=18750/9.813.531.583/293.6%=939.3 L/s4.5.1.2.接力器选择接力器直径计算：选额定油压为2.5MPa，则每个接力器直径为： ds=D1b0D1HMAX=0.033.50.36531.58=35.6 cm 式中：标准正曲率导叶参数，由Z0=24，查得接力器最大行程：Smaxx =(1.41.8)aa max 上式中：由n1r=72.31 r/min，QMAX=1221L/S 在模型综合特性曲线上查得为27mm，=534，=24 ，DO=1.17D1=11.73.5=409.5 cm，=24采用系数1.8则 =2.7(4095245342)=207.1 cm Smax=1.8207.1=0.373m接力器容积计算。VS=Smaxds/2=3.140.37520.373/2=0.0824 m34.5.1.3.调速器的选择大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的，主配压阀的直径 d=