毕业设计-富春江水电站的初步设计

1、摘 要本次设计是对富春江水电站的初步设计。初步设计主要是对水力机组的设计，进行了水轮机、发电机和调速器的选择。对厂房进行了布置，并对油、气、水等各辅助系统进行了设计。另外，在本次设计中还运用AutoCAD对厂房布置及油系统、气系统、水系统等系统图进行绘制，它们可以更直观的表达厂房和各个辅助设备的布置和构成。关键词：富春江水力发电 水力机组 辅助系统 厂房布置 AbstractIt was carried on the preliminary design of the Fu Chun Jiang hydropower stations in this design. The design of

2、 the hydraulic unit is main of preliminary design, it includes the followings: the choice of hydraulic turbine, generator and governor. The powerhouse layout also was designed as well as the auxiliary systems which include the oil system, the compressed air system and the water supply system. Beside

3、s, AutoCAD is used to draw powerhouse layout and the oil system, the compressed air system and the water supply system, etc. They can directly express the layout and components of the powerhouse and each auxiliary system.Keywords: Fu Chun Jiang hydroelectric power, hydraulic unit, auxiliary system,

4、building layout.目 录前 言- 1 -第一章 水轮机选择- 2 - 机组台数选择- 2 -1.2 水轮机型号选择- 3 - 水轮机转轮标称直径与转速计算- 4 - 水轮机初选方案比较- 8 -1.5 绘制水轮机运转综合特性曲线- 13 - 确定选定方案的主要参数- 19 -1.7 蜗壳的水力计算- 19 - 尾水管选择- 22 -1.9 水轮机参数的确定- 25 -1.10 导水机构主要参数的选择- 26 - 水轮机的结构说明- 29 -第二章 水轮发电机选择- 30 - 发电机的主要参数- 30 - 主要尺寸的确定- 30 - 发电机结构形式的选择- 31 - 其他外形尺寸估

5、算- 32 -2.5 发电机重量估算- 34 -2.6 计算飞轮力矩的惯性时间常数- 35 - 发电机结构说明-35-第三章 调保计算及调速设备选择- 37 -3.1 调节保证计算- 37 -3.2 调速器选择- 44 -3.3 油压装置选择- 45 -第四章 厂房布置- 47 -4.1 厂房起重机的选择- 47 - 厂房布置- 48 -第五章 辅助系统- 54 -5.1 技术供水系统- 54 -5.2 排水系统- 55 - 油系统- 59 -5.4 压缩空气系统- 61 -总 结- 66 -参考文献- 68 -致 谢- 69 -附 录- 70 -前 言富春江水电站是我国自行建设的一座低水头河

6、床式电站。它具有以发电为主,兼有农田灌溉、改善航运,发展渔业、上下游防洪、和城市供水等综合效益。电站位于浙江省钱塘江干流富春江上七里垅峡谷出口处。上流离新安江水电站约60公里,下游离杭州市约110公里。控制流域面积31300平方公里，多年平均流量1000秒立米，设计洪水流量23100秒立米，总库容9.2亿立米，设计灌溉面积6万亩，装机容量29.72万千瓦。 电站枢纽主要建筑物有大坝、厂房、船闸、鱼道、灌溉渠首及升压站、开关站等。拦江大坝为混凝土实体重力式溢流坝，坝顶高程,最大坝高；坝顶长度，坝基岩石为流纹斑岩，坝体工程量65万立方米，主要泻洪方式为坝顶溢流；溢流坝段全长,坝顶高程,共分17孔,

7、每孔净宽14米,弧形闸门控制,最大泻流量33560立方米每秒.河床式发电厂房,位于毅力坝段左侧,是挡水建筑物的一部分,全长,水上部分宽,水下部分宽；主厂房最大高度,净宽,安装4台单机容量6万千瓦及一台容量5.72千瓦转叶式水轮发电机组,以110千伏、220千伏输电线路联入华东电网.升压站、开关站设置在厂房左侧山坡平台上。船闸规模为100吨级，布置在右岸，闸室有效长度102米，口门宽.鱼道位于厂房与溢流坝段之间,采用“Z”字形梯级布置。灌溉渠首分设左右两岸，左岸渠首引水流量1.5亿立方米每秒,右岸渠首引水流量5立方米每秒。富春江水电站基本情况是：电站是发电兼调相、调频、调压为主的综合利用工程水库

8、为日调节，总库容9.2亿米3。电站以发电为主，并可改善航运，发展灌溉及养殖事业等综合效益。电站总装机容量29.72万千瓦，年发电量9.23亿度；船闸通行能力为100300吨级船舶，为不完全年调节电站，最大水头：16.9米，加权平均水头： 15.8米，设计水头：14.3米，最小水头：6.2米。根据上述情况对水轮机，发电机和调速器等设备进行选型设计选择，对辅助系统：技术供水、排水、油系统和压缩空气等系统的结构，主厂房布置进行设计。本设计报告是依据水轮机设计手册、水电站动力设备设计手册、水轮机高的学校教材、水轮机高等学校教材（专科适用）国家标准进行设计。注意了理论与实践的密切结合，水轮机初步设计的基

9、本理论和实际情况进行了简要的分析和计算，对水轮机进行选型设计，对调节保证计算，本设计报告共分为十一部分：一、水轮机型号选择；二、水轮发电机选择；三、调保计算及调速设备选择；四、厂房的布置；五、电厂辅助系统；六、本设计总结；七、参考文献；八、致谢；九、附录。由于种种原因以及本人的水平有限，难免出现一些错误，望老师给予指正和批评。第一章 水轮机选择 机组台数选择确定机组台数时，必须考虑以下有关因素，经过充分的技术经济论证: 台数对工程建设费用的影响机组台数的多少直接影响单机容量的大小，单机容量不同时，机组的单位千瓦的造价不同，一般，小的机组的单位千瓦造价高于大的机组。一方面，小机组的单位千瓦金属消

10、耗高于大的机组，另外，单位重量的加工费用也较大。除主要机电设备外，机组台数的增加，要求增加配套设备的台数，主副厂房的平面尺寸也需增加，因此，在同样的装机容量条件下，水电站的土建工程及动力厂房的成本也随机组数的增加而增加。 机组台数对电站运行效率的影响当采用不同的机组台数时，电站的平均效率是不同的。较大单机容量的机组，其单机效率较高，这对于预计经常满负荷运行的水电站获得的效率较显著。但是，对于变动负荷的水电站，若采用过少的机组台数，虽单机效率高，但在部分负荷时，由于负荷不便在机组间调节，因而不能避开低效率区，这会使电站的平均效率降低。电站的最佳装机台数，要通过电厂的经济运行分析来确定。 机组台数

11、对电厂运行维护的影响机组台数较多时，其优点是运行方式灵活，发生事故时电站及所在系统的影响较小，检修也容易安排。但台数较多时，运行人员增加运行用的料，消耗增加，因而运行费用较高。同时，较多的设备与较频繁的开停机会使整个电站的事故发生率上升。 机组台数对设备制造、运输及安装的影响机组台数增加时，水轮机和发电机的单机容量减少，则机组的尺寸小，制造、运输及现场安装都较容易。反之，台数减少则机组尺寸增大，机组的制造、运输和安装的难度也相应加大。因此，最大单机容量的选择要考虑制造厂家的加工水平及设备的运输、安装条件。此外，从发电机转子的机械强度方面考虑，发电机转子的直径必须限制在转子最大线速度的允许值之内

12、，机组的最大容量有时也会因此受到限制。 机组台数对电力系统的影响对于占电力系统容量比重较大的水电厂及大型机组，发生事故时对电力系统的影响较大，考虑到电力系统中备用容量的设置及电力系统的安全性，在确定台数时，单机容量不应大于系统的备用容量，即使在容量较小的电网中，单机容量也不宜超过系统容量的1/3。 机组台数对电厂主接线的影响由于水电厂水轮发电机组常采用扩大单元主接线方式（超大型机组除外），故机组台数多采用偶数。同时为了运行方式的机动灵活及保证机组检修时的厂用电可靠，除特殊情况外，一般都装两台以上机组。对于装置大型机组的水电厂，由于主变压器的最大容量受到限制，常采用单元接线方式，因此机组台数的选

13、择不必受偶数的限制。以上与机组台数有关的诸因素，许多是既相互联系又相互矛盾的，在选择时应针对主要因素进行综合技术经济比较，选择出合理的机组台数。 基于上述原则和因素，初选机组台数为5台,6台和7台。 确定方案W。方案： 5台 46+5.72= KW方案： 6台 5万KW方案： 7台 6万KW1.2 水轮机型号选择表1-1 水轮机适用范围型式适用水头H（M）轴流式ZZ5601022混流式HL310<30 根据所给的原始资料，电站的装机容量为297.2NW，最大水头为，设计水头为，最小水头为。在最大水头和最小水头下符合要求的有HL310和ZZ560两种。但因HL310是英式的，资料不全，因此

14、放弃HL310。由附表1（1）可选型号ZZ560，其相应参数如表1-2.表1-2 ZZ560相关参数表 （根据参考文献8P370）水轮机型式轮毂比dh/D1导叶相对高度bo/D1最优单位转速n110推荐最大单位流量Q110模型空化系数ZZ560130(r/min)2000（L/S） 水轮机转轮标称直径与转速计算现以整数为标准计算 五台机组（1）转轮直径D1的计算水轮机的额定出力为式中 P水轮机出力 N发电机额定容量 发电机效率（在这里取0.97）取最优单位转速n110=130r/min与出力限制线交点的单位流量为设计工况单位流量。对于转桨式水轮机或者未标出出力限制线的水轮机，Q11一般不超过型

15、谱参数表中的推荐值，则，对应模型效率为，暂取效率修正值为%，则设计工况点原水轮机的效率为，水轮机转轮直径D1为按照我国规定的转轮直径，选取直径为8m。式中 P发电机额定容量；kWQ水轮机额定工况的单位流量，H设计水头原形水轮机效率(2) 效率的计算式中 ：原形水轮机效率 模型水轮机最高效率D模型水轮机转轮直径 限制工况原形水轮机效率为（3）转速n的计算n=130根据发电机同步转速表（课本P326）取水轮机转速计算值介于发动机同步转速60 r/min62.5 r/min,因靠近62.5 r/min。故水轮机的转速为62.5 r/min。 六台机组(1) 转轮直径D1计算水轮机的额定出力为式中 P

16、水轮机出力（KW） N发电机额定容量(KW) 发电机效率（在这里取0.97）取最优单位转速n110=130r/min与出力限制线交点的单位流量为设计工况单位流量。对于转桨式水轮机或者未标出出力限制线的水轮机，Q11一般不超过型谱参数表中的推荐值，则，对应模型效率为，暂取效率修正值为%，则设计工况点原水轮机的效率为，水轮机转轮直径D1为按照我国规定的转轮直径，选取直径为。式中P发电机额定容量，kWQ：水轮机额定工况的单位流量，H设计水头原形水轮机效率(1) 效率的计算式中 原形水轮机效率 模型水轮机最高效率D模型水轮机转轮直径 限制工况原形水轮机效率为(2) 转速n的计算n=130转速计算值在发

17、动机标准同步转速表与最接近的转速为65.2，故选转速为65.2r/min。 七台机组(1) 转轮直径D1计算水轮机的额定出力为式中 P水轮机出力 N发电机额定容量 发电机效率（在这里取0.97）取最优单位转速n110=130r/min与出力限制线交点的单位流量为设计工况单位流量。对于转桨式水轮机或者未标出出力限制线的水轮机，Q11一般不超过型谱参数表中的推荐值，则，对应模型效率为，暂取效率修正值为%，则设计工况点原水轮机的效率为，水轮机转轮直径D1为按照我国规定的转轮直径，选取直径为m。式中P发电机额定容量，kWQ：水轮机额定工况的单位流量，H设计水头原形水轮机效率(1) 效率的计算式中 原形

18、水轮机效率 模型水轮机最高效率D模型水轮机转轮直径 限制工况原形水轮机效率为(2) 转速n的计算n=130转速计算值在发动机标准同步转速表与最接近的转速为，故选转速为r/min。对以上方案计算结果，可进行比较：表1-3 水轮机初选方案方案机组台数水轮机型号转速n()直径D(m) I 5 ZZ560 8 II 6 ZZ560 III 7 ZZ560 7 水轮机初选方案比较对初选的三个方案，从效率，吸出高度，重量等方面进行比较。1.4.1 水轮机重量估算水轮机总重量是指不包括调速器，油压装置和其他辅助设备的水轮机整体重量,从参考文献（1P138和2P31）中，查的当水头H=080m水轮机重量按如下

19、公式计算：a= ( 解得 a1=2.172,a2=2.162,a3=2.14) G=KDHb (t) I方案 D= tII 方案 D= III 方案 D= 转轮重量按如下公式计算：式中转轮轮毂比。转轮重量分别为 ：I方案 t由于直径大于，所以 II 方案 由于直径大于，所以 III 方案 由于直径大于，所以表1-4 各方案最大效率表方案 直径D（m） 最大效率（%） 型号 总重G（t）转轮重（t）(%) I ZZ560 0.923 II ZZ560 15422 III ZZ56041 计算各方案出力（1）校核出力Q=QD （1-1）NQ （1-2）式中 Q设计流量Q设计工况点单位流量 N水轮机

20、校核出力 I方案 Q=22 N23=67902 kW II方案 Q=2=4 N22=59679kW III方案 Q=2=3 N=51988kW（2）最小水头的出力N的计算根据公式：I方案 N23=27172 kWII方案 N22=23856 kWIII方案N1=20759 kW(3) 受阻容量I方案 N= N- N=67902-27172=40730kWII方案 N= N- N=59679-23856=35822kWIII方案 N= N- N=51988-20759=31228kW表1-3 出力计算表 方案 D （m） N（kW） N（kW）N（kW） I 8679022717240730 I

21、I596792385635822 III 7519882075931228 各方案吸出高度在确定水轮机安装高程时，可以通过选择合适的几何吸出高度来控制转轮出口处的压力值，以防止翼型空化的严重发生。显然，吸出高度越小，则水轮机装的越低，水轮机抗空化性能越好；但水电站的基建投资则愈大。因此，选择合适的吸出高度是水轮机装置参数优化设计和水电站总体设计的技术经济的重要问题之一。在转轮型谱中，查得ZZ560的装置系数=0.590.77。值是根据n11与Q11值在模型综合特性曲线查的=0.75，取K=1.1，则吸出高度可以用下式计算。 （1-3） （1-4）式中： K水轮机的安全系数水轮机安装高程 m 最

22、低尾水位 m(1) 吸出高度I方案 = 在这里取同理得 II 方案=-m III方案=m (2) 安装高程I方案 II 方案 III方案 这里取X=0.41。表1-4 各方案吸出高度计算表方案10-H(m) I11.95- II-1.81 III7确定各方案水轮机工作区(1)各方案水轮机的设计单位流量Q= （1-5）式中：P水轮机额定出力kW 设计工况点原型水轮机效率I 方案 Q= II 方案 Q= III 方案 Q=(2) 检验单位转速的范围I方案 n=121.6 n=200.8 II方案 n= n=196.4 III方案 n=1 n=7 经过比较，方案III中，水轮机的实际运行范围稍微偏离

23、最高效率区，方案I，II中，水轮机的实际运行范围处于最高效率区。 确定初选方案 表1-5 水轮机方案比较表方案IIIIII装机容量（kW）297200297200297200机组台数567发电机出力（kW）600005000040000水轮机出力（kW）618565154641237水轮机校核出力（kW）618565154641237水轮机型号ZZ560ZZ560ZZ560转轮直径 （m）同步转速（）7吸出高度 （m）1最小水头时出力 （kW）265572334117513受阻容量 （kW）407303582231228水轮机最大效率32221水轮机单重（t）154水轮机总重（t）924水轮机

24、工作区高效区高效区偏离高效区备注从表1-5中可以看出：II,I方案的工作区最好。而II 方案和III 方案还需进一步比较。 绘制等效率线 绘制水轮机运转综合特性曲线要求：每个叶片安放角求出一个相对应的效率修正值，下式中是模型水轮机最高效率，为原形水轮机最高效率，计算公式为： (1-6) (1-7)表16 各方案角的效率差方案I-100-50 00 50100 150 200 6351100.895558060方案II-100-50 00 50100 150 200 19(1) 绘制等效率线计算表（见表1-6，1-8）表17 方案I 等效率线计算转轮型号：ZZ560；=8（m）；=62.5 r/

25、min；=0 r/min；=；=；=。4.85.0612112187.288888887.183.50.90786792.7993.193.191.991.08N（MW）6315.513013087.5888.087.385.89912393.092.392.892.392.1989.8N（MW）13513587.388.0887.385.78115671.9092.89992.3990.788.6N（MW）341801808880.781.261.511.80889N（MW）12220020088888784N（MW）14.25表18 方案II 等效率线计算转轮型号：ZZ560；=7.5（m

26、）；=65.2 r/min；=0 r/min；=；=；=。5114114N（MW）15.512112189.3N（MW）12412491.0N（MW）81481481 .471 .7190.7 92.0 N（MW）188188N（MW）注：；(2) 绘制等吸出高度线计算表（见表1-7，1-9）表19 方案I等吸出高度线计算转轮型号：ZZ560；=8（m）；=62.5 r/min；=0 r/min；=；=；=； m122122N（MW）15.5129129N（MW）132132N（MW）8158158N（MW）2002005N（MW）表110 方案II等吸高度线计算转轮型号：ZZ560；=7.5

27、；=65.2/min；=0 r/min；=；=；=； m1141141.83N（MW）15.5121121N（MW）12412473N（MW）8148148N（MW）188188N（MW）注：。 绘制运转综合特性曲线图（如附录1，2）注：绘制功率限制线，功率限制线的垂直段可根据水轮机的额定功率来绘制斜线段可根据最小水头下的5%功率限制线的功率N来绘制。通过以上绘制运转综合特性曲线（见附录），出力限制线，等吸出高度线，可知方案I工作在高效区的范围较大，方案II的工作曲线与I相比较差，因此最终选择方案I为最佳方案。 确定选定方案的主要参数 转轮直径： D= 水轮机最大效率 ：=9% 吸出高度： =

28、6m 安装高程： 5.86+0.41X8=2m (最低尾水位是，X取0.41) 飞逸转速： (对于保持协联关系的转桨式水轮机Kf取2.1) （根据1P5） 轴向水推力：轴向水推力PZ是水流流进转轮时引起的一种轴向力。轴向水推力可按下式计算： （对于叶片数为4个，水推力系数KZ查表为0.85） 转轮重量： G1.7 蜗壳的水力计算1.7.1 蜗壳形式和主要参数选择对蜗壳进行水力计算的目的，是为了确定蜗壳各个断面的几何形状和尺寸，绘出蜗壳单线图,蜗壳的水力计算是在已经选择完蜗壳形式和主要参数的情况下进行的，首先确定进口断面的尺寸，然后在求出其它断面的尺寸。(1) 形式选择蜗壳的形式主要是根据水电站

29、的水头来选择，当最大水头小于40米时，选用混凝土蜗壳，富春江水电站的最大工作水头为，所以选用混凝土蜗壳。混凝土蜗壳多采用多边形，分为和型。其中型形状比较简答便于施工和导水机构接力器的布置，缺点是由于下申值太大，当水流入导水机构时水流条件不好。一般比较广泛采用下申，因为便于接力器的布置并可以降低水轮机层的高程和缩短主轴的长度，也可以减少下部分混凝土量，且水流条件好。故本电站选用形蜗壳。(2) 确定蜗壳包角及进口断流面积因为富春江水电站的水头很低，且流量很大，蜗壳的包角的大小将关系到水电站的投资和水轮机的效率，为了获得良好的水力性能，提高水轮机效率，结合本电站的实际情况，选择蜗壳包角。蜗壳进口断面

30、的流速主要由设计水头设定，一般可按经验公式计算： （16） 其中一般取0.81.0。但相同的流量时，相应的增加流速可以减少蜗壳的断面面积，从而减少尺寸和成本。故取=0.95，由公式（16）算得=/s。 蜗壳进口断面主要尺寸的确定(1) 蜗壳进口断面面积FO计算进口断面流量 = ×180/360= 查蜗壳进口断面平均流速曲线，根据设计水头，查得o =m/s则= (2) 进口断面尺寸和形状蜗壳断面采用m>n的“T”形，选用蜗壳进口断面的尺寸应尽量缩小机组段的间距。 =1.22.2，取1.6 ； = 2.02.2，取2.1； =20030°,取300； r=10015

31、76;，取150。由方程组 经过试算取 a=5m, b=, m=5.6, b0=3.2, n=。查表，校核进口断面面积：F/=其中<3%,与设计要求相近，符合要求。表1-11 各断面的b/r=f（r）的函数曲线表断面123456r6.54bb/r11111表1-12 用图解法求出曲线包围的面积S 断面面积 1 2 3 4 5 6S(m2) 绘制i =f(r)曲线根据与各r值相应的S值，由i=CS求出i值，将各值列入下表表1-13 各断面参数计算表断面riSiiQiFiVi118002160031374112052840上表中=， Si=, 0, , = 1.7.4 混凝土蜗壳系数 （17

32、）在包角时面积是，解得=18003。1 求其余各断面积 （18）由公式（18）得表114.表114 其余各断面面积（m）() ()180 绘制蜗壳单线图（见附录）(1) 将曲线按等分求各下的半径如表115表115 蜗壳各断面尺寸 （）306090120150180（m）(2) 蜗壳宽度B蜗壳的宽度=11.45+8=，绘制蜗壳单线图（见附图所示）。 尾水管选择水流流经转轮，完成了能量交换后，将从转轮的出口流出转轮。这时，水流被引入尾水管在引入下流。尾水管除了将水引入下游，还可以回收部分的能量，使转轮多发一些电能。目前在小型水轮机上多采用圆形断面的直锥型尾水管，而对于大型立式机组，由于土建投资占电

33、厂总投资的比例很大，因此在电站设计时，要尽量降低水下开挖量和混凝土量，应选用变肘型尾水管。（根据1P117 ，8p167）本电站属于大型立式机组范围，故应选用变肘型尾水管 ，包括三部分：进口锥管，肘管，出口散管。 尾水管主要尺寸选择(1) 尾水管深度尾水管的深度是指从水轮机的底环上平面到尾水管底板平面间的高度，通常用表示，它包括,，四部分。进口锥管尾水管的高度对效率有影响和振动等性能有较大的影响，特别对低比速的水轮机影响较大，同时尾水管高度还影响挖方和投资.根据经验，对轴流式水轮机，一般取,。 (2) 进口锥管进口锥管的单边锥角的最优值取80100，在这里轮毂比小于0.45，故取=90。锥管进

34、口直径D3可近似取转轮出口直径，D3D1=。(3) 肘管段肘管的形状十分复杂，它对整个尾水管的性能影响很大，一般推荐定型的标准肘管（根据8P167），则肘管 。 按照转轮流道尺寸得 ,进口锥管的高度不能随便选取，由图（12-5）、（12-9）、（12-10）。（根据1）可知 （19）式中 肘管高度 ,与转轮结构有关的参数 标准肘管的高度与进口直径相等 （110）其中 锥管进口直径，可取= 进口锥管的半锥角将（19）代入（110）中得： （111）其中= ； 则有： （112）其中。由表1-11（根据2P25）得表116.表118 单位（m）ZZ5608由表1-13（根据2P25）得表119表1

35、19 单位（m）类型4E83620(4) 扩散管的确定扩散管的断面为矩形，一般两侧面为平行面，而上下两面之间为扩散形。出口扩散断面的宽度均为，与肘管出口宽度相等。对轴流式转轮机，一般取=（2.32.7）。出口扩散管=36-12.72=23.28（m） 增设中间支墩，尾水管出口宽度过大，为减少尾水管顶板及闸门跨度，通常在尾水管的出口扩散段内增设支墩，加支墩后出口净宽度应该不变，如图（12-12）（根据1）所示： (5) 尾水管翘角的确定 尾水管底板一般是水平布置的，当厂房底部开挖受到限制时地板允许向上翘起，通常翘角在1.9 水轮机参数的确定由图134（根据6专科P25）得表120.表120 轴流

36、式转轮流到尺寸（见图13-3） 单位（m）8424表121 轴流式转轮室流到尺寸（见图13-4） 单位（m）8480轴流式转轮确定轴流式转轮的叶片可以随着符合变化与导水机构的导叶协连动作，始终保持有利的组合关系，因此对负荷变化的适应性较好，运行区域平均效率高，但由于叶片需要转动，因而结构比较复杂。叶片是转换能量的主要部件，安装在转轮体上，它一方面与转轮一起旋转运动；按组合方式不同分整体式和分件是两种;一般应用于>5m的转轮采用分件制造，用螺栓连成一体。叶片的密封证机组正常运行费关系很大，一方面防止转轮体内的 压力油经叶片转轮间的间隙处漏出转轮体进入流道内，另一方面防止转轮流道内的压力水经

37、上述间隙渗入转轮体内。导叶的密封多采用密封。主轴尺寸的计算(1) 主轴外径确定 由于富春江水电站水质良好，所以轴承的润滑主要用水润滑。 机组的扭矩： （公斤厘米） （113）式中 N主轴传递功率 主轴转速 （r/min） =（公斤厘米）由图12-12(根据1P319)取得：=1170mm, =1250mm.因为当时选用薄轴，固选用 =1170mm 。由表12-3(根据1P319)的主轴各断参数。(1) 主轴直径确定1)主轴外径：D=1170mm；2)主轴内径： （114）其中: N主轴的传递功率（kw）D主轴外径（cm） 最大许用应力取450kg;由公式（114）代入数据得 由此 取内孔尺寸系

38、列为 主轴的其他尺寸 根据主轴外径D=11700mm，查得（根据文献1P312）得表122 主轴的其他尺寸 根据主轴外径D=1000 mm，查1312页.表122 水轮机薄壁轴尺寸系列 （单位mm）D120018301575122018151300110011001251301882402706085cR31230036035212030350220162045 导水机构主要参数的选择1.10.1 导叶现状选择 圆柱式导水机构的叶型，目前常用的有对称型和非对称型（正曲率）两种标准叶型。对称型导叶一般用于蜗壳具有不完全包角的高比速轴流式水轮机中，非对称型（正曲率）导叶一般用于具有完全包角的蜗壳，

39、并工作于较大开度的高中比速HL式水轮机和低比速ZZ式水轮机中。此次设计的水轮机蜗壳包角为180度，所以需要选取对称型导叶。导叶数目和分布圆直径导叶数目与转轮直径有关，查表（根据参考文献1P137,表85）得Z0=32;导叶轴线分度圆直径D0=9300mm。 导叶高度 表123 对称导叶断面尺寸D1 D0bcDemk r8000930032 f La q t20718442250353610392515 导叶开度(根据参考文献1P144)(1) 最优开度对于混流式水轮机或转桨式水轮机都取设计水头下的单位转速与最优效率点对应的开度值。 （115）则(2) 最大开度= (116)为设计水头下单位转速

40、与单位流量限制值的交点所对应的开度，=41mm(3) 最大可能开度导叶所能开的最大开度534.8= 接力器行程的确定 (根据参考文献2P223)由于5m,故取 相对偏心距根据=8m，查表（参考1P137,表85）得L1=503mm,L2=536mm, 导叶的有效长度，相对偏心距 (根据参考文献8P138)。 绝对偏心距。 接力器直径的选择 导叶接力器直径的选择当油压装置的额定油压为25Pa时，采用标准导水机构且用两个单缸接力器操作时，每个接力器的直径按下式计算： (117)其中：计算系数，由表4-53得查得； 导叶的高度。代入数据得 根据系数表（根据参考文献2P223,表46）得=0.03。于

41、是，可选取相近且计算值偏大的接力器系列直径，取=650mm. 接力器容积的确定(1) 双直缸接力器的总容积 (根据参考文献2P223)(118)代入数据得: = (2) 转轮接力器容积的确定，由于5m,故取= 轴承形式的确定： 由于富春江水电站的平均含沙量少于/升，故水轮机导轴承采用水润滑橡胶导轴承。 水轮机的结构说明 综上所述选择机组型号ZZ560-800，混凝土蜗壳，其基本参数，设计流量，额定功率，额定转速，飞逸转速，安装高程，吸出高度。 水轮机的叶片数为4片，活动导叶Z0=32片，用20MnSi刚铸造，主轴为空心薄壁轴，内径为，外径，轴承采用水润滑橡胶轴承。导水机构，共有32片导叶。导叶

42、的分布圆直径，导叶的高度，最优开度，最大开度，为了抗其气蚀和磨损在导叶顶部堆焊耐磨焊条，尾部焊不锈钢，导叶的传动机构采用叉头传动，接力器采用两个单杠摇摆式接力器，蜗壳为混凝土蜗壳，包角，尾水管为弯肘型，混凝土浇筑而成。第二章 水轮发电机选择 发电机的主要参数 额定功率 。 额定功率因数 发电机的额定功率因数是发电机的额定有功功率与额定容量的比值，cos=，按常用的功率因数取为0.80。在输出有功功率一定的条件下，提高功率因数可以提高发电机有效材料的利用率，减轻发电机的总重量，并可提高发电机的效率，单将使发电机的视在功率和稳定性下降。 额定视在功率 额定电压 U=13.8KV (根据2P151,表23) 频率 f=50HZ 同步转速 飞逸转速 主要尺寸的确定定子铁芯内径和铁芯长度是水轮发电机的