水电站厂房布置设计课程设计

1、水电站课程设计.设计题目水电站厂房布置设计.设计目的进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生独立思考、分析问题及运 用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图、使用现行规范、查阅技术资料、 使用技术资料的能力以及编写设计说明书的能力。通过该课程设计使学生初步掌 握水电站厂房设计的内容、步骤和方法.设计任务进行厂区枢纽布置根据给定的资料进行水轮发电机组的选型；根据水轮发电机组的型号选择相应的蜗壳、尾水管、调速器及其它辅助设 备；根据所选择的设备进行主、副厂房的平面和立面的布置设计，从而确定厂房 的轮廓尺寸。布置设计包括以下几方面内容：主机组及相应辅助设备的布置；主、副厂房各层的布置；主、副厂

2、房梁、板结构的布置；厂内交通道的布置。.设计资料本次课程设计的前半部分，即机组的选型、调速器及辅助设备的选择已在水 轮机选型作业中完成，因此所有资料已发到每人手中，此阶段的设计内容就是要 求根据每人选择的机组进行相应的厂房布置设计。.设计成果设计图纸一张。图纸内容包括：1）沿机组中心线厂房横剖面图（1：501：100）；2）发电机层平面图（1：1001：200）；3）水轮机层平面图（1：1001：200）；4）蜗壳层、尾水管层平面图（1：1001：200）；5）厂区枢纽布置图（1：500）图纸要求：1）要求绘于1号白图上或用计算机绘图；2）要严格按制图要求绘制工程图；3）设计图纸要求正确、美观

3、、清楚、整洁；4）图中所用符号应合乎统一规定的符号，文字用仿宋体书写； 5）要求图中尺寸标注完整、正确，图纸上要有必要的说明。计算书、说明书一份。计算书、说明书要求有以下内容：1）封面；2）前言；3）中、英文摘要及中、英文关键词；4）目录；5）正文；正文的内容包括：（1）工程概况及设计资料；（2）水轮机、发电机的选型及其所考虑的因素；（3）蜗壳、尾水管、调速设备的选型及其所考虑的因素；（4）水电站在整个枢纽中的位置及厂房枢纽布置概述（包括供水方式、引近方 式、厂区回车场及对外交通道。）（5）通过主厂房的剖面布置，确定主厂房各主要高程，并说明理由及所考虑的 因素；（6）通过主厂房各层的平面布置，

4、确定水电站主厂房的长度和宽度，并说明理 由及所考虑的因素；（7）确定副厂房的位置及厂内布置，并说明理由及所考虑的因素；（8）确定厂内各层平面和立面的交通条件；（9）确定厂外的交通条件；（10）其它你认为所必须的内容；（11）说明书要求论据充分、合理，字迹清晰端正（可打印），文句通顺，逻辑性强，无错别字。6）结论；7）总结与体会； 8）参考文献。.建议时间安排根据所给资料选定机组型式、计算出有关参数后，即可进行厂房的布置设计， 但不要求作方案比较。 TOC o 1-5 h z 1）熟悉所给资料及参考资料0.5天2）绘制厂区枢纽布置简图0.5天3）各设备的尺寸估算0.5天4）绘制厂房横剖草面图及相

5、关高程的确定2.0天5）绘制发电机层平面草图及相关尺寸的确定1.0天6）绘制水轮机层、蜗壳层平面草图及相关尺寸的确定2.0天7）在修改草图的基础上绘制厂房平剖面正式图2.0天8）编写说明书1.5天备注：各层平面图均包括同层的副厂房。厂房横剖面图若剖到副厂房，也 必须绘出副厂房。.设计步骤在熟悉所给资料、详细了解设计任务的基础上进行厂区枢纽布置，要求确 定引水道（包括压力前池或调压室）、压力钢管、主厂房、副厂房、变压器 场、高压开关站、尾水道、交通道的相对位置。在厂区枢纽布置图中，应标 明各主要建筑物的尺寸及主要交通道。确定各设备的尺寸通过水轮机的选型计算，选择相应的水轮机并确定水轮机的有关参数

6、（包 括：水轮机型号、转轮直径、标准同步转速、水轮机的工作范围、允许吸 出高度、水轮机的安装高程、绘制水轮机的运转特性曲线。）选择蜗壳的型式，确定蜗壳的有关参数（包括：断面型式、蜗壳的包角、 蜗壳进口断面的平均流速。）；并通过相关的水力计算，确定蜗壳的轮廓尺寸。要求画在坐标纸上，并附在说明书中。选择相应的调速设备；选择尾水管的型式，确定尾水管的尺寸，并画在坐标纸上，附在说明书中。估算发电机的主要尺寸，并画在坐标纸上，附在说明书中。厂房布置以安装高程为基准，根据已选定的机电设备进行厂房的剖面布置，从而确 定厂房各主要高程。根据主要的机电设备及主要辅助设备的布置和运行要求，并考虑吊车的跨 度进行厂

7、房各层的平面布置，从而确定主厂房的平面尺寸。在进行各层的 平面布置时应严格注意：1）主要机电设备及主要辅助设备之间的协调。包括调速设备、油、水、气系统 的布置和相互协调。2）考虑吊车的工作范围，保证须起吊的设备在吊钩的极限范围内，并注意吊钩 的工作范围对边机组段尺寸的影响。3）从保证运行安全及方便出发，协调厂内外电气设备的布置。4）布置厂内的交通系统，包括连接各层的楼梯、吊物孔（包括蝶阀吊孔）、各层 平面的交通道的位置及尺寸。5）根据机组的安装、检修条件，确定装配场的位置、高程及平面尺寸；其中， 还应考虑变压器的检修。6）确定蜗壳及尾水管检修时的进人孔位置及厂内集水井的位置。7）合理布置厂房的

8、梁、柱系统，使其满足结构、施工及安装要求。8）初步拟订厂房各构件的结构尺寸，包括梁、柱、门、窗、墙、楼板等。根据机电设备及油、水、气系统的布置，结合参考资料提供的参考面积， 对与主厂房运转有直接关系的副厂房进行布置。在横剖面图和平面图上应标明各项高程及主要尺寸，所标注尺寸应符合工 程图要求。正式图纸可手绘，也可用计算机绘图。编写说明书。.设计资料水电站装机容量13.6万千瓦，效率97.5%,最大工作水头38.0m,最小工作水头27.0m,加权平均水头32.0m,设计水头为30.5m,海拔高程27m,下游设计水头最低水位22m。.摘要及关键词本课程设计主要是水利水电枢纽工程中水电站厂房设计的部分

9、工作。设计目的在于进一步巩 固和加深厂房部分的理论知识,培养学生独立思考、分析问题及运用理论知识解决实际问题 的能力,提高学生制图、使用现行规范、查阅技术资料、使用技术资料的能力以及编写设计 说明书的能力。通过该课程设计使学生初步掌握水电站厂房设计的内容、步骤和方法。根据已有的原始资料和设计要求进行设计,主要内容有：水电站总体布置,水轮机型 号的选择以及水轮机特性曲线的绘制,蜗壳尺寸的确定,尾水管尺寸的确定,调速器的选择, 水电站厂房尺寸的确定,尾水渠渠道布置、形式选择等,并根据要求绘制相应的平面布置图 和剖面图。关键词：装机容量、效率、水轮机、蜗壳、尾水管、调速器、发电机、厂房。This c

10、ourse is designed primarily water conservancy and hydropower dam project in the part of the hydropower plant design work. Designed to further consolidate and deepen the theoretical knowledge of plant parts, training students to think independently, analyze problems and apply the theoretical knowledg

11、e to solve practical problems, to enhance students mapping, the use of existing norms, access to technical information, the ability to use technical data and preparation of design manual ability. Through the course designed to give students a preliminary design of the hydropower plant to master the

12、content, procedures and methods. The basis of the raw data and design requirements for the design, the main contents are: hydropower overall layout, the choice of turbine type and turbine characteristic curve drawing, scroll determine the size, tube size determination, the choice of governor, determ

13、ine the size hydropower plant, tailrace channel layout, form selection, and are required to draw the appropriate floor plan and sections.Keywords: capacity, efficiency, turbine, scroll, tail pipes, governor, generator, plant.第一章水轮机选型计算 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第一节水轮机型号的

14、选择6 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第二节水轮机主要参数的计算7 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document HL240型水轮机方案主要参数计算7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document ZZ440型水轮机方案主要参数的计算9 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 第三节水轮机方案的分析比较12 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 一HL240型水轮机运转特性曲线的绘

15、制13 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 第二章蜗壳的型式及其主要尺寸的确定17 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 第一节蜗壳的型式17 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 第二节蜗壳的主要参数的选择17 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 第三节蜗壳的水力计算18 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 第三章尾水管的型式及其主要尺寸的确定19 HYPER

16、LINK l bookmark61 o Current Document 第四章水轮机调速设备的选择20 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 第一节调速功的计算20 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 第二节接力器的选择21 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 第三节调速器的选择22 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 第四节油压装置的选择22 HYPERLINK l bookmark77 o Curre

17、nt Document 第五章水轮发电机选择计算22 HYPERLINK l bookmark79 o Current Document 第一节发电机主要部分的尺寸计算22 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 机距22 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 定子铁芯内径23 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 定子铁芯长度23 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 定子铁芯外径23 HYPERLINK l b

18、ookmark89 o Current Document 第二节外形尺寸估算23 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 平面尺寸估算23 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 轴向尺寸的计算24 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 水轮发电机重量估算25 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 第三节压力管道参数计算26 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 第四

19、节主厂房主要尺寸的确定26 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 主厂房长度的确定26 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 主厂房宽度的确定28 HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 主厂房高程的确定28 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 第 五节 副厂房的布置30 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 副厂房的组成30 HYPERLINK l boo

20、kmark138 o Current Document 副厂房的位置31 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 副厂房平面布置的设备31 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 第 六 章参考文献31第 一 章 水轮机选型计算第一节 水轮机型号的选择根据水电站的工作水头范围，在反击式水轮机系列型谱表中查得 HL240 型水轮机和ZZ440型水轮机都可以使用，这就需要将两种水轮机都列入比较方案，对其参数分别予以计 算和选定。第二节 水轮机主要参数的计算一 HL240型水轮机方案主要参数计算1 转轮直径的

21、计算Di =, 9.81QH 32nN =34870kW ;式中Hr =30.5m; rQ:=1240L/s =1.24m3/s（由附表 1 查得）。同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况下的效祠M = 90.4%，由此可初步假定水 轮机在该工况的效率为92%。将以上各值代入上式得=4.30m:34870V 9.81 x1.24 x30.53 2 x0.92选用与之接近而偏大的标准直径D1 = 4.5m。2 效率修正值的计算由附表1查得水轮机模型在最优工况下的n A/r= 92.0%，模型转轮直径MmaxD1A = 0.46m，则原型水轮机的最高效荷可依(3-23)式计算，即 TOC o 1-

22、5 h z 1MmaxD、0.46n=1 (1 n )3 =1 (1 0.92)5 -= 94.9%maxM max 5 D1 4.51考虑到制造工艺水平的情况聪=1% ；由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模 1型基本相似，故认为2= 0，则效率修正值An为：An =nn = 0.949 0.92 0.01 = 0.019maxMmax1由此求得水轮机在限制工况的效率为：n =n M +An = 0.904+0.019 = 0.923% (与原来假定的数值接近，不再校正)3转速的计算n .Hn = _10_2a_D1式中 n = n+A n1010M 1由附表1查得在最优工况下的n= 72

23、r /min，同时由于10Ma n n= = n n10MmaxM max,10.9491 =1 = 0.016 0.03 0.92所以A n可忽略不计，则以n = 72代入上式得: 110n = 7232 = 90.5r/min4.5选用与之接近而偏大的标准同步转速n = 93.8r /mm。4工作范围的验算在选定的D1 应的n1值分别为:4.5m、n = 93.8r /min的情况下，水轮机的Q 和各种特征水头下相1 maxQmax348709.81D2H 32n9.81 x4.52 x30.532 x0.9231r=1.13 1.24m3 /s则水轮机的最大引用流量.X为Q=Q /D 2

24、 aH =1.08 x4.52 x.jM5=126.37m3/smax1 max 1 r对n1值：在设计水头H = 30.5m时nDn =方经叁5 = 76.4r/minJ30.5在最大水头H=38.0m 时maxnDn =11mmHmax93.8 x4.5 4ms 900900二ZZ440型水轮机方案主要参数的计算1转轮直径。1的计算D 二：Nr1 9.81Q1H 呵式中N、H值同前。对于Q值，可由附表2查得该型水轮机在限制工况下的rrQ =1650L/s，同时还查得气蚀系数o = 0.72。但在允许高程H = 4m时，则相应的1装置气蚀系数。为: z10.0 工H 10.0 巨900 s-

25、H90030.5+4一=0.46 0.72所以，为了满足对吸出高的限制，Q值可在ZZ440型水轮机模型综合特性曲线图上依 1工况点(n =115、o = 0.46)查得为1240L/s。同时亦可查该工况点上n、”86%，由此10M可初步假定水轮机的效率为89.5%。将以上各值代入上式，便可求得：34870D1= ：9.81 x1.24 x30.53 2 x0.895= 4.42m选用与之接近而偏大的标准直径D1 = 4.5m。2效率修正值的计算对轴流转浆式水轮机，叶片在不同转角时的最大效率n .ax可用（3-24）式计算，即nmas TOC o 1-5 h z 、D:H)0.3 + 0.751

26、MipMM max5 D H已知D1 M = 0.46m、HM = 3.5m、D1 = 4.5m、H = 31.5m，代入上式，则得:p 八、八 c 八10.46 3.5 p 八八 L/F、% max = 1 - (1 -n,Mmax)+=1 -。屈”Mmax)叶片在不同转角平时的n值可自图3-10查得，由此便可应用上式求得相应于该分隼M max角时的水轮机最高效率n，并将计算结果列于表4-8。甲max表4-8叶片转角（。）-10-50+5+10+15nM max电84.988.088.888.387.286.0n (%)9 max90.192.192.692.391.690.8n-n(%)9

27、 max9M max5.24.13.84.04.44.8An (%)94.23.12.83.03.43.8当选取制造工艺影响的效率修正值，=1%和考虑异形部件的影响时，便可计算得不同9角时效率修正值为：An =n-n-1%9 max9M max将An的计算结果亦同时列入表4-8中。 9由附表2查得在最优工况下模型的最高效率n Mmax = 89%，由于最优工况很接近于9二0。的等转角线，故采用效率修正值An9 = 2.6%，这样便可得出原型水轮机的最高效率n为：maxn = 0.89 + 0.026 = 0.916 = 91.6%已知在限制工况(n：0 = 115、Q= 1240)模型的效率为

28、：M = 86%，而改点处于= +10与= +15两等角线之间，用内插法可求得该点的效率修正值为A = 3.56% , 由此可求得水轮机在限制工况下的效率为：丑=0.86 + 0.0356 = 0.896 = 89.6%与原来假定的效率90.0%很接近，不在校正。3转速的计算 TOC o 1-5 h z An n,0.916由于 1 =max 1 = 1 = 0.0145 0.03于 n 、力 0.8910MM max所以不考虑n的修正，由此求得水轮机的转速为： 10n =上=匹=144.56D4.5选用与之接近而偏大的标准同步转速n = 150 min。4工作范围的验算在选定的D = 4.5

29、m、n = 150r/min的情况下，水轮机的Q 和各种特征水头下相应 11max34870Q1，max=1.16m3 /s的n，值分别为:9.81 x 4.52 x 30.53 2 x 0.896则水轮机的最大引用流量Q 为: maxQ = Q， D：J叫=1.10 x4.52 x、1305 = 129.73m3/s对n值：在设计水头H = 30.5m时在最大水头Hn，1rnD 150 x 4.5vHr=38.0m 时=122.22r/minn，1 minnD1尸maxmax150 x 4.5= 109.50r / min38.0在最小水头Hmin = 27.0m时， nD 150 x 4.

30、5n = . 1 = = 129.9r / min1max H -4m s 900900（满足要求）第三节 水轮机方案的分析比较为了便于分析比较,现将两种方案的有关参数列于下表表4-9 水轮机方案参数对照表序号项目ZZ440HL2401模型转轮 参数推荐使用水头范围（m）204025452最优单位转速n （r/min） 10115723最优单位流量Q （L/s） 1080011004限制工况单位流量Qlax（L/s）165012405最高效率（%）M max89926设计工况气蚀系数。0.380.1867原型转轮 参数工作水头范围（m）273827388转轮直径D （m） 14.54.59转速

31、 n （r/min）15093.810最高效率（%）max91.694.911额定出力Nr（kW）348703487012最大引用流量Q （ m3/s） max130.85126.3713吸出高H （m） s-3.7552.8025从上表的对照中可以看出，两种不听的机型方案在同样水头下同时满足额定出力的情况 下，HL240与ZZ440相比较来看，它具有效率高工作范围好、汽蚀系数小等优点，这可以 提高水电站的年发电量和减小厂房的开挖量。选用HL240型水轮机。一 HL240型水轮机运转特性曲线的绘制1 基本资料HL240型，模型综合特性图D1 = 4.5m、转速 n = 93.8r / minH

32、max =38.0m、Hr =30.5m、Hmin =27.0mNr = 34870kW= 27.0m转轮的型式转轮的直径和转速特征水头水轮机额定出力水轮机安装处的海拔高程2等效率曲线的计算与绘制取H= 38.0m、H = 34.0m、Hr = 30.5m、H i = 27.0m等4个水头列表4-15分别进行计算，表中在不同转角平时的效率修正值A”可由表4-8得到。根据计算结果可首先 绘制各水头下的水轮机工作特性曲线图4-16（a），然后绘制效率曲线图4-16（b）。nM(%)Q1(m3/ s)n=nM+ AnN(MW)nMQ1nN()860.8187.933.1860.7887.927870

33、.8488.934.7870.8388.929.1880.8789.936.4880.8689.930.4890.9190.938.5890.9290.932.9900.9491.940.2900.9591.934.4910.9792.941.9910.9992.936.2911.1692.950.1911.292.943.9901.1991.950.9901.2491.944.9891.2290.951.6891.2690.945.1881.2689.952.7881.2989.945.7871.2988.953.4871.3388.946.6861.3387.954.4861.3587.9

34、46.7Hmax=30.5(m)Hmax=27(m)n1=76.4(r/min)n1=81.2(r/min)N=33.46nQ1(MW)N=27.87nQ1(MW)nMQ1nNnMQ1nN850.7886.922.782.50.7984.418.6860.8387.924.4850.8986.921.6870.8788.925.9860.9487.923880.9289.927.7870.9788.924890.9790.929.5881.0289.925.690191.930.7891.0590.926.6911.0592.932.6901.191.928.2911.2392.938.290

35、1.2591.932901.2691.938.7891.2890.932.4891.2890.938.9881.3289.933.1881.3289.939.7871.3488.933.2871.3488.939.9861.3687.933.3Hmax=38(m)n1=68.5(r/min)N=46.53 nQ1(MW)Hmax=34(m)n1=72.4(r/min)N=39.38 nQ1(MW)N (K W3等吸出高曲线的计算与绘制亦按前述的方法和例题中的有关数据，列表4-16分别以不同水头进行计算，表中的出力N系由图4-17N = f Q；)辅助曲线上查得的。由计算结果可绘制H=f(N)的

36、辅助曲线 1s图4-18,并由此在图4-16 (b)上绘出等吸出高曲线。图4-16 (b)即为ZZ440型水轮机的 运转特性曲线。H(m)n1(r/mi0Q (m3/s1)N(MW)o+Ao(o+A o)HHs(m)0.220.79320.269.880.090.210.9380.259.50.473868.50.211.2945.70.259.50.470.221.3553.40.269.880.090.231.3755.40.2710.26-0.290.220.78270.268.841.130.210.8429.50.258.51.473472.40.20.9634.90.248.161

37、.810.21.2845.40.248.161.810.211.3246.50.258.51.470.221.3646.70.268.841.130.220.8123.70.267.932.040.210.8525.10.257.6252.3530.576.40.20.9629.10.247.322.650.21.2939.10.247.322.650.211.3239.70.257.6252.350.221.3439.90.267.932.040.220.87210.267.022.950.211250.256.753.222781.20.211.2331.70.256.753.220.22

38、1.2832.40.267.022.950.231.3233.10.277.292.68第 二 章 蜗壳的型式及其主要尺寸的确定第 一 节蜗壳的型式采用金属蜗壳，圆形断面，为防止渗漏和减少磨损，在蜗壳内壁作钢衬，钢板的厚度取 10mm。第二节 蜗壳的主要参数的选择1 断面的型式金属蜗壳采用圆形断面。2蜗壳的包角中0对于金属蜗壳，采用0 = 345。3蜗壳进口平均流速vc由图4-30a查得有钢衬的金属蜗壳进口平均流速匕=5.3m/ s。第三节 蜗壳的水力计算蜗壳的水力计算就是在上述假定的基础上进行蜗壳各中间断面的计算。计算是在给定的水轮机设计水头Hr、最大引用流量Q m底导叶高度b0。坐环尺寸（

39、。/Db等）和选择的蜗壳断面形式、最大包角甲0、进口平均流速匕的情况下进行的。混凝土蜗壳的水力计算采 用半图解法较为方便。1对于蜗壳进口断面：断面的面积断面半径 TOC o 1-5 h z 二匕二 3 二匕二 12H : 22.85m2V360cVV 5.3P JQ max 3600 x兀 xVc：22.850 “,=2.70m 3.14ccRb = 6m由水利机械附表5查得金属蜗壳座环尺寸，水头在70米以下其座环外a D =3.85m,半径/ 2 R = -= - = 3.55 a 22 Q xp1126.37x 345。八 “0当 p = 345o 时，p = maxi = 2.698mi

40、1 3600 x 兀 x 5.33600 x 兀 x 5.3R =匕 + 2 p = 3.55 + 2 x 2.698 = 8.946m 2 iCM-126.37 x 3000当p = 300o 时，p = 2.516mi 3600 x兀 x 5.3R = 3.55 + 2 x 2.516 = 8.582m当 p = 2550 时，p = 2.319m iR = 8.188m当p = 2100 时，p = 2.105m iR = 7.76m当p = 1650 时，p. = 1.866mR = 7.282m当p = 1200 时，p = 1.591m iR = 6.732m当 p = 750 时

41、，p = 1.258m iR = 6.066m当=300 时，pi = 0.795mR = 5.14m第三章 尾水管的型式及其主要尺寸的确定选用弯肘型尾水管表4-17推荐的尾水管尺寸表参数D1hLB5D4h4h6L1h5肘管 型式适用 范围标准1.02.64.52.721.351.350.6751.821.22标准 混凝 土肘 管混流 式实际4.511.720.2512.246.0756.0753.03758.195.49L卡116图4-35牯流转浆或水轮机尾水管章水轮机调速设备的选择第一节调速功的计算应用下式计算水轮机的调速功A = (200 250)Q V H D1式中A 一调速功，N m

42、;Hmax-最大水头，m；Q 最大水头下额定出力时的流量，m3/s;。1 一水轮机的标称直径，m。Nr9.81 H 丑水轮机在工况点(Hmax = 38.0m、Nr = 34870kW)工作时的效率可由水轮机运转特 性曲线查得为0.918，由此Q =34870= 107.394m3/s9.81 x 38 x 0.871A = (200 250)x 107.394 x . 30000N m属大型调速器，则接力器、调速柜和油压装置应分别进行计算和选择。第二节接力器的选择1 接力器直径的计算采用两个接力器来操作水轮机的导水结构，选用额定油压为2.5MPa,则每个接力器的 直径d可由下式求得：sd =

43、 X D 0H Hs1 D max已知导叶数目Z0 = 24，为标准对称型导叶，由表5-3查得X =0.031；又导叶的相对高度D由型谱表4-1查得为0.365代入上式得：ds = 0.031 义 4.5 义. 00.655 x 38.0 = 0.52m = 520mm由此，在表5-4中选择与之接近而偏大的ds =550mm的标准接力器接力器最大行程的计算应用下式，接力器的最大行程S 为: maxSmax 二皿100max导叶最大开度0 可由模型的0 求得：0max0M maxa = aqZ。m0max0M maxDZ式中a0Mmax可由设计工况点；=76.4r/mm、Qmax = 1130L

44、/s）在模型综合特性曲线图3-10上查得为25mm；同时在图3-10上还可查得D= 534mm,Z= 24 ；0M0M选用水轮机的D0 = 1.17D = 1.17 x 4.5 = 5.265m = 5265mm,Z0 = 24。将各值代入上式得：a0 max=246mm5265 x 24=25 x534 x 24当选用计算系数为1.8时，则S = 1.8 X 246 = 443mm = 0.443m接力器容积的计算两个接力器的总容积、，可由下式求得：V = d S= (0.55)2 x 0.443 = 0.21m3s 2 s max 2第三节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

45、征的，主配压阀的直径d可由下式计算d = 1.13 TT Vs m选用 T = 4s、V = 4.5m / s，则d = 1.13 0.21 = 0.122m = 122mm4 x 4.5在表5-1中选择与之相邻而偏大的DT150型电气液压型调速器。第四节 油压装置的选择此处油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油，则压力油罐的容积可按下式估算，即：Vk = (18 20V = (18 20) x 0.21 = (3.78 4.2)m3由此在表5-2中选择与之相邻而偏大的YZ6型分离式油压装置。第 五 章 水轮发电机选择计算第一节发电机主要部分的尺寸计算n = 93.8r/min，初步选定伞式发电机

46、一机距Ss=K 4-f八,2 PP磁极对数，32；Kj 取 10；N 34870=r-f 90%0.9=38744kW ；38744t = 10 义1=49.6cm4 2 义 32二定子铁芯内径D = 2Pt = 232 x 49.6 = 1010.96cmi 兀兀SfCD2n三定子铁芯长度= 80.83cm387445 x 10-6 x 1010.962 x 93.8ieSf 一发电机额定容量，38744kW；n 一水轮机额定转速，93.8r/min;D 一定子内径，1010.96cm;C一计算系数，取为5 x 10-6。四定子铁芯外径n = 93.8r/min 166.7r/min,D =

47、 Di + 1.2t = 1010.96 +1.2 x 49.6 = 1070.48cm第二节外形尺寸估算一平面尺寸估算1定子机座外径d1ne = 93.8r / min，ne 20000kW,D2 = D1 + 240 = 1220.35 + 240 = 1460.35cm3转子外径D3D3 = Di 2b = 1010.96 2 x 40 = 930.96cm4下机架最大跨度D4S于=38744kW,10000 Sf 100000D4 = D5 + 60 = 630 + 60 = 690cm其中 D = 630cm 55推力轴承外径D和励磁机外径D67查表得 D = 300cm, D =

48、200cm二轴向尺寸的计算1定子机座高度h1n = 93.8r / min， 88.2r / min n 0.035，采用伞式发电机伞式非承载机架：h2 = 0.10Di = 0.10 x 1010.96 = 101.1cm3励磁机高度勺、副励磁机高度h5和永磁机高度九查水电站机电设计手册表3-8得，S厂38744kW 20000kWh - 220cm、h -100cm、h - 75cm4下机架高度h7伞式承载机架：h7 = 0.20D. = 0.20 x 1010.96 - 202.19cm5定子支座支撑面至下机架支承面或下挡风板之间的距离h8伞式承载机架：h8 = 0.25D. = 0.2

49、5 x 1010.96 - 252.74cm6下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离h9按以生产的发电机统计资料查得，h9 -100cm7转子磁轭轴向高度h10无风扇时，h10 - lt + 60 - 80.83 + 60 - 140.83cm8发电机主轴高度h11hii - (0.7 0.9)H - 0.9( + h2 + h4 + h5 + h6 + h8 + h9)-0.9 x (220.03 +101.1 + 220 +100 + 75 + 252.74 +100)- 961.98cm9定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离h12h12 = 0.46h1 + h10 - 0.46 x 2

50、20.03 +140.83 - 242.04cm10转浆式水轮机受油器尺寸三水轮发电机重量估算1水轮发电机的总重量Gf-K1-fnIt )- 443.7(t)计算系数Ki取82发电机转子重G2G = 1G = 1 x 443.7 = 221.85(t)2 2f 23发电机飞轮力矩GD 2GD2 = K2D3Mt = 4.5x 10.13.5 x0.8083 = 11909.95(t m2)查水轮机机电设计手册表3-10, K2取为4.5起重机的型式和台数取决于水电站的厂房类型、最大起重量和机组台数等条件。具有上 部结构的厂房一般选用桥式起重机。起重机额定起重量应根据最重吊运件的重量(一般为发电

51、机转子)加起吊工具的重量, 并参照起重量系列确定，发电机转子重G9 = 221.85t ,乘以动力系数1.2 ,得 1.2x 221.85 = 266.22t，查水电站机电设计手册表7-16，选双小车2x 150t桥式起重机。第三节压力管道参数计算D = 1.13按经济流速确定压力管道直径，压力管道经济流速匕一般为46 m / s，取为4 m / s。 管道直径计算公式为：=1.13 x ；126.37 4 = 6.35m经验公式求得：5.2Q3,-5.2 x 126.373= 6.18mD =7max- 7 ,7 H 730.5r第四节 主厂房主要尺寸的确定一主厂房长度的确定L = nL0

52、+ L +AL式中：L 一主厂房长度；n 机组台数；L0 机组段长度；L安一安装见长度；AL一边机组段加长。 TOC o 1-5 h z L和L按蜗壳层、尾水管层和发电机层分别计算，然后取其中的最大值。 xX1蜗壳层L =R +5 =8.946+ 1.2 = 10.146m+X11L =R +5 =7.282+ 1.2 = 8.482m-X22L=L+L=10.146+ 8.482 = 18.628m0 +x -X2尾水管层取对称为水管 B = B = 12.24m、8 = 1.2m TOC o 1-5 h z 52TB s12.24 “ ccL=一 + 8= +1.2 =7.32m+x 22

53、2TB $12.24 ” gL =一 + 8 =+ 1.2 = 7.32m-x 222L = L +L = 14.64m0+x-x3发电机层T D b 14.6 2 0、L =3- + + 8 =+ + 0.4 = 8.7m+、22322TDb,14.62crL =3- + + 8 =+ + 0.4 = 8.7m22322其中。2发电机风罩内径，14.6m； b一两台机组之间风罩外壁净距，取为2m；3发电机 风罩壁厚，取为0.4mL = L + L = 17.4m0 +x -xL取以上三者中的最大值，L = 18.628mo 004边机组段加长边机组段加长 AL = (0.1 1)。 二 (0

54、.1 1) X 4.5 = (0.45 4.5)加，取 4m。5安装间长度安装间长度L安二(11.5)L0 :(11.5)* 18.628 ;(18.628 27.942)m，取 23m。则主厂房的长度：L = nL0 + L安 +AL = 4义 18.6 + 23 + 4 = 101.512m。二主厂房宽度的确定B = B + BB 一主厂房的净宽；Bs 上游侧宽度；Bx 一下游侧宽度1水下部分净宽的确定上游侧宽度：B = 3.55 +1 + 2.516 + 4 = 11.066m下游侧宽度：B3.55 +1.0 + 4.638 +1.5 = 10.688m主厂房净宽：B = B + B = 21.754m2