水电站课程AB设计方案.docx

水电站课程设计1设计题目水电站厂房布置设计2 .设计目的深入巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生独立思索、分析问题及运用理论知识处理实际问题的能力，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阐明书MJ能力。通过该课程设计使学生初步掌握水电站厂房设计B¾内容、环节和措施。3 .设计内容根据所学知识，指导学生完毕水电站的设计。详细指导内容为：(1)机组选型选择水轮机、发电机的型式和尺寸，确定其重要参数；蜗壳及尾水管设计。包括确定蜗壳型式、包角及进口尺寸，绘制蜗壳单线图;确定尾水管型式及尺寸。(2)主厂房轮廓尺寸确定确定主厂房长、宽、高的轮廓尺寸；进行主厂房内部布置设计。4 .设计资料某水利枢纽工程，具有防洪、浇灌、发电、养殖和旅游等功能。水电站厂房为坝后式，通过水能计算确定该水电站装机容量为10000KW,两台机组，发电机效率为O.95,水轮机容许吸出高度度HS不不大于T.Om；厂房所在处平均海拔高程为440.OOm01 .水位经多水位方案比较，最终采用正常蓄水位为470.OOnb死水位为459.OOnb距厂房下游IOOm处水位-流量关系见下表：表下游水位-流量关系表流量Q(m)510152030406080水位Z(m)430.80430.95431.06431.16431.35431.50431.75431.952 .机组供水方式单元供水3 .水头该水电站水头范围FU=39.00m,Hmin=28.OOm,加权平均水头H433.00m。5 .设计成果（1）手写和打印设计计算阐明书各1份阐明书内容应包括设计原始资料、设计原理和构思以及各部型式和尺寸，论述清晰，阐明设计原则和根据，字迹工整、文句畅通，计算书应列出使用公式和参数，并附有计算简图。（2） CAD绘制设计图纸2张（3号图纸）内容包括主厂房横剖面图，蜗壳平面图各1张。规定图纸尺寸、规格、线条、字体都要参照国家制图原则。第一章水轮机选型计算第一节水轮机型号日勺选择根据水电站B¾工作水头范围，在反击式水轮机系列型谱表中查得H1240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。第二节水轮机重要参数计算第三节H1240型水轮机方案重要参数计1转轮直径的）计算D=IW,9.8i1,2nNr=5263AW;Hr=31.35/?;式中Q；=12401S=I.24加s（由附表1查得）。同步在附表1中查得水轮机模型在限制工况下I为效率n卜=9°4%,由此可初步假定水轮机在该工况0效率为92%。将以上各值代入上式得=1.64，"9.81×1.24×31.35v2×0.925263选用与之靠近而偏大0原则直径R=182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B¾nv=92.0%,模型转轮直径DW=O46m,则原型水轮机的最高效率丹皿、可依(3-23)式计算，即Max=1一(1一n"优降=1-(1-0924砰=93.9%VeV1.0考虑到制造工艺水平的状况取=1%；由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管B¾型式与模型基本相似，故认为江二°,则效率修正值画为：=nma-wma-.=0.939-0.92-().01=0.(X)9由此求得水轮机在限制工况的效率为:=+=0.904+0,009=0.913%(与本来假定0数值靠近，不再校正)3转速的计算%oj"”I)=式中77IO=721O,必72I0由附表1查得在最优工况下的鼠”=72"min,同步由于=fc-1=-1=000°3因此；可忽视不计，则以；)=72代入上式得:士竺"230"min1.8选用与之靠近而偏大的原则同步转速=250”min4工作范围的验算在选定卧JR=I&、"=250"nin时状况下，水轮机的Q：心和多种特性水头下对应的；值分别为：Q1maxNr52639.81Di2H29.81×1.82×31.353/2×0.913=1.03<1.2W5则水轮机B最大引用流量QmaX为：QM=Q；maMK=1.03×1.82×3135=18.63/S对;值：在设计水头”，=3135m时=80.37rminnD_250×1.8731.35在最大水头"max=39.Om时1minnDx250×1.8=72.06rmin在最大水头“min=280m时250×1.8"1maxnDiK=85.04min在H1240型水轮机0模型综合特性曲线图上，分别画出Qi'=1（So1/s、nm=72.06rmin和wc=85Min的直线，如图所示。可以看出这些直线所标出的水轮机相似工作范围（阴影部分）基本包括了高效率区，因此对所选定的直径A=18,"=25°”min是合理时,但还须和其他方案作比较。5水轮机吸出高乩的计算由水轮机B¾设计工况(*"837,0'max=1O3O)在图上可查得对应时气蚀系数=0.195；由设计水头乩=31.35%在图2-16上查得A=0.04,则可求得水轮机时吸出高为：440=10.0-(+0)”=10.0-(0.195+0.04)×31.35=2.m>1mx900900第四节ZZ440型水轮机方案重要参数日勺计算1转轮直径A的计算DV'V9.8IQ：%,式中N、"，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0=165O1s,同步还查得气蚀系数。=0.72。但在容许高程WJ=Tm时，则对应B¾装置气蚀系数/为：10.0-/J10.0-+1。=9000.038=2Q00.038=0.30<0.72'H31.35因此，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工况点(川。="5、°=°30)查得为820Zs0同步亦可查该工况点上=89%,由此可初步假定水轮机的效率为91.5%0将以上各值代入上式，便可求得:D=2.03652639.81×0.82×31.35v2×0.915选用与之靠近而偏大0¾原则直径R=2z2效率修正值的计算对轴流转浆式水轮机，叶片在不一样转角时的最大效率n2可用(3-24)式计算，即久必z71=1-(1-111jw)3+已知。也=0.46加、"m=3.5机、D1=4.5n.Hr.=31.5m,代入上式，则得:max=1-U-%W=10.719(1)叶片在不一样转角°时的外Hmax值可自图3-10查得，由此便可应用上式求得对应于该8角时的水轮机最高效率%max,并将计算成果列于表4-8o表4-8叶片转角贝。)-10-50+5+10+15加ma(%)84.988.088.888.387.286.0na(%)90.192.192.692.391.690.8omax一max(%)5.24.13.84.04.44.8¾(%)4.23.12.83.03.43.8当选用制造工艺影响0效率修正值0=1%和考虑异形部件H¾影响时，便可计算得不一样8角时效率修正值为：的二%maF眼ma-1%将A%J计算成果亦同步列入表4-8中。由附表2查得在最优工况下模型B¾最高效率MmaX=89%,由于最优工况很靠近于0=0。的等转角线，故采用效率修正值%=2.6%,这样便可得出原型水轮机0¾最高效率/为：uwi=0.89+().026=().916=91.6%已知在限制工况(K=1/Q；=124。)模型的效率为：力/=86%,而改点处在+0。与+5。两等角线之间，用内插法可求得该点的效率修正值为底=2.68%,由此可求得水轮机在限制工况下的效率为：=0.86+0.0268=0.9168=91.68%与本来假定的效率91.5%很靠近，不在校正3转速的)计算对二田J-1仕"一1=（）（）J5<0（）3由于MwNFV0.89因此不考虑脸日勺修正，由此求得水轮机B转速为:味阮11533.n=333.3IrZminI2选用与之靠近而偏大0¾原则同步转速=15/min。4工作范围的验算在选定0¾R=2"、"=333.3rmin的状况下，水轮机的Qkx和多种特性水头下对应的；值分别为:CmaX=52639.81×22×31.35v2×0.9168=0.82s则水轮机的最大引用流量QmaX为：QmaX=Q；mQ；匹=0.82×22×3135=18.37/5对;值：在设计水头4=31.35加时nDi_333.3x2yHr31.35=119.05rmin在最大水头HmaX=39.0?时wIminnD、_333.3×2=106.74rmin在最小水头”min=28()m时maxnD1333.3×2=125.98rmin在图上，分别画Q；max=8201/s、Kmin=Io674rmin、*ma=12598"min的直线，如图所示。可以看出这些直线所标出B¾水轮机相似工作范围(阴影部分)基本上包括了特性曲线的高效率区。5水轮机吸出高乩的计算在设计工况(K"119°5'Gmax=820)时，由图3_10可查得气蚀系数b=030,由此可求得水轮机B¾吸出高HS为;V440=10.0(+)H=10.0-(0.30+0.04)×31.35=-1.15w<-bn(S900900不满足规定)故最终选用H1240型水轮机。第二章水轮发电机选择计算1发电机重要部分的J尺寸计算w=250rmin,初步选定悬式发电机一机距P磁极对数，12；0一取8-9；Nr90%二5847.78ZW0.95847.782x12=35.5cm二定子铁芯内径C2P2×12CUUCFCDi=X35.5=271.2Cm三定子铁芯长度I=工=1%'CD-ne3×10-6×271.22×250Sf一发电机额定容量；巴一水轮机额定转速;D一定子内径，；C一计算系数，取为3x10-6。（空冷）四定子铁芯外径ne=25()rZnin>166.7rnin,Da=Di+=271.2+35.5=306.7CmD2712才而无r°8°<°°35,故采用悬式。第二节外形尺寸估算一平面尺寸估算1定子机座外径214<ne=250r/min<3OOr/minD1=1.2Da=1.20x306.7=368.04CTW2风罩内经&Sf=5847.78ZW<20(XX)kW,D2=D1+2h=368.04+200=568Mcm3转子外径2D3=Di-2=271.2-0=27