水輪機選型設計計算書

1、河海大學熱動2001級畢業(yè)設計計算書 孫偉華第一章 水輪機的選型設計第一節(jié) 水輪機型號選定一水輪機型式的選擇根據(jù)原始資料，該水電站的水頭范圍為65-84.5m，查水電站機電設計手冊水力機械表1-4適合此水頭范圍水輪機的類型有斜流式和混流式。又根據(jù)混流式水輪機的優(yōu)點：（1） 比轉速范圍廣，適用水頭范圍廣；、（2） 結構簡單，價格低；（3） 裝有尾水管，可減少轉輪出口水流損失；因此，選擇混流式水輪機。二比轉速的選擇水輪機的設計水頭估算為適合此水頭范圍的有hl260/d74和hl240/d41. 根據(jù)本電站水頭變化范圍(h=64-85m)查水電站機電設計手冊水力機械表1-4三單機容量臺數(shù)單機容量（萬

2、千瓦）216332/3 4856.4第二節(jié) 原型水輪機主要參數(shù)的選擇根據(jù)電站建成后,在電力系統(tǒng)的作用和供電方式,初步擬定為2臺,3臺,4臺,5臺,四種方案進行比較。首先進行hl260/d74水輪機的選擇一二臺1、計算轉輪直徑 水輪機額定出力： 上式中： -發(fā)電機效率,取0.98 -機組的單機容量（kw） 由型譜可知，與出力限制線交點的單位流量為設計工況點單位流量，則q11r=1.247m3/s,對應的模型效率m=894%，暫取效率修正值 =0.03，=0.894+0.03=0.924。模型最高效率為924%。按我國規(guī)定的轉輪直徑系列（見水輪機課本），計算值處于標準值4.5m和5m之間，且接近5

3、m，暫取d1=5.0m。2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.955-0.924=0.031=m+=0.894+0.031=0.9253、 同步轉速的選擇 此值介于125r/min和136.4 r/min之間，且接近136.4r/min，所以取n=136.4r/min。4、 水輪機設計流量qr的計算 qr=1.247××=260.5/s5、 飛逸轉速的計算 =150.4×=276.5r/min6、計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 二三臺 1、計算轉輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.8m和4.1m之間，且接近4.1m

4、，暫取d1=4.1m。2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.954-0.924=0.03=m+=0.894+0.03=0.9243、同步轉速的選擇 此值介于150r/min和166.7r/min之間，且接近166.7r/min，所以取n=166.7r/min。4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.247××=175.1/s5、飛逸轉速的計算 =150.4×=337.2r/min6、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.22/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 三四臺1、計算轉輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.3m和3.8m之間

5、，故取標準值=3.3m, =3.8m當=3.3m時2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.951-0.924=0.027=m+=0.894+0.027=0.9213、同步轉速的選擇 此值介于187.5r/min和214.3r/min之間，=187.5r/min, =214.3r/min當=187.5r/min時，4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.247××=113.5/s5、飛逸轉速的計算 =150.4×=419.0r/min6、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.42/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=214.3r/min時，

6、最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=3.8m時2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.953-0.924=0.029=m+=0.894+0.029=0.9233、同步轉速的選擇 此值介于166.7r/min和187.5r/min之間，=166.7r/min, =187.5r/min當=166.7r/min時，4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.247××=150.4/s5、飛逸轉速的計算 =150.4×=363.8r/min6、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.07/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=187.5r/m

7、in時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 四五臺 1、計算轉輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.0m和3.3m之間，故取標準值=3.0m, =3.3m當=3.0m時2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.951-0.924=0.027=m+=0.894+0.027=0.9213、同步轉速的選擇 此值介于214.3r/min和250r/min之間，=214.3r/min, =250r/min當=214.3r/min時，4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.247××=93.8/s5、飛逸轉速的計算 =150.4×=460.8r/min6、

8、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.37/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=250r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=3.3m時2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.951-0.924=0.027=m+=0.894+0.027=0.9213、同步轉速的選擇 此值介于187.5r/min和214.3r/min之間，=187.5r/min, =214.3r/min當=187.5r/min時，4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.247××=113.5/s5、飛逸轉速的計算 =150.4×=419.0r/min

9、6、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.13/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=214.3r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當根據(jù)水頭范圍選擇：hl240/d41時，n11=77r/min,一二臺1、計算轉輪直徑 水輪機額定出力： 由型譜可知，與出力限制線交點的單位流量為設計工況點單位流量，則q11r=1.123m3/s,對應的模型效率m=87.6%，暫取效率修正值 =0.03，=0.876+0.03=0.906。模型最高效率為924%。計算值處于標準值5.0m和5.5m之間，取d1=5.0m, d1=5.5m。當d1=5.0時2、計算原型水輪機

10、的效率 =max-m0=0.945-0.906=0.039=m+=0.76+0.039=0.9153、同步轉速的選擇 此值介于125r/min和136.4 r/min之間，取n=125.0r/min，n=136.4r/min。當n=125.0r/min4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.123××=234.6/s5、飛逸轉速的計算 =146.7×=269.7r/min設計工況的單位流量=1.25/s6、計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當n=136.4時計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當d1=5.5

11、時2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.946-0.906=0.04=m+=0.76+0.04=0.9163、同步轉速的選擇 此值介于115.4r/min和120.0 r/min之間，取n=115.4r/min，n=120.0r/min。當n=115.4r/min4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.123××=283.8/s5、飛逸轉速的計算 =146.7×=245.2r/min設計工況的單位流量=1.03/s6、計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當n=125.0r/min時計算水輪機的運行范圍最大水頭、平均水頭和最小水頭

12、對應的單位轉速 二三臺 1、計算轉輪直徑水輪機額定出力： 計算值處于標準值4.1m和4.5m之間，暫取d1=4.1m, d1=4.5m。當d1=4.1m時2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.943-0.906=0.037=m+=0.876+0.037=0.9133、同步轉速的選擇 此值介于150r/min和166.7r/min之間，取n=150r/min，n=166.7r/min。當n=150r/min時4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.123××=157.7./s5、飛逸轉速的計算 =146.7×328.9r/min6、計算水輪機的運行范圍設計工

13、況的單位流量=1.24/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=166.7r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當d1=4.5m時2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.944-0.906=0.038=m+=0.876+0.038=0.9143、同步轉速的選擇 此值介于136.4r/min和150r/min之間，取n=150r/min4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.123××=190.0./s5、飛逸轉速的計算 =146.7×=299.7r/min6、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.03/s最大水頭、平均水頭

14、和最小水頭對應的單位轉速 三四臺1、計算轉輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.3m和3.8m之間，故取標準值=3.8m 2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.942-0.906=0.036=m+=0.876+0.036=0.9123、同步轉速的選擇 此值介于166.7r/min和187.5r/min之間，=166.7r/min, =187.5r/min當=166.7r/min時，水輪機設計流量qr的計算 qr=1.123××=135.5/s飛逸轉速的計算 =146.7×=354.9r/min4、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.08/s

15、最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=187.5r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 四五臺 1、計算轉輪直徑 水輪機額定出力： 計算值處于標準值3.3m和3.8m之間，故取標準值=3.3m 2、計算原型水輪機的效率 =max-m0=0.940-0.906=0.034=m+=0.876+0.034=0.9103、同步轉速的選擇 此值介于187.5r/min和214.3r/min之間，=187.5r/min, =214.3r/min當=187.5r/min時，4、水輪機設計流量qr的計算 qr=1.123××=102.2/s5、飛逸轉速的計算 =

16、146.7×=408.6r/min6、計算水輪機的運行范圍設計工況的單位流量=1.15/s最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 當=214.3r/min時，最大水頭、平均水頭和最小水頭對應的單位轉速 七各方案列表如下(hl260/d74)臺數(shù)直徑轉速25.0136.484.679.274.234.1166.784.879.774.343.3187.576.772.267.3214.387.882.576.93.8166.778.673.968.9187.588.483.177.553.0214.379.775.069.925093.087.581.63.3187.576.772

17、.267.3214.387.782.576.9各方案列表如下(hl240/d41)臺數(shù)直徑轉速25.012577.572.968.0136.484.679.674.25.5115.478.774.069.012585.380.274.834.115076.371.766.9166.784.879.774.44.515083.778.773.443.8166.778.673.968.9187.588.483.177.553.3187.576.772.267.3214.387.782.576.9第三節(jié) 較優(yōu)方案選擇說明：a、在最小水頭下，水輪機不能發(fā)出額定出力，此時水輪機受到出力限制線的限制，所以

18、不需要試算最小水頭下的q11 b、在最大水頭和平均水頭下的q11值，所用的原型水輪機效率計算出來的q11。但是q11和此水頭對應的n11的交點的模型水輪機效率加上修正值并不一定等于，這就需要試算。 c、在平均水頭下，有些方案的q11偏大，無法從特征曲線上找到。設計工況單位流量： 試算法作發(fā)電機出力限制線，并換算到水輪機運轉綜合特性曲線上，同時也返算出設計水頭。由q11t=pr/9.81d12h1.5=c，假定一個t，由此公式計算出一個q11,再由q11和對應水頭的n11在圖上找到一點，并查出此點的m,將此m轉換成原型效率t（按限制工況點效率誤差計），將t代入公式計算，重復前面的過程，直到兩次單

19、位流量相差值小于5%就認為可以了。 按上述方法求出發(fā)電機出力限制線并換算到水輪機運轉綜合特性曲線上。發(fā)電機出力限制線與水輪機出力限制線的交點，通過交點的值反求設計水頭的值。一、試算各方案列表如下：hl260/d74方案平均水頭=73.5m最高水頭=84.5m0.9241.100.9050.9160.9241.10.8980.9150.8181.4350.9051.0550.811.450.921.040.9080.9760.8720.8250.8920.9930.8640.830.831.370.9151.010.8551.330.9041.020.9081.0370.8780.8690.92

20、21.0220.8820.866hl240/d41方案平均水頭=73.5m最高水頭=84.5m0.8211.2280.9150.8980.8421.1990.900.9130.9140.9150.8780.7720.9080.9210.8720.7770.8221.2190.9020.9050.8481.1840.9120.8950.9120.9150.8780.770.9140.9620.8920.7990.9060.9710.8820.8080.8701.0730.8920.8500.9041.0340.8820.859二、初選較優(yōu)方案根據(jù)前面擬定的各方案的工作范圍是否包含高效區(qū)，或者包含

21、高效區(qū)的面積大??；發(fā)電機出力限制線是否靠近水輪機出力限制線；設計水頭與平均水頭是否接近，平均水頭對應的單位轉速是否接近最優(yōu)工況下的單位轉速等原則來初選較優(yōu)方案。所列較優(yōu)方案如下：方案臺數(shù)水輪機型號容量（萬千瓦）直徑（m）轉速(r/min)4hl26083.3187.55hl2606.43.0214.32hl2401651253hl24032/34.1150三、反算設計水頭 方案i： 方案ii： 方案iii： 方案: 第四節(jié) 技術經(jīng)濟指標計算一動能經(jīng)濟指標根據(jù)運轉特性曲線，求各方案的平均效率1繪制轉輪運轉綜合特性曲線 等效率曲線的繪制：a 在水輪機工作水頭范圍（hminhmax）內取4個水頭值，

22、計算各水頭對應的單位轉速n11，以各n11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點，根據(jù)交點處的q11和m計算出原型水輪機的效率和出力p具體結果見附表3。然后對每個水頭值作等效率曲線。b 在曲線=f（p）上過某效率值水平線與曲線相交，記下各點p，h值。c 將各點的h、p值繪在坐標圖上，將各點連成光滑曲線，即為某的效率值。d 繪制出力限制線。在hrhmax之間，是一條p=pr的直線。在hminhr之間出力限制線一般由模型綜合特性曲線的95%出力限制線換算而得。各方案的曲線見下圖：2根據(jù)所繪制的運轉特性曲線計算各方案的平均效率利用面積法求各方案的平均效率式中1、2為特性曲線上相鄰

23、等效率線上的效率值，a為兩相鄰效率線之間的面積。具體結果見下表：方案i水輪機平均效率91.8658%91.0863%90.84135%91.17202%二機電設備投資和耗鋼量（一）、水力機械部分a 、水輪機由前選型計算可知選擇水輪機為hl260/d74轉輪直徑查水利機械p139圖2-55,估算各種方案的水輪機的重量:方案,hl260/d74, z=4臺,d1=3.3m,g=210t,總重2104=840t,總價840×2.5=2100萬元；方案, hl260/d74,z=5臺,d1=3.0m,g=160t,總重160×5=800t,總價800×2.5=2000萬元

24、； 方案,hl240/d41,z=2臺,d1=5.0m,g=570t,總重570×2=1140t,總價1140×2.5=2850萬元；方案,hl240/d41,z=3臺,d1=4.1m,g=345t,總重345×3=1035t,總價1035×2.5=2587.5萬元；b.調速器按一臺80萬元來考慮，故各方案總價估算如下：方案 總價80×4=320萬元方案 總價80×5=400萬元方案 總價80×2=160萬元方案 總價80×3=240萬元c、 起重設備起重機的重量由跨度和轉子重量(查<水力機械>表7-1

25、7),然后乘以單價得到投資。數(shù)據(jù)及計算過程如下：方案 跨度:3.3×4.5=14.85m,起重機重:165t,投資165×1.2=198萬元； 方案 跨度:3.0×4.5=13.5m,起重機重:140t,投資：140×1.2=168萬元; 方案 跨度:5.0×4.5=22.5m,起重機重:305t,投資：305×1.2=366萬元; 方案 跨度:4.1×4.5=18.45m,起重機重:208t,投資:208×1.2=249.6萬元;d、 輔助設備部分輔助設備投資=k%×（水輪機+調速器）查原始資料匯編59

26、頁可得各方案的k值：估算分別為：方案 pg=8萬kw k=3.99% 總價為：3.99%×（2100+320）=96.56萬元方案 pg=6.4萬kw k=4.35%總價為：4.35%×（2000+400）=100.4萬元方案 pg=16萬kw k=2.9%總價為：2.9%×（2850+160）=87.29萬元 方案 pg=32/3萬kw k=3.5%總價為：3.5%×（2587.5+240）=98.96萬元e 、設備安裝運行費安裝設備運輸費=%×設備總價查原始資料匯編可得各方案的值，分別為：8 %，9.2 %，7.7 %， 7.9%故有：方案

27、： 總價為：8%×（2100+320+198+96.56）=214.45萬元方案： 總價為：9.2%×（2000+400+168+100.4）=245.45萬元方案： 總價為7.7%×（2850+160+366+87.29）=266.67萬元方案 總價為7.9%×（2584.5+240+249.6+98.96）=250.91萬元（二）、電氣部分a 、水輪發(fā)電機查 電氣一次p183 （t）計算，上式中： kg-估算系數(shù)，懸式機組范圍為810，傘式機組79； nn-容量（kva）.當發(fā)電機額定轉速大于150r/min時，采用懸式機組kg =9。所選方案發(fā)電機

28、額定轉速均大于150r/min時，采用懸式機組，取kg =9估算各方案發(fā)電機的重量：方案nn=187.5r/min,pr=80000kw，則： 總重：g總=4gf=3×568.45=2273.8t轉子重:/2=284.23(t)總價為2273.8×36821.35(萬元)方案 nn =214.3r/min,pr=64000kw，則： 總重：g總=5gf=5×448.1=2240.64t轉子重:/2=224.1(t)總價為2240.64×36721.9(萬元)方案 nn =125r/min,pr=160000 kw，則： 總重：g總=2gf=2×

29、1030.92=2061.84 t轉子重:/2=515.5(t)總價為2061.84×36306.21(萬元) 方案nn =150r/min,pr=320000/3 kw，則： 總重：g總=2gf=2×710.29=2130.87t轉子重:/2=355.15(t)總價為2130.87×36392.6(萬元)b、變壓器 查電氣一次p217頁可得： 方案 z=4臺 總重：100×4=400t 總價為：400×4=1600萬元方案 z=5臺 總重：90×5=450t 總價為：450×4=1800萬元方案 z=2臺 總重：140&#

30、215;2=280t 總價為：280×4=1120萬元方案 z=3臺 總重：117×3=351t 總價為：351×4=1404萬元c、 開關設備在初步設計時開關單價按100萬元/臺計算，每臺機組設有1臺開關，由此計算各方案開關設備投資如下：方案 總價100×4=400（萬元）方案 總價100×5=500（萬元）方案 總價100×2=200（萬元）方案 總價100×3=300（萬元）d、 電氣自動化設備根據(jù)設計任務書p2所述，估算時以發(fā)電機、變壓器和開關設備總價的10%計算。計算結果如下：方案 總價為：10%×（68

31、21.35+1600400） =882.1萬元方案 總價為：10%×（6721.9+1800+500）=902.2萬元方案 總價為：10%×（6306.21+1120+200）=762.62萬元方案 總價為：10%×（6392.6+1404+600）=809.66萬元e、電氣部分運輸費 根據(jù)設計任務書p2所述，估算時以發(fā)電機、變壓器。開關設備總價和電氣自動化設備的%計算方案 總價為：8%×（6821.35+1600+400+882.1） =776.276萬元方案 總價為：8.2%×（6721.9+1800+500+902.2）=813.776萬

32、元方案 總價為：7.7%×（6306.21+1120+200+762.62）=645.94萬元方案 總價為：7.9%×（6392.6+1404+300+809.66）=703.59萬元第五節(jié) 最優(yōu)方案選擇一、水力機械投資估算表方案水輪機單重（噸/臺）210160570345水輪機總重（噸）84080011401035水輪機單價（萬元/噸）2.52.52.52.5水輪機總價（萬元）2100200028502587.5調速器單價（萬元/臺）80808080調速器總價（萬元）320400160240起重機重量（噸）165140305208起重機單價（萬元/噸）1.21.21.21

33、.2起重機總價（萬元）198168366249.6變壓器重量(噸)400450280351輔助設備投資（萬元）96.56100.487.2998.96安裝運輸費（萬元）214.45245.49266.67250.41總投資（萬元）29292913.93729.963426.97總耗鋼量（噸）1405139017851648單位千瓦投資（元/千瓦）91.5391.06116.56107.09千瓦耗鋼量（公斤/千瓦）4.3914.3435.5785.15二、電氣部分投資估算表方案發(fā)電機單重 （噸/臺）568.45448.11030.92710.29發(fā)電機總重（噸）2273.82240.642061

34、.842130.87 發(fā)電機單價（萬元/噸）3333發(fā)電機總價（萬元）6821.356721.96306.216392.6變壓器、開關總價（萬元）2000230013201704自動化設備總價（萬元）882.1902.2762.62809.66設備安裝運輸費（萬元）776.273813.776645.94706.59總投資（萬元）9703.4510737.889034.779609.85單位千瓦投資（元/千瓦）303.23335.56282.34300.31三、方案總表項目最大水頭hmax(m)84.584.584.584.5最小水頭hmin(m)64646464平均水頭hp(m)73.573

35、.573.573.5裝機容量ny(萬kw)32323232水輪機型號hl260hl260hl240hl240單機容量n(萬kw)86.41632/3機組臺數(shù)4523轉輪直徑d1(m)3.33.05.04.1機組轉速(r/min)187.5214.3125150計算水頭hr(m)73.0172.3975.174水輪機最高效率95%95%94.9%94%水輪機平均效率%91.1720291.086390.8413591.8658模型最高效率時的n1'79797777總投資(萬元)12632.4513651.7812764.7313036.82單位千瓦投資(萬元/萬kw)394.76426.

36、62398.9407.4比較結果方案單位千瓦投資最少,效率較高三、最優(yōu)方案的選擇由以上表可知，方案的投資最小，單位千瓦投資最小，耗鋼量最低，平均效率最高，故采用方案作為最優(yōu)方案。四、最優(yōu)方案吸出高度的計算 設計水頭 設計水頭對應的單位轉速與出力限制線的較點的，則 查原始資料p42得 第六節(jié) 最優(yōu)方案的進出流水道計算一、 轉輪的計算如圖所示，由水電站動力設備設計手冊可查的hl260具體尺寸：d1d2d3d4d5d6b0h1h2h3h41.01.0861.160.7720.4010.120.280.050.2790.5090.3093.33.5843.832.5481.3230.3960.9240

37、.1650.9211.681.02二、蝸殼計算 1、 蝸殼型式、斷面形狀和包角的確定由于本站應用水頭為：6584.5m<140m,故，采用鋼板焊接蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時，采用橢圓形斷面，蝸殼的包角為345度。2、 座環(huán)的確定與金屬連接的座環(huán)有兩種：一種是帶蝶形邊座環(huán)；一種是無蝶形邊座環(huán)。我們采用帶蝶形邊座環(huán)，其錐角為55度。其有關尺寸見下表211：表211名稱da (m)db(m)k(m)r(m)座環(huán)參數(shù)5.24.40.1250.33、 蝸殼參數(shù)計算蝸殼包角 進口斷面流量 進口斷面流速 進口斷面面積 進口斷面半徑 進口斷面中心 上式中 : h=(

38、bo+0.2d)/2 (0.924+0.2*3.3)/2=0.792m =+k=2.287+0.125=2.41m 進口斷面外徑=+=4.55+2.28=6.83 由進口斷面尺寸a求出蝸殼系數(shù)和蝸殼常數(shù) 4、圓斷面計算具體計算見附表5、橢圓斷面的計算 當 <s時，采用橢圓斷面連接計算如下：橢圓半徑與圓同等面積 橢圓斷面長半徑中心距 外徑 列表計算（圓形斷面）斷面號ixiiiri13451.9708372.1013424.6958376.79717823301.9088112.0432814.6338116.67709233151.8456111.9843694.5706116.55497

39、943001.7811281.9245414.5061286.43066852851.7152351.8637254.4402356.30396162701.6477851.8018424.37278565785991.7387974.3035996.04239782401.5074651.6744834.2324655.90694892251.4341231.6087724.1591235.767895102101.3582461.5415174.0832465.624763111951.2794231.4725364.0044235.476959121801.19

40、71131.4016143.9221135.323727131651.110591.3284773.835595.164068橢圓斷面斷面號i2iai1iiiri11501.2557555.1432081.2664661.2528973.7470215.01348721351.125214.5466891.2273291.174683.5877564.81508531200.9914843.9694531.1872391.0936793.424614.61184941050.8541433.4122421.1460661.009343.2570554.403125900.7126562.875

41、9571.1036490.9209043.084444.1880896750.5663572.3617271.059790.8272722.9059563.9657467600.4144131.8710151.0142380.726762.7205833.7348218450.2557721.4058270.9666780.6165282.5270413.493729300.0891730.9691550.9167330.4910292.3237913.2405241015-0.086510.5662080.8640640.3359282.1094522.973516二、 尾水管計算尾水管的計

42、算主要是根據(jù)模型的尾水管（水輪機p206頁）按轉輪的比例同等的放大模型轉輪直徑,原型,d1d3d4hh3h4h5h6l1lb5460480622120047762256931180220701264330034434462843634244462408222315753.5148509064另外，取=12º。第七節(jié) 繪制廠房剖面圖一 水輪發(fā)電機外形尺寸估算(如圖所示)1、 確定主要尺寸（1）極距（cm）和飛逸速度vf的確定查電氣一次p178得： 上式中: p可從水輪機p326查得為16k1為系數(shù)8.310.7，取9.3。 （2）定子鐵芯內徑的確定 （3）定子鐵芯長度lt(cm)的計算

43、 上式中：c-發(fā)電機利用系數(shù)， 見<<水力機械>>p160表3-5取(4) 定子鐵芯外徑 當時,當此處故2、外形尺寸（查 動力設備手冊p179） （一）、平面尺寸估算（1）定子基座外徑 因n=187.5r/min<214r/min故有：（2）風罩內徑 ,因n=187.5r/min<214r/min （3） 轉子直徑 ,為單邊空氣間隙,初步估算時查忽略不計,即（4）下機架最大跨度 因則：查表水力機械表3-6 時 （5）軸承外徑 查水力機械表3-7 故有：推力軸承外徑 （二） 軸向尺寸（1）定子機座高度 因n=187.5r/min<214r/min故有：（

44、2）上機架高度 懸式承載機架重，故有： （3）推力軸承高度 （4）下機架高度 懸式承載機架重，故有：（5）定子機架支撐面到下機架支撐面到擋風板距離（6）下機架支撐面到大軸法蘭距離 （7）發(fā)電機總高度h （8）發(fā)電機大軸高度 考慮采用可控硅裝置，不用勵磁機，故取大軸長7.8m（9）發(fā)電機大軸直徑確定查水力機械得：（kg·cm）由m查水力機械p356頁，得，發(fā)電機大軸直徑為： 發(fā)電機軸徑 二、 廠房各高程的確定1 、確定安裝高程 2 、 尾水管底板高程 3 、水輪機層高程確定 蝸殼進口斷面半徑 -金屬蝸殼取1m4 、 發(fā)電機層高程發(fā)電機層高程大于萬年一遇洪水位。5 、 軌頂高程 式中吊運

45、設備時需跨越的固定設備或建筑物的高度，取0m吊運部件與固定物之間的垂直安全距離,取0.5m 起吊設備的高度（發(fā)電機主軸高度）7.28m 吊車主鉤至軌頂?shù)淖钚【嚯x，取2.21m6、 房頂高程 三、 廠房寬度的確定無主閥，所以綜合考慮上、下部快體來計算廠房寬度。1、上部快體1）、上游側寬度的確定 為上游輔助通道的寬度（1.2m）和其他設備安放的寬度（1.5m）之和發(fā)電機風罩壁厚，一般取0.3-0.4m;-發(fā)電機風罩內徑2）、下游側寬度的確定為主通道的寬度，取2、下部快體1）、上游側寬度的確定 2）、下游側寬度的確定主廠房總寬按上部快體來確定結合橋吊的標稱跨度，可取橋吊跨度為22m。水力機械p334

46、四、廠房長度1、機組段長度由蝸殼、尾水管、發(fā)電機等設備在垂直水流方向上的尺寸決定，同時還應考慮機組附屬設備及主要通道、吊物孔的布置及所需尺寸。機組段長度可按下式計算：蝸殼層 尾水管層 發(fā)電機層 式中：3為發(fā)電機保護層厚度，3 =0.4m.l取最大尺寸即蝸殼方向上的長度2、端機組斷長度主廠房的長度為3、安裝場長度 可以按檢修一臺機組的長度考慮，取取廠房總長度為99m第二章 調節(jié)保證計算及調速設備的選擇電站在運行過程中，常會由于各種事故，機組突然與系統(tǒng)解列，從而造成甩負荷。在甩負荷時，由于導葉迅速關閉，水輪機的流量會急劇變化，因此在水輪機過水系統(tǒng)內會產(chǎn)生水擊，調節(jié)保證計算就是在初步設計階段計算出上

47、述過程中最大的轉速上升及最大的壓力上升值。調節(jié)保證計算一般應對兩個工況進行，即計算設計水頭和最大水頭甩全負荷的壓力上升和速率上升，并取其大者。調節(jié)計算的標準：(1) 壓力變化計算標準：尾水管的真空度應小于89m.(2) 轉速變化計算標準當機組容量占電力系統(tǒng)運行總容量的比重不大或擔任基荷時，max<55% max為機組甩全部負荷時的轉速升高的允許值。第一節(jié) 設計水頭下甩全負荷一、已知計算參數(shù) 壓力鋼管長約為110m，經(jīng)濟流速為5m/s，設計流量為120.1m3 /s。二、管道特性系數(shù)1 壓力鋼管段2 蝸殼段平均流速取進口斷面平均流速則， 蝸殼只取一半，因為蝸殼并不是全部串聯(lián)在管路中。 尾水管段（1）直錐段： 直錐段平均面積： 平均流速：vb1=q/sb1=120.1/12.449=9.624m/s幾何長度