小河溝水電站水力機械及廠房布置設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目 文山小河溝水電站水力機械及廠房布置設(shè)計（方案四） The design plan descriptions of theTopic ： wenshan small county hydraulic machinery and hydropower station building layout design (scheme 4)Name :Study no:professional ：thermal energy and power engineering (water)faculty adviser：摘要 本設(shè)計主要是針對引水式水電站的工程基本特性、電站和水輪機組工作條件

2、，對文山小河溝水電站進行主機與輔機的初步設(shè)計。主要內(nèi)容包括三個方面，分別是水輪發(fā)電機組主要參數(shù)設(shè)計、調(diào)節(jié)保證計算和廠房設(shè)計及設(shè)備選擇。經(jīng)過多方面綜合考慮和科學計算后得到合理的方案安裝4臺HLD74-LJ-240型號的機組，并計算出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最后根據(jù)計算結(jié)果結(jié)合實際經(jīng)驗選擇合理的設(shè)備與其配套。設(shè)計中把計算過程、結(jié)論數(shù)據(jù)表和圖三個方面進行結(jié)合，使內(nèi)容更具有可讀性。關(guān)鍵詞：水輪機 水輪發(fā)電機 廠房Abstract This design is mainly based on the engineering basic characteristics of water diversion power

3、 station, power stations and the working conditions of the turbine units, for the plant to carry on the preliminary design of main and auxiliary machinery. Main content includes three aspects, namely, main parameters design, the regulating guaranteed calculation hydroelectric generating set and plan

4、t design and equipment selection. After many consideration and scientific calculation to get reasonable solution, installed with 4 HLD74 - LJ - 240 type of units, and calculate the corresponding data, according to the calculation results based on the actual experience to choose reasonable equipment

5、with matching. In the design of the calculation process, conclusion data table and graph combination of three aspects, make the content more readable.Key words: water turbine hydro-generator workshop前言畢業(yè)設(shè)計是高等工程教育教學計劃中最后一個環(huán)節(jié)，是實踐性環(huán)節(jié)。它與其它教學環(huán)節(jié)構(gòu)成有機的整體，也是各個教學環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化、補充和檢驗，是將分散、局部的學習內(nèi)容加以綜合、集中、全面、更接近實際地運用，

6、解決一個復(fù)雜的實際工程問題。提高運用所學知識與技能的能力，使知識轉(zhuǎn)化為能力；完成工程師基本訓(xùn)練的最后一個教學環(huán)節(jié)。本設(shè)計的題目是:引水式水電站的初步設(shè)計。水電站主機設(shè)備包括：水輪機和發(fā)電機，合稱水輪發(fā)電機組，作用是使能量進行轉(zhuǎn)化，把水能轉(zhuǎn)換成機械能，最后再把機械能轉(zhuǎn)換成電能；主機和輔助設(shè)備及廠房在建電站初期就必須進行全面、詳細的計算、論證，最終根據(jù)電站實際情況選定最優(yōu)方案，才能開展電站建設(shè)工作，所以對電站進行主機與輔機的初步設(shè)計是必須的，而且是首要的。設(shè)計中根據(jù)任務(wù)書所給的原始資料和指定的方案參數(shù)首先進行水電站主機初步設(shè)計，包括水輪發(fā)電機組選型、調(diào)保計算及調(diào)速設(shè)備選擇，然后進行廠房的計算。本設(shè)

7、計主要分3章對設(shè)計過程進行說明：第一章 水輪發(fā)電機組主要參數(shù)設(shè)計 1）水輪機型式、機組臺數(shù)、水輪機主要參數(shù)的論證確定； 2）水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制； 3）水輪機吸出高度及安裝高程確定； 4）水輪機控制尺寸設(shè)計； 5）水輪發(fā)電機組主要參數(shù)和尺寸設(shè)計。第二章 蝸殼 尾水管 發(fā)動機 計算第三章 調(diào)速設(shè)備選擇及調(diào)節(jié)保證計算 1）調(diào)節(jié)保證計算； 2）調(diào)速器及油壓設(shè)備選擇。第四章 廠房的設(shè)計此外，還附有大量的圖、表加以說明，讓讀者更易看懂，使設(shè)計具有實用性。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc357068773 摘要 PAGEREF _Toc357068773 h

8、- 3 - HYPERLINK l _Toc357068774 前言 PAGEREF _Toc357068774 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068775 第一章 水輪發(fā)電機組的選型設(shè)計 PAGEREF _Toc357068775 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068776 1.1 確定水輪機組型號和裝置型式 PAGEREF _Toc357068776 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068777 已知參數(shù)如上 PAGEREF _Toc357068777 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068778

9、水輪機型號的選擇 PAGEREF _Toc357068778 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068779 1.2.臺數(shù)及直徑的確定 PAGEREF _Toc357068779 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068781 1.3、計算原型水輪機的效率 PAGEREF _Toc357068781 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068782 1.4、同步轉(zhuǎn)速的計算檢驗及選擇 PAGEREF _Toc357068782 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068783 1.5.吸出高度的計算 PAGEREF _T

10、oc357068783 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068784 1.6.最高效率及出力 PAGEREF _Toc357068784 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068785 1.7.機型方案比較 PAGEREF _Toc357068785 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068790 1.8.平均效率的計算 PAGEREF _Toc357068790 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068791 1.9.綜合比較 PAGEREF _Toc357068791 h - 3 - HYPERLINK l

11、_Toc357068792 1.10.最優(yōu)方案的選擇 PAGEREF _Toc357068792 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068793 第二章 蝸殼 尾水管 發(fā)動機 計算 PAGEREF _Toc357068793 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068794 第一節(jié) 蝸殼參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc357068794 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068795 蝸殼各斷面參數(shù)計算 PAGEREF _Toc357068795 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068796 1、圓斷面的計算

12、PAGEREF _Toc357068796 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068797 2、橢圓斷面計算 PAGEREF _Toc357068797 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068798 第二節(jié) 尾水管尺寸參數(shù)的計算 PAGEREF _Toc357068798 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068799 發(fā)電機的設(shè)計 PAGEREF _Toc357068799 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068800 第一節(jié) 水輪發(fā)電機的形式選擇 PAGEREF _Toc357068800 h - 3 -

13、HYPERLINK l _Toc357068801 第二節(jié) 水輪發(fā)電機通風冷卻方式 PAGEREF _Toc357068801 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068802 第三節(jié) 水輪發(fā)電機外形尺寸的估算 PAGEREF _Toc357068802 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068803 1、主要尺寸估算 PAGEREF _Toc357068803 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068804 2、外形平面尺寸估算 PAGEREF _Toc357068804 h - 3 - HYPERLINK l _Toc3570688

14、05 3、外形軸向尺寸計算 PAGEREF _Toc357068805 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068806 第四節(jié) 水輪機和發(fā)電機重量估算 PAGEREF _Toc357068806 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068807 1、水輪機重量估算 PAGEREF _Toc357068807 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068808 2、轉(zhuǎn)輪重量估算 PAGEREF _Toc357068808 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068809 3、發(fā)電機重量估算 PAGEREF _Toc35706

15、8809 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068810 第三章 水輪機調(diào)節(jié)保證計算： PAGEREF _Toc357068810 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068811 3.1 原始資料： PAGEREF _Toc357068811 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068812 3.2 具體計算步驟 PAGEREF _Toc357068812 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068813 （一）調(diào)保計算基本參數(shù)計算 PAGEREF _Toc357068813 h - 3 - HYPERLINK l _

16、Toc357068814 （二）調(diào)節(jié)保證計算表 PAGEREF _Toc357068814 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068817 3.3 調(diào)速設(shè)備的選型 PAGEREF _Toc357068817 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068818 第四章 廠房部分 PAGEREF _Toc357068818 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068819 4.1 工程樞紐組成及布置情況 PAGEREF _Toc357068819 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068820 4.2 基本資料 PAGERE

17、F _Toc357068820 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068821 4.3 電站基本參數(shù) PAGEREF _Toc357068821 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068822 數(shù)據(jù)如前面給出的 PAGEREF _Toc357068822 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068823 4.4 主廠房主要尺寸的確定 PAGEREF _Toc357068823 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068824 4.4.1 廠房長度的確定 PAGEREF _Toc357068824 h - 3 - HYP

18、ERLINK l _Toc357068825 4.4.2 廠房寬度的確定 PAGEREF _Toc357068825 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068826 4.4.3 廠房各層高程的確定 PAGEREF _Toc357068826 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068827 4.5 繪圖 PAGEREF _Toc357068827 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068828 結(jié)論 PAGEREF _Toc357068828 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068829 總結(jié)與體會 PAGEREF

19、 _Toc357068829 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068830 謝辭 PAGEREF _Toc357068830 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068831 參考文獻 PAGEREF _Toc357068831 h - 3 -附錄1 HYPERLINK l _Toc357068832 計算書 PAGEREF _Toc357068832 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068833 第一章 水輪發(fā)電機組的選型設(shè)計 PAGEREF _Toc357068833 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068

20、834 1.1 確定水輪機組型號和裝置型式 PAGEREF _Toc357068834 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068835 已知參數(shù) PAGEREF _Toc357068835 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068836 1.2.臺數(shù)及半徑的確定 PAGEREF _Toc357068836 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068839 1.3、計算原型水輪機的效率 PAGEREF _Toc357068839 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068840 1.4、同步轉(zhuǎn)速的計算檢驗及選擇 PAGE

21、REF _Toc357068840 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068841 1.5.出力計算 PAGEREF _Toc357068841 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068842 1.6.最高效率及出力 PAGEREF _Toc357068842 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068843 1.7.機型方案比較 PAGEREF _Toc357068843 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068844 1.8.平均效率的計算 PAGEREF _Toc357068844 h - 3 - HYPERL

22、INK l _Toc357068845 1.9.綜合比較 PAGEREF _Toc357068845 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068846 1.10.最優(yōu)方案的選擇 PAGEREF _Toc357068846 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068847 第二章 蝸殼 尾水管 發(fā)動機 計算 PAGEREF _Toc357068847 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068848 第一節(jié) 蝸殼參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc357068848 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068849 蝸殼各斷

23、面參數(shù)計算 PAGEREF _Toc357068849 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068850 2、圓斷面的計算 PAGEREF _Toc357068850 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068851 2、橢圓斷面計算 PAGEREF _Toc357068851 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068852 第二節(jié) 尾水管尺寸參數(shù)的計算 PAGEREF _Toc357068852 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068853 發(fā)電機的設(shè)計 PAGEREF _Toc357068853 h - 3 -

24、HYPERLINK l _Toc357068854 第一節(jié) 水輪發(fā)電機的形式選擇 PAGEREF _Toc357068854 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068855 第二節(jié) 水輪發(fā)電機通風冷卻方式 PAGEREF _Toc357068855 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068856 第三節(jié) 水輪發(fā)電機外形尺寸的估算 PAGEREF _Toc357068856 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068857 1、主要尺寸估算 PAGEREF _Toc357068857 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357

25、068858 2、外形平面尺寸估算 PAGEREF _Toc357068858 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068859 3、外形軸向尺寸計算 PAGEREF _Toc357068859 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068860 第四節(jié) 水輪機和發(fā)電機重量估算 PAGEREF _Toc357068860 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068861 1、水輪機重量估算 PAGEREF _Toc357068861 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068862 2、轉(zhuǎn)輪重量估算 PAGEREF _Toc

26、357068862 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068863 3、發(fā)電機重量估算 PAGEREF _Toc357068863 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068864 第三章 水輪機調(diào)節(jié)保證計算： PAGEREF _Toc357068864 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068865 3.1 原始資料 PAGEREF _Toc357068865 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068866 3.2 具體計算步驟 PAGEREF _Toc357068866 h - 3 - HYPERLINK l _

27、Toc357068867 （一）調(diào)保計算基本參數(shù)計算 PAGEREF _Toc357068867 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068868 （二）調(diào)節(jié)保證計算表 PAGEREF _Toc357068868 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068869 第二節(jié) 調(diào)速設(shè)備的選型 PAGEREF _Toc357068869 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068870 第四章 廠房部分 PAGEREF _Toc357068870 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068871 4.1 工程樞紐組成及布置情況 P

28、AGEREF _Toc357068871 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068872 4.2 基本資料 PAGEREF _Toc357068872 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068873 4.3 電站基本參數(shù) PAGEREF _Toc357068873 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068874 數(shù)據(jù)如前面給出的 PAGEREF _Toc357068874 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068875 4.4 主廠房主要尺寸的確定 PAGEREF _Toc357068875 h - 3 - HYP

29、ERLINK l _Toc357068876 4.4.1 廠房長度的確定 PAGEREF _Toc357068876 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068877 4.4.2 廠房寬度的確定 PAGEREF _Toc357068877 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068878 4.4.3 廠房各層高程的確定 PAGEREF _Toc357068878 h - 3 - HYPERLINK l _Toc357068879 4.5 繪圖 PAGEREF _Toc357068879 h - 3 -附錄2 HYPERLINK l _Toc357068832

30、 翻譯 PAGEREF _Toc357068832 h - 3 -附錄3 HYPERLINK l _Toc357068832 附圖 PAGEREF _Toc357068832 h - 3 -計算說明書第一章 水輪發(fā)電機組的選型設(shè)計1.1 確定水輪機組型號和裝置型式已知參數(shù)如上水輪機型號的選擇表1-1 水輪機類型及適用范圍根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，該水電站的水頭范圍為72m100m，查水電站機電設(shè)計手冊水力機械表1-1 如上表。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)混流式水輪機和斜流式水輪機的優(yōu)缺點分析：1,：混流式結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠，效率高，能適應(yīng)很寬的水頭范圍，是目前應(yīng)用最廣泛的水輪機之一

31、。2：斜流式平均效率比混流高，高效區(qū)比混流寬。3：斜流式水輪機適用于水頭變幅大的電站，目前由于制造工藝較復(fù)雜，技術(shù)要求較高，在一定程度上限制了它的推廣和應(yīng)用。（水輪機第三版-）因此：選擇混流式水輪機（立軸）水輪機設(shè)計水頭估算為根據(jù)水輪機第三版附表7：適合水頭范圍有HL220/A248，HL180/A346，HL180/D311 D74 D75,因為A346沒有空化系數(shù)線D311沒有出力限制線所以選擇A248 D74 D75。選定機型最優(yōu)效率空化系數(shù)設(shè)計流量限制工況效率設(shè)計工況效率ns*nsrA248-350.920.1431.150.8790.899229.09240.74D74-350.92

32、70.1521.2470.8940.914247.41261.08D75-350.9250.131.2320.9020.922248.4260.661.2.臺數(shù)及直徑的確定 1臺數(shù)選擇2臺，3臺，4臺,5臺，6臺。據(jù)公式急速所以選擇臺數(shù)為4臺,5臺，6臺。2計算轉(zhuǎn)輪直徑A248模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點知，對應(yīng)的模型效率=92%，暫取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.94。模型最高效率為96%。4臺機 Pg=4.5D1=取 2.5m5臺機Pg=3.6D1=取 2.25m6臺機Pg=3D1=取 2mD74模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點知，對應(yīng)的模型

33、效率=92.7%，暫取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.947。模型最高效率為96%。4臺機 Pg=4.5D1=取 2.4m5臺機Pg=3.6D1=取 2.2m6臺機Pg=3D1=取 1.95mD75模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點知，對應(yīng)的模型效率=92.5%，暫取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.945。模型最高效率為96%。4臺機 Pg=4.5D1=取 2.4m5臺機Pg=3.6D1=取 2.1m6臺機Pg=3D1=取 1.95m1.3、計算原型水輪機的效率 限制工況下水輪機效率為 根據(jù) 算出結(jié)果看是否0.03假如166.7rpm， 2、外形平

34、面尺寸估算a定子機座外徑D1 b. 風冷罩內(nèi)徑D2c.轉(zhuǎn)子外徑D3 D3=Di-2Di其中為單邊空氣間隙，初步估算時可忽略不計d. 下機架最大跨度D4 由Sf=10000kvA52941.18kvA 100000kvA, 所以D4=D5+0.6mD5是水輪機機坑直徑，D=5m,查設(shè)計手冊第162頁表36 取，D5=3.5m. 則D4=3.5+0.6=4.1me.推力軸承外徑D6由發(fā)電機容量Sf=52941.18kvA，查設(shè)計手冊第162頁表37，査取3、外形軸向尺寸計算a. 定子機座高度h1b.上機架高度 c. 推力軸承高度h3 勵磁機高度h4由設(shè)計手冊第163頁表38查得d. 下機架高度h7

35、e. 定子支撐面到下機架支撐面或擋風板的距離h8f. 下機架支撐面到主軸法蘭底面的距離h9按已生產(chǎn)的發(fā)電機統(tǒng)計資料，一般為7001500mm取h9=1200mmg. 轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度h10h.發(fā)電機主軸高度h11h11=(0.70.9)H=0.8HH為發(fā)電機總高度，H=（h1+ h2+h3+h4+h8+h9）h11=(0.70.9)H=0.8Hi. 定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭底面距離h12h12=0.46h1+h10 第四節(jié) 水輪機和發(fā)電機重量估算1、水輪機重量估算根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑D1=2.4m，由設(shè)計手冊第139頁圖2-55估算水輪機總重量 。2、轉(zhuǎn)輪重量估算根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑D1=2.40m，由設(shè)

36、計手冊第140頁圖2-56估算轉(zhuǎn)輪重量。3、發(fā)電機重量估算 由公式 其中，K1為系數(shù)，對傘式取79，取9 發(fā)電機額定容量，52941.18kvA 發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速300r/min得發(fā)電機重量Gf= 283.2t 發(fā)電機轉(zhuǎn)子的重量一般按發(fā)電機總重量的一半取，發(fā)電機飛輪力矩可按設(shè)計手冊（37）式計算GD2= k2Di3.5其中k2經(jīng)驗系數(shù)，可查設(shè)計手冊第164頁按表310，取k2=5.2，發(fā)電機外形尺寸計算結(jié)果見表4-1表4-1 發(fā)電機外形尺寸計算結(jié)果編號名稱符號尺寸1發(fā)電機容量Sf52941.18kvA2發(fā)電機形式懸式3發(fā)電機磁極對數(shù)p10對4磁距71.73cm5定子內(nèi)徑Di456.6cm6定子鐵

37、芯長度t76.95cm7定子鐵芯外徑Da513.98cm8定子機座外徑D1642.475cm9風冷罩內(nèi)徑D2882.475cm10轉(zhuǎn)子外徑D3456.6cm11下機架最大跨度D44.1m12水輪機機坑直徑D53500mm13推力軸承外徑D63300mm14定子機座高度h1220.41cm15上機架高度h2114.15cm16推力軸承高度h32000mm17下機架高度h754.792cm18定子支撐面到下機架支撐面或擋風板的距離h868.49mm19下機架支撐面到主軸法蘭底面的距離h91200mm20轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度h10136.95cm21發(fā)電機主軸高度h11770.44cm22定子鐵芯水平中

38、心線至主軸法蘭底面距離h12138.34cm23發(fā)電機總重量Gf100t24發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量G轉(zhuǎn)191.6t25發(fā)電機飛輪力矩GD2226水輪機總重量Gs283.2t27水輪機轉(zhuǎn)輪重量G110t第三章 水輪機調(diào)節(jié)保證計算：3.1 原始資料：1、水電站水頭：Hmax=100m Hr=81m Hmin=72m2、水輪機基本參數(shù)：水輪機HL220； 額定出力Pr=46.875kw;額定轉(zhuǎn)速：nr=300r/min； 飛逸轉(zhuǎn)速：nR=626.67r/min；設(shè)計水頭下流量Qr=65.83m2/s 進口斷面流量Q0=63.09m3/s吸出高度Hs= -3.4m 水輪機效率=91.73 3、發(fā)電機的基本參數(shù)

39、：發(fā)電機飛輪力矩：GD224、引水系統(tǒng)數(shù)據(jù)：壓力鋼管到電站廠房長108.2m，直徑D=2.9m。3.2 具體計算步驟 （一）調(diào)保計算基本參數(shù)計算計算Hmax和Hr工況下發(fā)出額定出力Nr時的流量： 計算：Hmax： Hr：Nr水輪機實際額定出力、Hr實際設(shè)計水頭（水輪機運轉(zhuǎn)綜合特性曲線上發(fā)電機出力限制線和水輪機出力限制線交點對應(yīng)的水頭）T水輪機在設(shè)計工況時的效率。確定壓力鋼管直徑經(jīng)濟流速一般為3-5m/s，取=4. Z為電站裝機臺數(shù)。3.在Hr和Hmax下壓力鋼管的流速為： 計算 Hr： Hmax 壓力引水鋼管的設(shè)計水頭下L=179.56LTiVTi=888.288最大水頭下L=179.56LT

40、iVTi=735.23蝸殼 尾水管發(fā)動機 取最大的 所以取8.24mL2=L3L4=L2+0.25D2+201r 2r 3r v4r 成等差數(shù)列蝸殼的設(shè)計水頭下L=15.064LCiVCi=113.834最大水頭下L=15.064LCiVCi=92.3尾水管的設(shè)計水頭下L=10.802 =89.83最大水頭下L=10.802 =72.99水流慣性時間常數(shù)： 分別計算Hr和Hmax的TwHr下的+Hmax下的+由，則可分別求得為1.11、 0.92機組慣性時間常數(shù)：水機波速a： 一般a=1000m/s，或由電站給定10.最大水頭下甩負荷時的關(guān)閉時間TSH 設(shè)計水頭下的a0r： 根據(jù)特性曲線查得

41、a0r=46mm，同理取得a0max=38 mm11判斷水及類型,則分別可以求得設(shè)計水頭和最大水頭下的hw分別為3.35；2.76則可知道水擊類型均為末相水擊。（二）調(diào)節(jié)保證計算表設(shè)計水頭下末相水擊max=0.4031091.952=205.426最大水頭下末相水擊max=0.338900.52=205.426由計算結(jié)果：（1）壓力上升值max設(shè)計水頭Hr下：最大為max=0.3912最大水頭Hmax下：最大為max=0.3均滿足壓力上升值max30%50%(2) 尾水管真空度HB設(shè)計水頭Hr下：最大真空度HB=0.618m最大水頭Hmax下：最大真空度HB=-2.39m所以，全部滿足尾水管真

42、空度HB89m的要求（3）轉(zhuǎn)速上升值設(shè)計水頭Hr下：最大轉(zhuǎn)速上升值=0.403最大水頭Hmax下：最大轉(zhuǎn)速上升值=0.338 均滿足轉(zhuǎn)速上升值50%的要求。所以，調(diào)節(jié)保證計算是符合要求的。由以上計算，考慮到計算誤差,選定導(dǎo)葉關(guān)閉時間 =5s。3.3 調(diào)速設(shè)備的選型水輪機調(diào)節(jié)功能的估算A由于A大于75000，屬于大型調(diào)速器，其計算如下：設(shè)計的油壓裝置的額定油壓為4.0mpa。1、接力器的選擇： 目前國內(nèi)生產(chǎn)的油壓裝置，其額定油壓一般為2.5MPa。故取油壓裝置的額定壓力為2.5MPa，采用標準導(dǎo)水機構(gòu)并用兩個單缸接力器操作，每一個接力器直徑為：（m）式中：查水輪機調(diào)節(jié)第259頁表83，導(dǎo)葉采用標

43、準的正曲率導(dǎo)葉，在此取，對照水輪機調(diào)節(jié)第259頁8-4得：導(dǎo)葉接力器系列取dc=250mm。 接力器的最大行程可由經(jīng)驗公式求得： 式中：（出自水輪機第132頁式（521） 雙直缸接力器的總?cè)萘繛椋?2、調(diào)速器的選擇水輪機為混流式水輪機，故調(diào)速器為雙調(diào)節(jié)調(diào)速器。對于本電站來說，因其單機容量較大，選擇電氣液壓調(diào)速器，其調(diào)節(jié)品質(zhì)好，自動化程度高。初步設(shè)計主配壓閥的直徑按如下公式計算：式中：為管路中油的流速，油壓裝置為時，。 查水輪機調(diào)節(jié)第260頁表85，選擇直徑為80mm的調(diào)速器，其型號為：WT-80。3、油壓裝置的選擇 由于目前國內(nèi)生產(chǎn)的油壓裝置，其額定油壓一般為2.5MPa。故取油壓裝置的額定工

44、作油壓為2.5MPa。 對于混流式機組，壓力油槽總?cè)莘e的估算由經(jīng)驗公式。 油壓裝置的形式有：分離式和組合式。前者容量范圍大，適用于大中型水輪機，其壓力油槽與回油槽分開。 按照以上計算參數(shù)和壓力油槽的容積選擇，查水電站機電設(shè)計手冊水力機械第293頁表6-14，選YS-1型號的分離式油壓裝置，其基本參數(shù)見下表所示：壓力油槽油槽容積1螺旋油槽型號LY3.0槽內(nèi)油體積0.35輸油量3油罐重量1185轉(zhuǎn)速2920油罐及裝油重量1500最大工作壓力25回油箱有效容積2.5油泵電動機型號JQ2-52-2油箱內(nèi)油體積1.3電壓油箱重量2030功率13回油箱及裝油重量3200轉(zhuǎn)速2920第四章 廠房部分4.1

45、工程樞紐組成及布置情況 小河溝水電站位于文山洲西南西疇縣蓮花區(qū)，距州城直線距離為28公里。該電站為盤龍河梯級開發(fā)中的第四級。電站系引水式開發(fā)，以發(fā)電為單一目標。電站建成后主要向州電網(wǎng)供電，并在系統(tǒng)中擔任基峰荷及調(diào)相運行任務(wù)。 水電站水溫，水質(zhì)及含沙情況對機組無特殊要求。 4.2 基本資料1、工程發(fā)電效益： 總裝機容量：18MW；裝機臺數(shù)：4臺；單機容量：4.5MW。2、水輪機： 最大工作水頭：100.0m；最小工作水頭：72.0m；設(shè)計水頭84.0m。4.3 電站基本參數(shù) 數(shù)據(jù)如前面給出的4.4 主廠房主要尺寸的確定4.4.1 廠房長度的確定 水電站主廠房的總長度包括機組段長度（機組中心間距）

46、，端機組段的長度和安裝場的長度，并考慮必要的水工結(jié)構(gòu)分縫要求的尺寸。裝有立軸反擊式機組的廠房機組段長度，主要由蝸殼、尾水管、發(fā)電機等設(shè)備在軸方向的尺寸確定，同時還應(yīng)考慮機組附屬設(shè)備及主要通道、吊物孔的布置及其所需尺寸。機組段長度可按下式計算：式中：機組段方向的最大長度；機組段方向的最大長度。1、蝸殼層： 2、尾水管層： 3、發(fā)電機層： 4、端機組段的長度：與安裝場相鄰的端機組段長度和前述的機組段長度相同，而另一端的端機組段長度，除按確定機組段的方法定出長度外，還應(yīng)按起重機吊裝發(fā)電機轉(zhuǎn)子時所需的布置尺寸進行校核。在此，在另一側(cè)的端機組到墻壁間留有的安全距離。5、由以上計算可知，L=L+max+L

47、-max。因此，機組中心距為16.48m。6、安裝場的長度確定：初步設(shè)計時，可用長度系數(shù)（即安裝場長度與機組段長度的比值）來決定安裝場的長度，此系數(shù)值一般可在1.21.8范圍內(nèi)選取。在此取1.5，則安裝場的長度為：L2=1.5L=24.72m綜上，可估算出主廠房的總長度為： L=4L1+L2+2.5+3=93.2m 4.4.2 廠房寬度的確定以機組中心線為界，廠房寬度可分為上游側(cè)寬度和下游側(cè)寬度兩部分，則： 上游側(cè)取，則： 下游側(cè)取，則： 綜上，廠房的總寬度為 ： 參照吊車的標準跨度，取廠房寬度為16m4.4.3 廠房各層高程的確定廠房各層的高程，主要有尾水管底板高程、機組安裝高程、水輪機層地

48、面高程、發(fā)電機層地面高程、吊車軌道頂?shù)母叱?、廠房頂?shù)母叱痰?。機組的安裝高程 對于立軸反擊式機組指的是導(dǎo)葉中心高程 2、尾水管底板的高程： 3、水輪機層地面高程：水輪機層地面高程按蝸殼尺寸和蝸殼上部的混凝土厚度確定。4、發(fā)電機層地面高程：5445hh5、吊車軌頂?shù)母叱蹋?.5 繪圖1、主廠房橫剖面圖，見附圖十五。2、發(fā)電機層平面布置圖，見附圖十六。3、水輪機層平面布置圖，見附圖十七。4、蝸殼與尾水管層平面布置圖，見附圖十八。結(jié)論本設(shè)計通過對初選九個方案進行計算結(jié)果、作圖等綜合比較后，定電站安裝4臺HLD74-LJ-240型的水輪機組為最優(yōu)方案，最高效率為95%，平均效率為92.8%。并對最優(yōu)方案

49、的蝸殼、尾水管、發(fā)電機進行計算選型，蝸殼采用金屬蝸殼，尾水管，水輪發(fā)電機，主閥的型號。在調(diào)速設(shè)備選擇及調(diào)節(jié)保證計算中，調(diào)保在兩個工況下都滿足要求，最終選定導(dǎo)葉關(guān)閉時間為5s，選雙調(diào)節(jié)調(diào)速器，對應(yīng)的調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置選用分離式油壓裝置YZ1。透平油系統(tǒng)設(shè)置在副廠房內(nèi)，主閥的油壓裝置選用分離式油壓裝置。貯油設(shè)備：一個凈油槽，兩個運行油槽，不設(shè)中間油槽、重力加油箱和事故排油池；油凈化設(shè)備：壓力濾油機一臺，真空濾油機一臺，齒輪油泵兩臺。壓縮空氣系統(tǒng)中，油壓裝置的供氣方式采用二級壓力供氣方式，低壓用戶合用空壓機，貯氣罐按各用戶的要求來設(shè)置。機組制動和調(diào)相分別設(shè)置貯氣罐。風動工具和吹掃用氣不設(shè)置貯氣罐，由

50、調(diào)相貯氣罐引出。高壓氣系統(tǒng)空壓機兩臺，工作壓力為4.0；選用貯氣罐一只，額定工作壓力為4.0。低壓氣系統(tǒng)，制動貯氣罐一只，額定工作壓力為0.7。調(diào)相貯氣罐兩只，額定工作壓為0.7。低壓空壓機選用風冷式空壓機兩臺，額定排氣壓力為0.8MPa（絕對壓力）。技術(shù)供水系統(tǒng)以水輪機頂蓋供水作為主供水方式，轉(zhuǎn)輪密封漏水作為機組的技術(shù)供水，從下游抽水的水泵供水方式作為備用水源，采用集中供水方式?？偨Y(jié)與體會這次畢業(yè)設(shè)計讓我深深的體會到學習知識和運用知識是兩件完全不同的事，學習終歸是理論上的東西，只要記一記就行了，而且它是孤立的。而運用呢？它要求要把所有的知識點聯(lián)系起來，并且能夠真正在現(xiàn)實中應(yīng)用，所以運用知識的

51、前提就是讓我們要對單個知識點有深入的理解，并在理解的同時再把其他知識點串聯(lián)進入這個過程中。在設(shè)計的過程中我遇到了很多困難，這些困難的源頭都是沒有對之前的知識點很好的理解，所以我只能在邊進行設(shè)計邊再自己自學相關(guān)的知識點，最終還是完成了設(shè)計。在設(shè)計中，我學到了很多東西，學會了如何查閱資料、如何踏實的做完每一件事等等，學到了只有認真對待生活，生活才會認真對待你。謝辭 這次畢業(yè)設(shè)計首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師張成立老師，在設(shè)計的過程中，他堅持每個星期給我們輔導(dǎo)兩天，并且是認真的輔導(dǎo)，不厭其煩的給我講解每一個困惑，使得我能夠圓滿的完成這次設(shè)計，并且讓我在這次設(shè)計中學到更多的東西，還讓以前的知識點得到鞏固，

52、是他讓我看到了治學應(yīng)該嚴謹、認真、踏實，在此我想他表示深深的謝意。此外我還要感謝大學四年來給我上過課的老師，是你們讓我這四年的時光沒有虛度，讓我不僅學到專業(yè)知識還學到很多做人的道理，謝謝您們每一個人呢，在以后的日子里我會更認真的學習，不讓您們失望。參考文獻1 湖北省水利勘測設(shè)計院主編.小型水電站機電設(shè)計手冊（水力機械）.水利水電出版社，1985.2 轉(zhuǎn)輪模型綜合特性曲線（第一冊）3 轉(zhuǎn)輪模型綜合特性曲線（第二冊）4 劉大凱主編.水輪機3版.北京：中國水利水電出版社，20085 水電站機電設(shè)計手冊（水力機械）6 張成立主編.水利機組輔助設(shè)備及自動化（試用教材）7 沈祖詒主編.水輪機調(diào)節(jié)3版.北京

53、：中國水利水電出版社，20088 Practical Hydraulic Turbine Model，Atsushi Izena,non-Member, Hidemi Kihara,non-Member,ToshikazuShimojo,non-Member,KaiichirouHirayama,non-Member,NobuhikoFurukawa,non-Member,TakahisaKageyama,non-Member,Takashi Goto,non-Member and Chosei Okamura,non-Member9 劉育騏等主編.水力發(fā)電廠水力機組輔助設(shè)備（下冊）（水輪機調(diào)

54、節(jié)）.北京：中國工業(yè)出版社，196210水電站機電設(shè)計手冊編寫組.水電站機電設(shè)計手冊水力機械分冊.北京：水利水電出版社，198311哈爾濱大電機研究所編著.水輪機設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，197612季盛林，劉國柱主編.水輪機.北京:水利電力出版社，198513東北水利水電學校編.水輪機.北京：電力工業(yè)出版社，198014范秀華主編，水力機組輔助設(shè)備，水利水電出版社，198715陳存祖、呂鴻年合編，水力機組輔助設(shè)備，中國水利水電出版社，1995附錄1計算書第一章 水輪發(fā)電機組的選型設(shè)計1.1 確定水輪機組型號和裝置型式已知參數(shù) , , , 萬千瓦，保證出力：萬千瓦，利用小時數(shù)：4000水

55、電站設(shè)計基本參數(shù)最大水頭（米）100設(shè)計水頭Hr(米)84平均是水頭（米）84裝機容量（MW）18最小水頭（米）72年利用小時是（h）4000保證出力（MW）12比轉(zhuǎn)速計算198.22 水輪機型號的選擇表1-1 水輪機類型及適用范圍根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，該水電站的水頭范圍為72m100m，查水電站機電設(shè)計手冊水力機械表1-1 如上表。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)混流式水輪機和斜流式水輪機的優(yōu)缺點分析：1,：混流式結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠，效率高，能適應(yīng)很寬的水頭范圍，是目前應(yīng)用最廣泛的水輪機之一。2：斜流式平均效率比混流高，高效區(qū)比混流寬。3：斜流式水輪機適用于水頭變幅大的電站，目前

56、由于制造工藝較復(fù)雜，技術(shù)要求較高，在一定程度上限制了它的推廣和應(yīng)用。（水輪機第三版-）因此：選擇混流式水輪機（立軸）水輪機設(shè)計水頭估算為根據(jù)水輪機第三版附表7：適合水頭范圍有HL220/A248，HL180/A346，HL180/D311 D74 D75,因為A346沒有空化系數(shù)線D311沒有出力限制線所以選擇A248 D74 D75。選定機型最優(yōu)效率空化系數(shù)設(shè)計流量限制工況效率設(shè)計工況效率ns*nsrA248-350.920.1431.150.8790.899229.09240.74D74-350.9270.1521.2470.8940.914247.41261.08D75-350.9250

57、.131.2320.9020.922248.4260.661.2.臺數(shù)及半徑的確定 1臺數(shù)選擇2臺，3臺，4臺,5臺，6臺。2臺，18/2=9 3臺，18/3=6 4臺，18/4=4.5 5臺，18/5=3.6 6臺，18/6=3 所以選擇臺數(shù)為4臺,5臺，6臺。2計算轉(zhuǎn)輪直徑A248模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點知，對應(yīng)的模型效率=92%，暫取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.94。模型最高效率為96%。4臺機 Pg=4.5D1= 取 2.5m5臺機Pg=3.6D1= 取 2.25m6臺機Pg=3D1= 取 2mD74模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點

58、知，對應(yīng)的模型效率=92.7%，暫取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.947。模型最高效率為96%。4臺機 Pg=4.5D1= 取 2.4m5臺機Pg=3.6D1= 取 2.2m6臺機Pg=3D1= 取 1.95mD75模型轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點知，對應(yīng)的模型效率=92.5%，暫取效率修正值 =0.02，=0.92+0.02=0.945。模型最高效率為96%。4臺機 Pg=4.5D1= 取 2.4m5臺機Pg=3.6D1= 取 2.1m6臺機Pg=3D1= 取 1.95m1.3、計算原型水輪機的效率 A248 D1m=0.35 限制工況下水輪機效率為 都 0.

59、03 不需修正1.4、同步轉(zhuǎn)速的計算檢驗及選擇檢驗出力 由圖讀出時的流量與效率 D74 D1m=0.35 限制工況下水輪機效率為 都 0.03 不需修正4、同步轉(zhuǎn)速的計算檢驗及選擇檢驗出力 由圖讀出時的流量與效率 D75 D1m=0.35 限制工況下水輪機效率為 都166.7rpm， 由于ne =300(r/min)166.7r/min，所以，Da=Di+ = 456.6+57.38=513.98cm2、外形平面尺寸估算a定子機座外徑D1 由于ne =300(r/min)所以D1=1.25Da=1.25513.98=642.475cmb. 風冷罩內(nèi)徑D2由Sf=52941.18kvA 2000

60、0 kvA ，則D2= D1+2.4m=882.475cmc.轉(zhuǎn)子外徑D3 D3=Di-2Di=456.6cm，其中為單邊空氣間隙，初步估算時可忽略不計d. 下機架最大跨度D4 由Sf=10000kvA214rpmh1= +2=76.95+2*71.73=220.41cmb.上機架高度 h2=0.25Di=0.25*456.6=114.15cmc. 推力軸承高度h3 勵磁機高度h4由設(shè)計手冊第163頁表38查得h3=2000mm h4=2400mm d. 下機架高度h7h7=0.12*456.6=54.792cme. 定子支撐面到下機架支撐面或擋風板的距離h8懸式非承載機架：h8=0.15 D