水電站建筑物課程設(shè)計1

本文格式為Word版，下載可任意編輯——水電站建筑物課程設(shè)計1一、繪制蝸殼單線圖

1、蝸殼的型式：

在資料中已經(jīng)給出水輪機的型號為HL220-LJ-225，而且電站設(shè)計水頭HP=46.2m＞40m，根據(jù)《水力機械》其次版P96頁書中蝸殼分類，則蝸殼的型式應為金屬蝸殼。2、選擇蝸殼的主要參數(shù)

（1）金屬蝸殼的斷面形狀為圓形，為了良好的水力性能一般蝸殼的包角取?0?345。通過計算得出Qmax值，計算如下：

1Nr?○

Nf?f?60000KW15000?15000KW，?f?0.96?15625KW式中：Nf?40.962Q1max?○

1Nr9.81D12Hr2?3?156259.81?2.252?46.22?0.913?1.11?1.15m3s

13其中：Q1?1150Ls?1.15ms(由附表一查得)，D1?2.25m，Hr?46.2m，

。??0.91（由附表一查得）

3Qmax?Q11maxD12○

Hr?1.11?2.252?46.2?38.2m3s

Qmax?0得360345?38.2?36.61m3/s360由蝸殼進口斷面流量Qc?Qc?（2）根據(jù)《水力機械》其次版P99中圖4—30查得，可知當設(shè)計水頭為46.2m＜60m時，蝸殼的進口斷面的平均流速VC=5.6m/s。

（3）由于已知水輪機的型號HL220—LJ—225，則由《水力機械》其次版P162的附表5查得此時蝸殼的座環(huán)內(nèi)徑Db=3250mm，外徑Da=3850mm，所以有蝸殼座環(huán)的內(nèi)、外半徑分別為：rb=

DbD=1625mm=1.625m，ra=a=1925mm=1.925m。22座環(huán)尺寸（mm）比例：1：100

3、蝸殼的水力計算（1）對于蝸殼進口斷面：

斷面的面積：Fc?Qc?0Qmax345?38.2???6.537m2Vc360Vc360?5.6Fc?斷面的半徑：?max??0Qmax360Vc????345?38.2?1.443m

360?5.6??從軸中心線到蝸殼外緣的半徑：Rmax?ra?2?max?1.925?2?1.443?4.811m。（2）對于斷面形狀為圓形的任一斷面的計算

設(shè)?i為從蝸殼鼻端起算至計算面i處的包角，則該計算斷面處的Qi??i360Qmax，

?i??iQmax，Ri?ra?2?i。其中：Qmax?38.2m3/s，Vc?5.6m/s，

360Vc?ra?1925mm?1.925m。

計算結(jié)果見下表：

?i(?)0153045607590105120135150165180195210225240255270285300315330345Qi?3Q(m/s)max?360?iFc?m2??i?00.2840.5680.8531.1371.4211.7051.9902.2742.5582.8423.1263.4113.6953.9794.2634.5484.8325.1165.4005.6855.9696.2536.537Qmax?i(m)Ri?ra?2?i(m)?360?Vc00.3010.4250.5210.6020.6730.7370.7960.8510.9030.9510.9981.0421.0851.1261.1651.2031.2401.2761.3111.3451.3791.4111.4431.9252.5272.7762.9673.1283.2703.3993.5173.6273.7303.8283.9214.0094.0954.1764.2554.3324.4064.4784.5484.6164.6824.7474.81101.5923.1834.7756.3677.9589.55011.14212.73314.32515.91717.50819.10020.69222.28323.87525.46727.05828.65030.24231.83333.42535.01736.608（3）蝸殼斷面為橢圓形的計算

當圓形斷面半徑??S的時候蝸殼的圓形斷面就不能與座環(huán)蝶形邊相切，這時就用橢圓斷面。

由《水電站動力設(shè)備手冊》查得：蝶形邊高度可近似定為：

b00.25D10.25?2.25?0.1D1??0.1D1??0.1?2.25?0.506m222h0.506臨界值S???0.882m，?為座環(huán)蝶形邊錐角，一般取55度。

cos?cos55h?由圓形斷面?=3450，??1.443m得蝸殼系數(shù)C??Ora??0?ra(ra?2?0)?345?1062.2

1.925?1.443?1.925(1.925?2?1.443)當?i=S=0.882m時得臨界角?i(?)?C(ra??i?ra(ra?2?i))?1510結(jié)合可知，當斷面包角在0～151度的時候??S，取橢圓斷面。橢圓短半徑?2?1.045A?0.51L2?1.345L橢圓的當量面積A???i2?d2tan?橢圓長半徑?1?L??2?1?cot??橢圓斷面中心距ai?ra?1.22?i橢圓斷面外半徑Ri?a??1

L?h0.5060.506???0.618msin?sin5500.819計算結(jié)果見下表：

?i0153045607590105120135151

?iC0.0000.0140.0280.0420.0560.0710.0850.0990.1130.1270.142?i0.0000.2510.3650.4570.5370.6100.6780.7410.8020.8600.920A0.1290.3260.5460.7831.0341.2971.5711.8552.1492.4532.786?2-0.165-0.0250.1070.2310.3480.4590.5660.6680.7670.8640.964?10.5680.6100.6500.6870.7220.7560.7870.8180.8480.8770.907aiRi1.7241.8952.0562.2072.3492.4852.6152.7402.8612.9793.1012.2922.5052.7062.8943.0723.2413.4033.5593.7093.8563.689根據(jù)計算結(jié)果，畫蝸殼單線圖，如下圖所示，比例為1:80，單位為mm。

蝸殼單線圖（單位mm）比例1：80

?L??0.1~1.0?D1?0.5?2.25?1.125m（3）安裝間長度的確定

裝配場與主機室寬度相等，以便利用起重機沿主廠房縱向運行。裝配場長度一般約為機組段長lc的1.0～1.5倍。對于混流式采用偏小值，因此取1.2。

La?1.2L1?1.2?11.6?13.92m。

（4）廠房的總長度：L?nL1?La??L?4?11.6?13.92?1.125?61.445m2、主廠房寬度的確定

（1）以機組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側(cè)寬度BS和下游側(cè)寬度BX兩部分，關(guān)于這兩部分的計算可列式如下：

①上游側(cè)寬度BS：BS??32??3?A；

其中，在前面的計算中已有?3=8.4m，?3=0.35m；A為風罩外壁到上游墻內(nèi)側(cè)的凈距，取5m。則BS??32??3?A=9.55m。

②下游側(cè)寬度BX：

BX除滿足上式外，還需滿足蝸殼在?y方向的尺寸和蝸殼外混凝土厚度的要求。

對于發(fā)電機層：BX??32??3?A

其中：A為風罩外壁到下游墻內(nèi)側(cè)的凈距，主要用于主通道，一般取2m，

?3=8.4m，?3=0.35m；則BX??32??3?A=6.55m。

對于蝸殼層?y方向為：BX?y2??l。

其中：y2為?i為2550時的Ri，為4.406m；?l為混凝土保護層的厚度，取1.5m

則BX=4.406+1.5=5.906m

綜上所述，取BX=6.55m。因此，B?Bs?Bx=9.55+6.55=16.1m。（2）由廠房的輔助設(shè)備，根據(jù)橋機跨度確定主廠房的寬度：

根據(jù)起重機設(shè)備可知橋機的跨度為16m。如下圖所示：

橋機b1b2hbehb

牛腿以上：B?lk?2(b1?b2?h'b)牛腿以下：B?lk?2(e?hb)

其中：b1—橋機端與軌道中心線的距離，查橋機的有關(guān)規(guī)定取0.4mb2—橋機端部與上柱內(nèi)面間距，一般取0.3—0.6m，取0.3mh'b—牛腿上部立柱截面高度，一般取0.6—1.2m，取0.6m

hb—牛腿下部立柱截面高度，一般取1.0—2.5m，取1me—偏心距，一般取0—0.25m，取0.25m

所以牛腿以上：B?lk?2(b1?b2?h'b)?16?2(0.4?0.3?0.6)?18.6m

牛腿以下：B?lk?2(e?hb)?16?2(0.25?1)?18.5m綜合（1）（2），取主廠房的寬度B為18.6m.3、廠房各層高程的確定（1）水輪機的安裝高程?T

根據(jù)《水力機械》其次版P40頁中2-41公式可得

立軸混流式水輪機安裝高程計算公式：?T??min?HS?b0；2??1；900HS?10.3?(????)H?其中：b0為導葉高度，一般b0=0.1～0.39D1，則b0?0.25D1?0.25?2.25?0.5625m

?為汽蝕系數(shù)，可根據(jù)水輪機的特性曲線來確定；??為汽蝕系數(shù)的修正值；?=0.165、??=0.027；H為計算水頭，這里H=46.2m；

?為水電站廠房所在地點海拔高程的校正值，?=93.5m；900?min為水電站廠房建成后下游設(shè)計最低水位。當有3臺或4臺機組時，取1臺

機組流量應的尾水位，?min=91.84m；

93.5?1=0.33m，900b0.56?T??Tmin?Hs?0?91.84?0.33??92.45m。

22所以：Hs?10.3?(0.165?0.027)?46.2?（2）尾水管底板高程

?1??T?b0?hw2b00.5625?6.592??6.312m；22其中：hw—底環(huán)頂面至尾水管的距離hw?H??T—機組安裝高程；b0—導葉高度。

所以：?1??T?b00.5625?hw?92.45??6.312?85.857m22（3）主廠房基礎(chǔ)開挖高程?F：

?F??T?(h1?h2?h3)??T?H?h1?92.45?6.593?1.5?84.357m

其中：h1——尾水管底板混凝土厚度，取1.5m；

h2——尾水管出口高度；

h3——從水輪機安裝高程?T向下量取到尾水管出口頂面的距離

則h2?h3=H=6.593m（尾水管的高度）；（4）進水閥地面高程

?2??3?r1?h2

其中：?3—鋼管中心線高程，?3??T；

r1—閥外半徑，即引水鋼管半徑，蝶閥尺寸Ф3400mm，則r1=1.7m；h2—鋼管底部至主閥室地面的高度，鋼管底部作通道為人檢時用，h2一

般為1.8—2m，此處取h2?2m。

所以：?2??3?r1?h2?92.45?（5）水輪機層地面高程

?4??T?r2?h3=92.45+2.4055+1=95.86m

3.4?2?88.75m2其中：r2—蝸殼進水斷面導葉中心線以上的凈空高度，r2=4.811/2=2.4055；

h3—蝸殼上部混凝土厚度，對金屬蝸殼可取1.0m。

（6）發(fā)電機安裝高程?G：?G??T?h4?h5?h6??1?h5?h6=95.86+2.0+1.0=