【正文】 1500~1800, 取 1600mm，其中機(jī)架高 500~700 ，在這里取蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 600mm, 5h =600mm, 6h =500mm 4． 下機(jī)架高度 7h 懸式非承載機(jī)架 7h = 333 .94 7iD c m? ? ? 5． 定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間 的距離 8h 懸式非承載機(jī)架 8h = 333 .94 9iD cm? ? ? 6． 下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面之間的距離 9h 按已生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)統(tǒng)計資料，一般為 700~1500mm,取 9h =800mm 7． 轉(zhuǎn)子磁軌軸向高度 10h 有風(fēng)扇時， 10 ( 7 0 0 ~ 1 0 0 0 ) 9 5 6 .5 8 0 0 1 7 5 6 .5th I m m m m? ? ? ? ? 8． 發(fā)電機(jī)主軸高度 11h 11 ( ~ )hH? ， H— 發(fā)電機(jī)總高度，即由主軸法蘭盤底面至發(fā)電機(jī)頂部的高度 H= 1h? 2h + 3h + 4h + 5h + 6h + 8h + 9h =++100+160+60+50++80=m 11 0 .8 0 .8 7 6 6 .6 6 1 3 .2 8h H c m? ? ? ? ? 9． 定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面距離 12h 12h = 1h? 10h =? += 四、水輪發(fā)電機(jī)重量估算 1. 發(fā)電機(jī)總重量 fG （ t） fG =2 2331133338 11 3. 35250feSKtn?? ??? ? ??? ?????? ﹙ ﹚ 1K — 系數(shù)，對懸 式發(fā)電機(jī)取 8~10，在此處取 8 2. 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量一般可按發(fā)電機(jī)總重量的 1/2 估算 1 1 3 .3 5 5 6 .6 7 522fGGt? ? ? 3. 發(fā)電機(jī)飛輪力矩 2 3. 5 3. 5 22 5. 2 3. 33 94 0. 95 65 33 3. 47itCD K D I tm? ? ? ? ? ﹙ ﹚ 2K — 經(jīng)驗系數(shù)，可按 ??9 選取 , 當(dāng) 100 375en?? 時， 2 ? iD — 定子鐵芯長度（ m） tI — 定子鐵芯長度（ m） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第三節(jié) 蝸殼斷面形式及尺寸計算 本電站最大工作水頭超過 40m,故采用金屬蝸殼，有線變化結(jié)構(gòu)簡單，水力損失大：拋物線變化結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水利損失小。10 /minnr 71 70 3 模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)（最優(yōu)單位流量39。1 m a x 1 m in83 .6 8 / m in, 61 .6 0 / m inn r n r??的直線，這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍（圖中陰影部分）基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)，所以對于 HL220 型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù) 1 ? ， 250 / minnr? 是合理的。 11 m a xm in2 5 0 2 8 3 . 6 8 / m in3 5 . 7nDH ?? ? ? 39。1maxQ ，故 39。1maxQ 及各特征水頭相對應(yīng)的 39。11m? 、 39。1 10/ %mnn? ? ? ，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正， 同時單位流量 39。1 1 0 m a xm a x / 1mMnn ??? ? ? 則 39。10n 和 avH = ， 1D = 代 入 式n= 39。rrrNQ H H ?= 12371 1 .8 49 .8 1 1 .1 5 5 0 .4 5 0 .4 9 0 % m?? ? ? ? 選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑 1D = 2. 轉(zhuǎn)速 n 的計算 《水 力機(jī)械》查表 34 可得 HL220 水輪機(jī)在最有工況下單位轉(zhuǎn)速 39。1Q =1150L/S= 3m /s,效率 m? =%，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量 39。 sH 計算 由水輪機(jī)的設(shè)計工況參數(shù) 39。 11 3 0 0 2 8 4 .5 2 / m in5 0 .4rrnDnrH ?? ? ? 在 HL230 型 水 輪 機(jī) 模 型綜 合 特性 曲 線圖 上分 別 繪出 39。1maxQ =221 123719 .8 1 9 .8 1 2 5 0 .4 5 0 .4 0 .8 6rrNrD H H ? ? ? ? ? ?= 3m /s ﹙ ﹚ 則水輪機(jī)的最大引用流量為 39。1n 即可計算出來。39。1Q 也可不加修正。139。11nHD = 71 ? =,選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速 n=300r/min. ﹙ ﹚ HL230 型 水輪機(jī)在 最優(yōu)工況下的模型最高效率為 maxM? =%，模型轉(zhuǎn)輪直徑為蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 1MD =，根據(jù)式 314 可得原型效率： max? =1? ?5 1m ax11 mM DD?? =1? ?5 041 07 ? =% ﹙ ﹚ 則效率修正值為 ? =%%=%. 考慮到模型與原型水輪機(jī)在 制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的 ?? 值中再減去一個修正值 ? 。10n =,初步假定39。1mQ = 39。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第二章 下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計與布置 第一節(jié) 水輪機(jī)的計算 一、水輪機(jī)型號及主要參數(shù)選擇： 1. 水電站最大水頭 maxH =，設(shè)計水頭 rH =，加權(quán)平均水頭avH = rH =, 最小水頭 minH =，裝機(jī)容量為 24MV，初步布置 2 臺機(jī)組， 則單機(jī)容量為 12MV。 方岸二：副廠房位于主廠房的兩側(cè)，位于進(jìn)廠公路的一側(cè)，升壓站位于主廠房的左側(cè)，尾水渠布置在主廠房的下游。 第二節(jié) 廠房布置方岸的選定 方岸一：主廠房位于桔園平坦處，副廠房位于主廠房上游一側(cè)，升壓站緊接副廠房，尾水渠布置在主廠房下游，斜對河岸。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第一章 水電站廠房的位置及形式選定 第一節(jié) 水電站廠房的選擇 根據(jù)報告審查會決定采用鋼筋混凝土面板堆石壩為壩型，選中壩址建壩。 由上述特點可見 ,水電站廠房設(shè)計是比較復(fù)雜的 ,其中最關(guān)鍵的是要選擇好水輪發(fā)電機(jī)組 ,即要盡可能選用轉(zhuǎn)速高、尺寸小、重量輕的機(jī)組 ,因為廠 房尺寸和起重設(shè)備的規(guī)模等都是隨著機(jī)組的尺寸而定的。 （ 3）水電站廠房設(shè)計應(yīng)力求緊湊和簡單 ,使建筑 上美觀 ,運行方便 ,而不求豪華。廠房與 壩不直接相接，發(fā)電用水由引水建筑物引人廠房。 2. 河床式廠房。裝設(shè)高壓開關(guān)、高壓母線和保護(hù)措施等高壓電氣設(shè)備的場所，高壓輸電線由此將電能輸往用戶，要求占地面積較大。 （ 3）主變壓器場。 水電站廠區(qū)包括： （ 1）主廠房。廠房中安裝水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和各種輔助設(shè)備。通過能量轉(zhuǎn)換，水輪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，經(jīng)變壓器、開關(guān)站等輸入電網(wǎng)送往用戶。布置著水電站的主要動力設(shè)備（水輪發(fā)電機(jī)組）和各種輔助設(shè)備的主機(jī)室（主機(jī)間）， 及組裝、檢修設(shè)備的裝配場（安裝間），是水電站廠房的主要組成部分。裝設(shè)主變壓器的地方。 由于水電站的開發(fā)方式、樞紐布置、水頭、流量、裝機(jī)容量、水輪發(fā)電機(jī)組形式等因素，及水文、地質(zhì)、地形等條件的 不同，加上政治、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及國防等因素的影響，廠房的布置方式也各不相同，所以廠房的類型有各種不同的劃分，例如按機(jī)組工作特點可分為立式機(jī)組廠房、臥式機(jī)組廠房。廠房位于河床中，本身也起擋水作用，如廣西西津水電站廠房。當(dāng)廠房設(shè)在河岸處時稱為引水式地面廠房。 （ 4）廠房內(nèi)運行管理人員應(yīng)力求精簡 ,應(yīng)保證他們有良好工作條件和衛(wèi)生環(huán)境。對于一般的地面式廠房 ,選擇合適的吸出高度也是非常重要的。左岸河岸式溢洪道，右岸長隧洞引水，在桐子營大橋以下 420 米處河道右側(cè)建岸邊廠房的樞紐總體布置方案。這個方岸的優(yōu)點是（ 1）基礎(chǔ)開挖幾劈坡工程量小 。這個方岸的優(yōu)點是（ 1）靠近公路，交通便利。 2. 水輪機(jī)型號選擇 根據(jù)該水電站的水頭變化范圍 ~,在水輪機(jī)系列型譜表 34，查出合適的機(jī)型有 HL230 和 HL220,現(xiàn)將這兩種水輪機(jī)作為初選方案，分別求出其有關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行分析。1Q = 3m /s,效率? =%，設(shè) gr? =97% 水輪機(jī)的額定出力 rN = grgrN? = =12371KW,上述的 39。10mn = 39。先取 ? =%，則可得效率修正值為 ?? =%，由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為 m a x m a x % % %M? ? ?? ? ? ? ? ? 8 5 .2 % 0 .8 % 8 6 .0 %M? ? ?? ? ? ? ? ? （與上述假定值相同） 單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計算： ? ?39。10mnn?=? ?m a x m a x/ 1 0 . 9 1 5 / 0 . 9 0 7 1 0 . 4 4 %M?? ? ? ? ? 由于 39。 由上可見原 假定的 ? =86%、 39。10 10mnn? 是正確的，那么上述計算及選用的結(jié)果1 ? ， 300 / minnr? 是正確的。水輪機(jī)在 ,rrHN下工作時，其 39。 2 2 31 m a x 1m a x 1 .0 2 4 2 5 0 .4 2 9 .0 8 /rQ Q D H m s? ? ? ? ? 與特征水頭 max min,HH和 rH 相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為 39。1max 1024 /Q L S? ，39。1rn =, 39。1mQ = 39。10n =,初步假定 39。11nHD = 70 ? =,選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速 n=250r/min. 3. 效率及單位參數(shù)修正 可得 HL230 型水輪機(jī)在 最優(yōu)工況下的模型最高效率為 maxM? =%，模型轉(zhuǎn)輪直蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 徑為 1MD =，根據(jù)式 314 可得原型效率 max? =1? ?5 1m ax11 mM DD?? =1? ?5 ? =% 則效率修正值為 ? =%%=%. 考慮到模型與原型水輪機(jī)在 制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的 ?? 值中再減去一個修正值 ? 。139。1Q 也可不加修正。39。1n 即可計算出來。1maxQ =221 123719 . 8 1 9 . 8 1 2 5 0 . 4 5 0 . 4 0 . 9 1rrNrD H H ? ? ? ? ? ?= 3m /s 則水輪機(jī)的最大引用流量為 39。 11 2 5 0 2 7 0 .4 3 / m in5 0 .4rrnDnrH ?? ? ? 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 在 HL230 型 水 輪 機(jī) 模 型 綜 合 特 性 曲 線 圖 上 分 別 繪 出 39。 5. 吸出高度 sH 計算 由水輪機(jī)的設(shè)計工況參數(shù) 39。10 /QLS ） 913 1000 4 最高效率 ? ?max %? 5 氣蝕系數(shù) 6 工作水頭范 圍（ m） ~ ~ 7 轉(zhuǎn)輪直徑 ? ?1Dm 8 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 300 250 9 最高效率 ? ?max %? 10 額定出力? ?Nr KW 12371 12371 11 最大引用流量? ?3max /Q m s 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 12 吸出高度 ? ?sHm ? 由表可見，兩種機(jī)型方案的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 D 相同均為 ，但 HL220 型水輪機(jī)方案的工作范圍包含了較多的高效率區(qū)域，運行效率較高、氣蝕系數(shù)較小、有利于提高年發(fā)電量，而 HL230 型水輪機(jī)方案的機(jī)組轉(zhuǎn)速較高，有利于減小發(fā)電機(jī)尺寸、降低發(fā)電機(jī)造價。為了改善蝸殼的受力條件使水利損失最大，故采用拋物線變化規(guī)律的圓形斷面，圓形金屬蝸殼斷面包角通常采用 f=345? 一、蝸殼進(jìn)口斷面流量 3m a x 2 7 . 4 9 3 4 5 2 6 . 3 4 /3 6 0 3 6 0ci f m s??? ? ? ? ? ? ﹙ ﹚ maxQ — 水輪機(jī)最大引用流量 1. 蝸殼進(jìn)口平均流速 ??2 蝸殼進(jìn)口斷面平均流速 /cV m s? 則蝸殼進(jìn)口斷面面積 22 6 .3 4 4 .5 45 .8cc cQFmV? ? ? ﹙ ﹚ 斷面半徑 m a xm a x 2 7 . 4 9 3 4 5 1 . 2 03 6 0 3 4 6 3 . 1 4 5 . 8ci cF Q f mV? ?? ?? ? ? ??? 由《水力機(jī)械》可查得金屬蝸殼座環(huán)尺寸，水頭在 70m一下其座環(huán)外徑 ? / 2 / 2 D m? ? ? ? R= 22aiD ??=+2? = 表 23 蝸殼斷面半徑隨角度的變化 蝸殼包角 f 斷面半徑 i? （ m） R(m) 345 300 255 210 165 120 75