【正文】 機額定容量， kW Qr11 —— ：水輪機額定工況的單位流量， sm3 Hr —— 設計水頭 ? —— 原形水輪機效率 (1) 效率 ? 的計算 ? ? ? ? 55 11m a x ???????? DD Mm?? a x ?????? M??? 式中 MAX? —— 原形水輪機效率 M? —— 模型水輪機最高效率 DM1 —— 模型水輪機轉輪直徑 限制工況原形水輪機效率為 9 2 4 ?????? ??? M (2) 轉速 n的計算 n= 110n 1DHr =130? m in/ r? 轉速計算值在發(fā)動機標準同步轉速表與最接近的轉速為 ，故選轉速為 。 對以上方案計算結果，可進行比較： 長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 8 表 13 水輪機初選方案 方案 機組臺數(shù) 水輪機型號 轉速 n( minr ) 直徑 D1 (m) I 5 ZZ560 8 II 6 ZZ560 III 7 ZZ560 水輪機初選方案比較 對初選的三個方案，從效率，吸出高度，重量等方面進行比較。1 ??? II 方案 mD ? tG 39。1 ??? 表 14 各方案最大效率表 方案 直徑 D1 （ m） 最大效率 ? （ %） 型號 總重 G（ t） 轉 輪重 G? （ t） ? (%) I ZZ560 II ZZ560 154 III ZZ560 計算各方案出力 （ 1）校核出力 Qr =Qr11 D21 rH （ 11） Nj= Qr ? （ 12） 式中 Qr —— 設計流量 Qr11 —— 設計工況點單位流量 Nj—— 水輪機校核出力 I方案 Qr =2? ? = sm3 Nj=? ? ? =67902 kW II方案 Qr =2? ? = sm3 Nj=? ? ? =59679kW III方案 Qr =2? ? = sm3 Nj=? ? ? =51988kW （ 2）最小水頭的出力 Nx 的計算 長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 10 根據(jù)公式： ?m HQN rx ? I方案 Nx =? ? ? =27172 kW II方案 Nx =? ? ? =23856 kW III方案 Nx =? ? ? =20759 kW (3) 受阻容量 I方案 Nsh = Nj Nx =6790227172=40730kW II方案 Nsh = Nj Nx =5967923856=35822kW III方案 Nsh = Nj Nx =5198820759=31228kW 表 13 出力計算表 方案 D1 （ m） Nj （ kW） Nx （ kW） Nsh （ kW） I 8 67902 27172 40730 II 59679 23856 35822 III 7 51988 20759 31228 各方案吸出高度 在確定水輪機安裝高程時，可以通過選擇合適的幾何吸出高度來控制轉輪出口處的壓力值，以防止翼型空化的嚴重發(fā)生。 M? 值是根據(jù) n11與 Q11值在模型綜合特性曲線查的 M? =，取 K=，則吸出高度可以用下式計算。而 II 方案和 III 方案還需進一步比較 。 繪制運 轉綜合特性曲線圖（如附錄 1， 2） 注：繪制功率限制線，功率限制線的垂直段可根據(jù)水輪機的額定功率來繪制斜線段可根據(jù)最小水頭下的 5%功率限制線的功率 Nmin 來繪制。 (1) 形式選擇 蝸殼的形式主要是根據(jù)水電站的水頭來選擇，當最大水頭小于 40 米時，選用混凝長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 20 土蝸殼，富春江水電站的最大工作水頭為 ，所以選用混凝土蝸殼。故本電站選用 T 形蝸殼。故取 a =，由公式（ 1— 6）算得 0v =。取 150。 求其 余各斷面積 iS iicS? ?? （ 1— 8） 由公式（ 1— 8）得表 1— 14. 表 1— 14 其余各斷面面積 iR （ m） iS ( 2m ) i? (? ) 180 繪制蝸殼單線圖 （見附錄） (1) 將 ()iifR? ? 曲線按 30? 等分求各 i? 下的半徑 iR 如表 1— 15 表 1— 15 蝸殼各斷面尺寸 i? （ ? ） 30 60 90 120 150 180 iR （ m） (2) 蝸殼寬度 B 蝸殼的寬度 11B R D??=+8=，繪制蝸殼單線圖（見附圖所示）。目前在小型水輪機上多采用圓形斷面的直錐型尾水管，而對于大型立式機組，由于土建投資占電廠總投資的比例很大，因此在電站設計時，要盡量降低水下開挖量和混凝土量，應選用變肘型尾水管。 (2) 進口錐管 進口錐管的單邊錐角 ? 的最優(yōu)值取 ?? 80~100，在這 里輪轂比小于 ，故取 ? =90。（根據(jù) [1]）可知 3 1 2 4h h h h h? ? ? ? （ 1— 9） 式中 4h —— 肘管高度 長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 24 1h ,2h —— 與轉輪結構有關的參數(shù) 標準肘管的高度與進口直徑 4D 相等 4 3 32D D h tg??? （ 1— 10） 其中 3D —— 錐管進口直徑，可取 3D = 2D ? —— 進口錐管的半錐角 將（ 1— 9）代入（ 1— 10）中得： 4 3 1 2 42 ( ) 2D D h h h tg h tg??? ? ? ? ? （ 1— 11） 其中 4h = 4D ； 則有： 3 1 244 2 ( )12D h h h tghD tg ??? ? ??? ? （ 1— 12） 其中 32DD? 。 出口擴散管 21L L L?? ==（ m） 增設中間支墩，尾水管出口寬度過大，為減少尾水管頂板及閘門跨度，通常在尾水管的出口擴散段內(nèi)增設支墩，加支墩后出口凈寬度應該不變，如圖（ 1212）（根長 春 工 程 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 25 據(jù) [1]）所示： mBb 5 ?? mbR 155 ??? mbr ?? mDl 1 ?? (5) 尾水管翹角的確定 尾水管底板一般是水平布置的，當廠房底部開挖受到限制時地板允許向上翹起，通常翹角在 6 ~12?? 水輪機參數(shù)的確定 由圖 13— 4（根據(jù) [6]專科 P25）得表 1— 20. 表 1— 20 軸流式轉輪流到尺寸（見圖 133） 單位（ m） 1D 1Z 0D 0Z 0b hd 1R 2R 2d 3d 4d 5d 1h 2h 3h 4h 5h 8 4 24 表 1— 21 軸流式轉輪室流到尺寸（見圖 134） 單位（ m） 1D 2D 3D 4D 1R 2R 3R 4R R 1h 2h 3h 4h 5h ? 8 4 80 軸流式轉輪確定 軸流式轉輪的葉片可以隨著符合變化與導水機構的導葉協(xié)連動作，始終保持有利的組合關系，因此對負荷變化的適應性較好，運行區(qū)域平均效率高，但由于葉片需要轉動，因而結構比較復雜。導葉的密封多采用 ? 密封。 (1) 主軸 直徑 確定 1)主軸外徑： D=1170mm； 2)主軸內(nèi)徑： 44 496102m axNDdD n??? （ 1— 14） 其中 : N— 主軸的傳遞功率（ kw） D— 主軸外徑（ cm） max? — 最大許用應力取 450kg。 導葉數(shù)目 0Z 和分布圓直徑 0D 導葉數(shù)目 0Z 與轉輪直徑 0D 有關，查表（根據(jù)參考文獻 [1]P137,表 8— 5）得 Z0=32。 絕對偏心距 mmLL 3353650321 ?????? 。 水輪機的結構說明 綜上 所述選擇機組型號 ZZ560800，混凝 土蝸殼，其基本參數(shù) mH ? ，mH ? ， mHr ? ，設計流量 smQr ? ，額定功率 KWN ? ，額定轉速 rn? ，飛逸轉速 m 1 rnR ?，安裝高程 ?? ，吸出高度mHS ?? 。 第二章 水輪發(fā)電 機選擇 發(fā)電 機的主要參數(shù) 額定功率 MWNr 60? 。在選擇應考慮下列因素：（ 1）電負荷和磁負荷應在合理的數(shù)值范圍內(nèi)，參數(shù) dx 等應滿足要求。 定子內(nèi)徑 iD 對多極電機在選擇主要尺寸時一般是先確定極距，再算出定子鐵芯內(nèi)徑。本設計方案水輪發(fā)電機采用立式布置結構。見（ [9]P28）。 （參考 [3]P125，表 2— 49 查得） 對本方案而言 tD =10800mm， sD = tD +1200=10800+1200=12022 mm 5） 發(fā)電機機坑直徑 jhD ： 當 Nn 214 minr , jhD = jD +（ 1400~2800） mm 當 Nn 214 minr ， jhD = jD +(1600~2200) mm 對于本方案， jhD = jD +1400=19000+ 1400mm=20400mm= (23) 軸向尺寸 1) 。 其他外形尺寸估算 發(fā)電機 的外型尺寸與容量，轉速及安裝結構形式等有關。發(fā)電機推力軸承位于轉子上部的統(tǒng)稱為懸式；位于轉子下方的統(tǒng)稱為傘式。代入數(shù)據(jù)得： 6 2 ????????? pSKC N= 4827500 ??????? ?? CnDSl Ni Nt 2?= 750002 ???（ cm） (21) 發(fā)電機結構形式的選擇 水輪發(fā)電機主要結構形式有立式和臥式， 通常小容量的水輪發(fā)電機對采用臥式結構，中容量水輪發(fā)電機采用立式或臥式結構，而大容量的水輪發(fā)電機則廣泛采用立式結構。（ 3）定子轉子等最大部件的尺寸應滿足運輸條件。在輸出有功功率一定的條件下，提高功率因數(shù)可以提高發(fā)電機有效材料的利用率，減輕發(fā)電機的總重量，并可提高發(fā)電機的效率，單將使發(fā)電機的視在功率和穩(wěn)定性下降。 導水機構，共有 32 片導葉。代入數(shù)據(jù)得 mdc ????? 根據(jù) ? 系數(shù)表（根據(jù)參考文獻 [2]P223,表 4— 6）得 ? =。 導葉高度 0b 表 1— 23 對稱導葉斷面尺寸 D1 D0 b c D e 0d m k r 8000 9300 32 1R 2R 3R f 1L 2L L a q t 207 184 422 503 536 1039 25 15 導葉開度 (根據(jù)參考文獻 [1]P144) (1) 最優(yōu)開度 優(yōu)0a 對于混流式水輪機或轉槳式水輪機都取設計水頭下的單位轉速與最優(yōu)效率點對應的開度值。對稱型導葉一般用于蝸殼具有不完全包角的高比速軸流式水輪機中，非對稱型（正曲率）導 葉一般用于具有完全包角的蝸殼，并工作于較大開度的高中比速 HL 式水輪機和低比速 ZZ 式水輪機中。 機組的扭矩：