【正文】 機(jī)額定容量， kW Qr11 —— ：水輪機(jī)額定工況的單位流量， sm3 Hr —— 設(shè)計(jì)水頭 ? —— 原形水輪機(jī)效率 (1) 效率 ? 的計(jì)算 ? ? ? ? 55 11m a x ???????? DD Mm?? a x ?????? M??? 式中 MAX? —— 原形水輪機(jī)效率 M? —— 模型水輪機(jī)最高效率 DM1 —— 模型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 限制工況原形水輪機(jī)效率為 9 2 4 ?????? ??? M (2) 轉(zhuǎn)速 n的計(jì)算 n= 110n 1DHr =130? m in/ r? 轉(zhuǎn)速計(jì)算值在發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速表與最接近的轉(zhuǎn)速為 ，故選轉(zhuǎn)速為 。 對(duì)以上方案計(jì)算結(jié)果，可進(jìn)行比較： 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 8 表 13 水輪機(jī)初選方案 方案 機(jī)組臺(tái)數(shù) 水輪機(jī)型號(hào) 轉(zhuǎn)速 n( minr ) 直徑 D1 (m) I 5 ZZ560 8 II 6 ZZ560 III 7 ZZ560 水輪機(jī)初選方案比較 對(duì)初選的三個(gè)方案，從效率，吸出高度，重量等方面進(jìn)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(hào) 總重 G（ t） 轉(zhuǎn) 輪重 G? （ t） ? (%) I ZZ560 II ZZ560 154 III ZZ560 計(jì)算各方案出力 （ 1）校核出力 Qr =Qr11 D21 rH （ 11） Nj= Qr ? （ 12） 式中 Qr —— 設(shè)計(jì)流量 Qr11 —— 設(shè)計(jì)工況點(diǎn)單位流量 Nj—— 水輪機(jī)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(jì)算 長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (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(jì)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(jī)安裝高程時(shí)，可以通過選擇合適的幾何吸出高度來控制轉(zhuǎn)輪出口處的壓力值，以防止翼型空化的嚴(yán)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(jì)算。而 II 方案和 III 方案還需進(jìn)一步比較 。 繪制運(yùn) 轉(zhuǎn)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(jī)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(dāng)最大水頭小于 40 米時(shí)，選用混凝長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (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(jī)上多采用圓形斷面的直錐型尾水管，而對(duì)于大型立式機(jī)組，由于土建投資占電廠總投資的比例很大，因此在電站設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量降低水下開挖量和混凝土量，應(yīng)選用變肘型尾水管。 (2) 進(jìn)口錐管 進(jìn)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(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 24 1h ,2h —— 與轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)肘管的高度與進(jìn)口直徑 4D 相等 4 3 32D D h tg??? （ 1— 10） 其中 3D —— 錐管進(jìn)口直徑，可取 3D = 2D ? —— 進(jìn)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(kuò)散管 21L L L?? ==（ m） 增設(shè)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(kuò)散段內(nèi)增設(shè)支墩，加支墩后出口凈寬度應(yīng)該不變，如圖（ 1212）（根長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (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(dāng)廠房底部開挖受到限制時(shí)地板允許向上翹起，通常翹角在 6 ~12?? 水輪機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)輪確定 軸流式轉(zhuǎn)輪的葉片可以隨著符合變化與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉協(xié)連動(dòng)作，始終保持有利的組合關(guān)系，因此對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性較好，運(yùn)行區(qū)域平均效率高，但由于葉片需要轉(zhuǎn)動(dòng)，因而結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。導(dǎo)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(yīng)力取 450kg。 導(dǎo)葉數(shù)目 0Z 和分布圓直徑 0D 導(dǎo)葉數(shù)目 0Z 與轉(zhuǎn)輪直徑 0D 有關(guān)，查表（根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]P137,表 8— 5）得 Z0=32。 絕對(duì)偏心距 mmLL 3353650321 ?????? 。 水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)說明 綜上 所述選擇機(jī)組型號(hào) ZZ560800，混凝 土蝸殼，其基本參數(shù) mH ? ，mH ? ， mHr ? ，設(shè)計(jì)流量 smQr ? ，額定功率 KWN ? ，額定轉(zhuǎn)速 rn? ，飛逸轉(zhuǎn)速 m 1 rnR ?，安裝高程 ?? ，吸出高度mHS ?? 。 第二章 水輪發(fā)電 機(jī)選擇 發(fā)電 機(jī)的主要參數(shù) 額定功率 MWNr 60? 。在選擇應(yīng)考慮下列因素：（ 1）電負(fù)荷和磁負(fù)荷應(yīng)在合理的數(shù)值范圍內(nèi)，參數(shù) dx 等應(yīng)滿足要求。 定子內(nèi)徑 iD 對(duì)多極電機(jī)在選擇主要尺寸時(shí)一般是先確定極距，再算出定子鐵芯內(nèi)徑。本設(shè)計(jì)方案水輪發(fā)電機(jī)采用立式布置結(jié)構(gòu)。見（ [9]P28）。 （參考 [3]P125，表 2— 49 查得） 對(duì)本方案而言 tD =10800mm， sD = tD +1200=10800+1200=12022 mm 5） 發(fā)電機(jī)機(jī)坑直徑 jhD ： 當(dāng) Nn 214 minr , jhD = jD +（ 1400~2800） mm 當(dāng) Nn 214 minr ， jhD = jD +(1600~2200) mm 對(duì)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(jī) 的外型尺寸與容量，轉(zhuǎn)速及安裝結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸式；位于轉(zhuǎn)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(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇 水輪發(fā)電機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式有立式和臥式， 通常小容量的水輪發(fā)電機(jī)對(duì)采用臥式結(jié)構(gòu)，中容量水輪發(fā)電機(jī)采用立式或臥式結(jié)構(gòu)，而大容量的水輪發(fā)電機(jī)則廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。（ 3）定子轉(zhuǎn)子等最大部件的尺寸應(yīng)滿足運(yùn)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(jī)有效材料的利用率，減輕發(fā)電機(jī)的總重量，并可提高發(fā)電機(jī)的效率，單將使發(fā)電機(jī)的視在功率和穩(wěn)定性下降。 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，共有 32 片導(dǎo)葉。代入數(shù)據(jù)得 mdc ????? 根據(jù) ? 系數(shù)表（根據(jù)參考文獻(xiàn) [2]P223,表 4— 6）得 ? =。 導(dǎo)葉高度 0b 表 1— 23 對(duì)稱導(dǎo)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(dǎo)葉開度 (根據(jù)參考文獻(xiàn) [1]P144) (1) 最優(yōu)開度 優(yōu)0a 對(duì)于混流式水輪機(jī)或轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)都取設(shè)計(jì)水頭下的單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的開度值。對(duì)稱型導(dǎo)葉一般用于蝸殼具有不完全包角的高比速軸流式水輪機(jī)中，非對(duì)稱型（正曲率）導(dǎo) 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(jī)和低比速 ZZ 式水輪機(jī)中。 機(jī)組的扭矩：