【正文】 心線長度（按四個限象計算），由于蝸殼并不是全部串聯(lián)在管路中。則水流慣性時間常數(shù)為： (s)式中　。圖22 水擊類型判別圖壓力管道末端的壓力上升值為：蝸殼末端最大壓力上升值為：尾水管中最大壓力降低為：尾水管中最大的真空度為：式中：為水輪機的吸出高度；為尾水管進口流速，應與為同一時間內的最大值，為方便計算，可似近把取為關閉初始時尾水管進口流速的。1．中小型調速器的調速功計算公式：2．大型水輪機導葉接力器的調速功： ()式中：K—系數(shù)，對軸流式及混流式水輪機，當D1＞3m時，可取K=；對混流式水輪機，當D1＜3m時，可取K=。對稱形導葉用于水頭低于40 m，具有混凝土蝸殼的軸流式水輪機。此外，近年來生產的電調大多數(shù)為PID型調節(jié)規(guī)律，微機型和集成電路改進型的電液調速器都屬于PID型調速器。相關數(shù)據(jù)列入表3—1。3．主閥接力器的充油量：具體可查有關產品目錄或設計手冊求取。4．事故排油池：事故排油池的容積應能夠在事故狀態(tài)時容納所有油槽的油量，因此它是總容積之和，數(shù)目為一個。對凈化機組用油取4～6h，對變壓器用油取12～16h。因水電站的透平油用油量不超過上述值，故透平油系統(tǒng)一般都設在廠內。容積大時可更多些。2．壓力濾油機的選擇考慮到壓力濾油機更換濾紙時間，其生產率按降低30%計算，則其生產率為（四）供油管徑、管材的選擇1．管徑：供油管主要包括支管和干管。其中高壓供氣對象包括油壓裝置供氣、氣動開關供氣等；低壓供氣對象包括油壓裝置制動用氣、風動工具與設備吹掃用氣、機組檢修圍帶用氣、機組調相用用氣、主閥止水圍帶充氣以及防凍吹冰供氣等。式中：－貯氣罐容積，；－貯氣罐額定壓力，；－由于油面上升后需要補氣的容積，；－壓力油罐內徑，；－油面上升的高度，＝～；－漏氣系數(shù)，；＝～。式中：—儲氣罐容積，；　　?。慌_機組制動一次耗氣量，；—全廠同時制動的機組臺數(shù)；－制動前后允許貯氣罐壓力降，～；－大氣壓力。若：QK制動 ≥QK風動，滿足要求；反之，則取風動工具用氣量來選擇空壓機。耗氣量很小，不需設專用設備，可根據(jù)電站的具體情況，從主廠房內的各級供氣系統(tǒng)直接引取，或經減壓引取。3．在一個壓縮空氣系統(tǒng)中，至少應設置2臺空壓機，其中1臺備用。第五節(jié) 技術供水系統(tǒng)的設計計算一、供水對象及用水量計算(一)水輪發(fā)電機空氣冷卻器冷卻水量發(fā)電機在運行時產生的電磁損耗（包括銅損、鐵損、勵磁損耗和附加損耗等），使線圈與鐵芯的溫度升高。(二)推力、上導、油冷卻器用水量(有兩種計算方法)1．推力軸承冷卻器用水量推力軸承油冷卻器用水量按下式計算：式中：－水的比熱，25℃時C＝103J/（Kg（三）機組總用水量水電站上述各項用水量，空冷器約占總用水量的70%，發(fā)電機推力軸承與導軸承冷卻器約占18%，水導軸承潤滑與冷卻約占5%，水冷式變壓器約占6%，其它約占1%。1．壩前取水：因壩前取水水量豐富，取水設備簡單且可靠，即使機組的進水閥門關閉或某一取水口堵塞，供水也不會中斷。3．壓力鋼管取水：引水系統(tǒng)為單元供水，可采用各機組設置取水口，這對于立式機組便于布置和安裝；對于引水系統(tǒng)為聯(lián)合供水，可在總管上設置統(tǒng)一取水口（需設2個取水口），再經凈化設備供給總管，然后供給各用水設備?？傊辉吹倪x擇是決定供水系統(tǒng)是否經濟可靠的關鍵。4．閥門選擇（1）閘閥：可分為平行式和楔式閘閥兩類，平行式閘閥以帶推力楔塊的最為普遍，它適用于低壓，公稱直徑為50～400mm。第六節(jié) 消防給水系統(tǒng)的設計計算一、消防給水對象及用水量1．發(fā)電機消火發(fā)電機在運行時可能由于定子線圈匝間短路，或接頭開焊等事故而起火，為了防止事故的擴大，一般都在發(fā)電機定子線圈上下方布置滅火環(huán)管。廠房消火栓的布置要求，是以保證廠房內任意一個著火點發(fā)生火災時，都能同時受到兩股充實水柱的作用。廠房內的最高著火點可按行車頂部高程為準，按水輪發(fā)電機組的尺寸大小來估算。根據(jù)計算結果分別確定消防給水干管管徑、消火環(huán)管進水管管徑、消火栓進水管管徑。2．排水方式（1）滲漏排水方式集水井排水：這種方式是把廠房內的滲漏水經排水管、溝匯集到集水井中，然后通過水泵排至廠外。二、排水量計算與排水設備選擇（一）檢修排水1．檢修排水量計算檢修排水量的大小，取決于水輪機的型式、尾水位的高低和上、下閘門的漏水量。－尾水管彎肘段的容積，可按下式計算（其中用來估算）－尾水管水平擴散段的容積，可按下式計算（3）壓力鋼管容積若沒有設置進水閥時，壓力鋼管部分積水是按低于下游尾水位的那部分積水，可按下式計算式中，－壓力鋼管直徑，；－下游尾水位，；－壓力鋼管水平段的中心高程，；－壓力鋼管傾角；－壓力鋼管的水平長度。則每臺生產率為為了保證將積水排空后，能由一臺泵來排除上、下閘門的總漏水量，以確保檢修工作安全進行。一般集水井有容積按30～60min的滲漏水量的容積來考慮，可按下式計算式中：－集水井有效容積，；－滲漏水量。（2）水泵揚程計算按集水井最低水位與最高尾水位之差，并考慮管路上的水力損失來計算。第八節(jié) 水電廠的水力監(jiān)測系統(tǒng)設計計算對水電站及水輪機進行有關水力參數(shù)監(jiān)測，其目的是為了及時準確地了解水電站及水輪機的運行狀況，保證水電站的安全經濟運行，并為科學研究和改進設計提供與積累資料。3．滲漏排水泵參數(shù)選擇（1）水泵生產率計算式中：－集水井有效容積，；－水泵工作時間，按20～30min；－滲漏水量。 （二）廠內滲漏排水1．廠內滲漏水量與集水井有效容積在確定電站廠內滲漏水量時，應先由水工專業(yè)提出廠房內水工建筑物的滲漏水量估算值，再參考已運行同類型電站的滲漏水量大小，并結合實際電站情況，確定一個滲漏水量值作為滲漏排水系統(tǒng)的設計依據(jù)。2．排水設備選擇（1）檢修排水泵選擇檢修排水泵總生產率可按下式計算式中，－檢修排水總容積，；－水泵工作時間，一般取4～6h，對于大型電站及長壓力隧洞或長尾水隧洞的電站，可適當延長；－上、下游閘門單位時間漏水量之和。分成四部分，每部分斷面都按圓形斷面計算，按蝸殼水力計算表1－8計算結果代入下式圖31 彎肘形尾水管尺寸示意圖式中，－座環(huán)外徑，；－對應計算斷面圓的半徑，；－整數(shù)，取0,1，2三個數(shù)。檢修排水和滲漏排水一般是分開設置。第七節(jié)　排水系統(tǒng)的設計計算一、排水對象及排水方式1．排水對象（1）檢修排水：排除機組檢修時的鋼管、蝸殼、尾水管內的積水和上、下游水位的漏水。2．供水方式與技術供水源同時考慮，根據(jù)電站的水頭和各消火對象對供水的要求，來選擇供水方式。計算出消防的供水壓力：　?。ǎ　。ǎ┦街?，－與射流總高度有關的系數(shù)；－與噴嘴直徑有關的系數(shù)；－供水總管的水力損失，；－消防軟管的水力損失；；－通過軟管的流量，；－軟管長度，；一般有120三種；－軟管的比阻；水柱的有效噴射半徑，按豎直噴射高度計算（結果偏安全）。其消火用水量計算，可根據(jù)滅火環(huán)管長度、環(huán)管管徑及壓力水頭，查手冊相關圖表可得。四、繪制技術供水系統(tǒng)圖根據(jù)水電站的特點、機組臺數(shù)、機型以及各種可供選用的取水與供水方式，按照用水設備對水質、水溫、水壓及水量的要求，遵循供水系統(tǒng)設計的基本原則，便可擬定適合具體情況的技術供水系統(tǒng)圖。3．濾水器選擇濾水器的作用是清除水中的懸浮物。因不含水生物和有機物，特別適合作為水輪機導軸承及深井泵軸承等清潔潤滑水水源。這種取水方式具有引水管道短，控制設備可以集中布置，便于操作，運行費用少，供水較可靠。電站常見有以下幾種取水方式。由已知水輪機主軸直徑時，按下式進行估算　?。ǎ　。ǎ┦街校海c水輪機軸直徑有關的最小用水量，查相關曲線可得，；－潤滑水箱入口水壓力（），通常＝（15～20）；－水輪機軸頸直徑，；＝＋，當＜650mm時＝15mm，當≥650mm時＝20mm。℃）；－冷卻器進出口水溫差，當發(fā)電機工作溫度（60～80℃）時，可取下限值：入口水溫≤10℃，＝4℃；入口水溫＝10～20℃，＝3℃；入口水溫≥20℃，＝2℃；－發(fā)電機的電磁損失，kW；－發(fā)電機額定功率，kW；－發(fā)電機效率，%；一般小型機組＝～；大型機組＝～；－發(fā)電機軸承的機械損耗，kW；對于懸式機組包含推力軸承和導軸承摩擦損耗（其中導軸承按10～20%計算），推力軸承摩擦損耗功率可按式下計算：－推力軸承負荷，；立式機組含軸向水推力和機組轉動部分重量，一般推力瓦上單位壓力為（2～4）106；－鏡板與推力瓦的摩擦系數(shù)，當油溫在40～50℃時，小機組＝～；大機組＝～；－推力瓦表面平均圓周速度。7．機組的調相壓水充氣，應是自動控制的，應裝設自動閥門和相應監(jiān)測表計。1．按照壓縮空氣各用戶所需的工作壓力和供氣質量及所處的位置，對某用戶單獨設置供氣系統(tǒng)或對若干用戶建立綜合供氣系統(tǒng)。耗氣量很小，不需設專用設備，可從制動干管或其他供氣干管引出。(2)按風動工具連續(xù)工作校核若電站風動工具與制動用氣聯(lián)合時，應按風動工具連續(xù)工作來校核空壓機的生產率，以保證機組檢修時，風動工具能連續(xù)穩(wěn)定地進行工作。按水電站機組一次制動耗氣量計算：式中：——機組一次制動所需的自由空氣總量（m3）；——在工作壓力下，制動過程耗氣流量（），由廠家提供； ——制動時間（min），一般為2min；——制動氣壓（MPa），；——大氣壓力（MPa）。 列出空壓機參數(shù)：生產率，排氣壓力（空壓機的壓力應大于壓力油罐的額定壓力）。（五）布置水電站的絕緣油系統(tǒng)油庫通常都設在廠外。通常大型電站可設一臺或一臺以上；小型電站可設一臺移動式油泵。容積選擇標準為5m3 及以下， m3 進級；5 m3以上的每隔1 m3 進級。計算后選取接近的標準管徑如下：12350、680、100、12150、200、250、300、350、400、450、500、600 mm2．管材選擇建議選用有縫或無縫鋼管，不采用鍍鋅鋼管（鋅與油反應，加速油氧化）；對連接管的選擇可以選軟管、軟銅管、耐油橡膠、軟膠管等型式的管材。通常大型電站可設一臺或一臺以上；小型電站可設一臺移動式油泵。2．運行油捅（槽、罐）容積選擇與凈油捅一致，數(shù)目一般為兩個，方便操作；容積大時可更多些?？砂聪率綋Q算（3）轉漿式水輪機轉輪接力器用油量式中： dp —輪葉接力器直徑（m）dp=(～)D1 SP —接力器活塞行程（m）SP=(～)dp(4) 受油器用油量 （5）沖擊式水輪機噴針接力器充油量式中：Z0—噴嘴數(shù)，d0 —射流直徑(m)，Hmax—電站最大工作水頭(m) ，Pmin —油壓裝置最小油壓（P a）2．機組潤滑油系統(tǒng)用油量計算推力軸承與導軸承的用油量計算： (m3)式中，—軸承損耗單位kw所需油量（m3/kw），查資料；—推力軸承損耗，(kw)； —推力軸承負荷（KN）；—單位負荷推力軸承損耗；—導軸承損耗。4．下游庫水位：百年一遇洪水位(m)。1．調速器的型式：選用單調節(jié)的、靈敏度高的、調節(jié)品質好、控制方便、自動化程度較高的電氣液壓式調速器和微機調速器?！嬎阆禂?shù)，可根據(jù)資料查取。根據(jù)機組所需要的調速功大小及導葉關閉時間，從產品系列中選取調速器型號。因而根據(jù)上述公式求出的水擊壓力升高要再乘于一個機型修正系數(shù)，即：式中：與反擊式水輪機比轉速有關；根據(jù)試驗確定。由下公式計算平均水錘波傳播速度 (m/s)（2）壓力引水系統(tǒng)平均流速可按下式計算： (m/s)式中　。各管段的計算列表計算各管段的。若機組的GD2未提供，可按下式進行計算?！　　〃D―機組額定轉速，r/min。在甩負荷時，由于導葉迅速關閉，水輪機的流量會急劇變化，因此在水輪機過水系統(tǒng)內會產生水擊，調節(jié)保證計算就是計算出上述過程中最大的轉速上升及最大的壓力上升值。在選擇蝶閥時，應使它的有效斷面積大于或等于蝸殼進口(指流過總流量處的蝸殼進口斷面)的斷面積。如需設置水輪機進水閥，應經過技術經濟的論證。2．尾水管單線圖的繪制根據(jù)上面表1－9中的計算結果，在作圖紙上繪制出繪制出尾水管單線圖。（或15176。進口斷面的面積： 式中，為水輪機的最大引用流量，m3/s；為蝸殼最大包角，對于金屬蝸殼一般取345176。椐椐計算出來的機組轉速n(r/min)，轉輪直徑D1(m)，對選定的5個特定水頭按第一式換算為n11 作水平線與模型等效率線相交查得Q11和ηM，然后依上述各式求得η與P，把計算數(shù)值列在如下表1－6中。3．原型水輪機計算點的能量性能的比較：這需要比較三方面的參數(shù)指標，一是不同原型水輪機最高效率的比較，二是不同原型水輪機計算點效率和出力的比較，三是不同原型水輪機所包含的高效率區(qū)的比較；經過三方面比較后，得出效率最好的水輪機的型號結論。1．定子機座外徑≤ｎr＜214r/min，=214≤ｎr≤300r/min， =2．風罩內徑≤20000KVA =+Sf＞20000KVA =+3．轉子外徑式中：▽—單邊空氣間隙，初步估算時可不計。表13 混流式水輪機的軸向水推力系數(shù)轉輪型號HL310HL240HL230HL220HL200HL180HL160HL120HL110HL100K～～～～～～～～～～表14 軸流式水輪機的軸向水推力系數(shù)轉輪葉片數(shù)45678K立軸水輪機總的軸向推力Fz包含除軸向水推力、轉輪重量Wr和主軸重量Wz，初步設計時可按下式估算Fz= Ft + Wr +Wz水輪機轉輪重量Wr計算式為混流式： （N）（若轉論為分瓣轉輪，需再增加10﹪的重量）軸流式：