【正文】 尾水管計算數(shù)據(jù)表斷面號ⅠⅡⅢ相鄰斷面面積m3相鄰斷面流量m3/s相鄰斷面速度m/s平均流速m/s各段長度LiLiVi∑LBVB給定關(guān)閉時間將導(dǎo)葉關(guān)閉過程的直線段加以適當(dāng)延長，得到，稱為直線關(guān)閉時間，對于大容量機(jī)組可延長至15s,有特殊要求可延長。應(yīng)為同一時間內(nèi)的最大總和近似計算中，可以取開始關(guān)閉的速度的一半。 由HL220模型特性曲線查的，最大水頭下帶額定負(fù)荷導(dǎo)葉。四、轉(zhuǎn)速上升計算 假定甩負(fù)荷后，導(dǎo)葉開始動作到最大轉(zhuǎn)速時刻之間的水輪機(jī)出力隨時間呈直線變換。三、水擊壓力升高計算對于水錘壓力計算需要確定水錘波a,對于埋藏式鋼管水錘波的傳播速度取 壓力鋼管、蝸殼、尾水管相關(guān)數(shù)據(jù)如下：壓力鋼管： 蝸殼： 尾水管 ： 所以總長水錘波速 平均流速 管道的平均特性常數(shù)由，當(dāng)甩全負(fù)荷時，閥門全開，=1，因為，查《能源動力類水動專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南與課程設(shè)計指南》P28 圖34得發(fā)生極限水錘（間接水錘）。蝸殼段的特性計算由于蝸殼水力流段的特殊，其水力流道為環(huán)形，并且每個斷面的流量QC以及流速VC都不一致，故不得直接計算。調(diào)節(jié)保證計算一般應(yīng)對兩個工況進(jìn)行，即計算設(shè)計水頭和最大水頭甩全負(fù)荷的壓力上升和速率上升，并取其大者。 為風(fēng)罩壁厚。由于本站應(yīng)用水頭為：5082m140m,故采用鋼板焊接蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當(dāng)蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時，采用橢圓形斷面。具體結(jié)果見表16.表16 平均效率的比較方案一(η1+η2)/2Ai(η1+η2)Ai/2 354 6 775 4∑Ai∑(η1+η2)Ai/2η(%)33方案二(η1+η2)/2Ai(η1+η2)Ai/24 716 6 7 54 47∑Ai∑(η1+η2)Ai/2η(%)52方案三(η1+η2)/2Ai(η1+η2)Ai/2564124232∑Aiη(%)45%由上述計算可知，方案一平均效率較大。然后對每個水頭值作等效率曲線。 r/min之間。根據(jù)《能源動力類水動專業(yè)畢業(yè)設(shè)計與課程設(shè)計指南》中表21，本電站水頭變化范圍(H=5082m),適合此水頭范圍的有HL22046。根據(jù)流道的尺寸對水電站進(jìn)行調(diào)節(jié)保證計算，保證滿足水電站的調(diào)節(jié)要求，蝸殼水擊壓力上升在允許范圍里，同時確定調(diào)節(jié)時間常數(shù)。 本論文是在楊啟軍老師的指導(dǎo)下完成，本論文設(shè)計的內(nèi)容有：水輪機(jī)組的選型設(shè)計，調(diào)節(jié)保證計算及調(diào)節(jié)設(shè)備的選擇、水輪機(jī)組的輔助設(shè)計、水電站電氣部分計算及選型，廠房尺寸設(shè)計等。三、送電線路導(dǎo)線截面的選擇：通過計算，查《電力設(shè)備選型手冊》表847 ：符合發(fā)熱條件，不用校驗 電氣主接線設(shè)計1． 電氣主接線設(shè)計的基本要求二．主接線基本形式確定送電回路2回，送電線路電壓等級為220Kv，水電站一般離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷很小，電能主要通過變壓器升壓后送出，多采用單元接線。油壓裝置壓油槽供氣，為了提高其干燥度，空壓機(jī)后設(shè)氣水分離器和儲氣罐，采用二級壓力供氣。注：上述目的、標(biāo)準(zhǔn)、任務(wù)均是按照《畢業(yè)設(shè)計與課程設(shè)計指南》P23 設(shè)計水頭下甩全負(fù)荷一、已知計算參數(shù) 壓力鋼管長約為150m，經(jīng)濟(jì)流速為5m/s，額定轉(zhuǎn)速為79r/min二、管道特性系數(shù) 包括：壓力鋼管段、蝸殼段的特性計算 水擊壓力升高計算 分別對壓力鋼管、蝸殼、尾水管的最大壓力上升值進(jìn)行計算四、轉(zhuǎn)速上升計算 最大水頭甩全負(fù)荷其計算項目與額定下一樣注：給定關(guān)閉時間： 將導(dǎo)葉關(guān)閉過程的直線段加以適當(dāng)延長，得到，稱為直線關(guān)閉時間，對于大容量機(jī)組可延長至15s,有特殊要求可延長?！?座環(huán)尺寸的確定　　連接的座環(huán)有兩種：一種是帶蝶形邊座環(huán)；一種是無蝶形邊座環(huán)。2． 據(jù)所繪制的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計算各方案的平均效率　利用面積法求各方案的平均效率　　　式中η1 、η2 為特性曲線上相鄰等效率線上的效率值，A為兩相鄰效率線之間的面積。二、分別對兩臺機(jī)組、三臺機(jī)組、四臺機(jī)組、五臺機(jī)組進(jìn)行計算 計算項目包括：1）轉(zhuǎn)輪直徑2）原型水輪機(jī)的效率3）同步轉(zhuǎn)速的選擇4）水輪機(jī)的運(yùn)行范圍三、對各個方案的計算結(jié)果匯總在一個表格中表12 水輪機(jī)各方案參數(shù)比較表方案機(jī)型臺數(shù)(臺）直徑（m）轉(zhuǎn)速n（r/min)n11max(r/min)n11a(r/min)n11min(r/min)1HL22027752HL22027793HL22034HL2203100715HL220456HL220457HL22058HL2205125 初選較優(yōu)方案一、初選方案的標(biāo)準(zhǔn)：1：不能超過5%出力限制線:2：、在最高效率區(qū)3：穿過高效率區(qū)二、初選最優(yōu)方案經(jīng)過上述三個條件比較選擇機(jī)組臺數(shù)分別飛5，分別嗎，命名為方案一、方案二、方案三，并根據(jù)以下比較選出最終的方案 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算一、動能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1．繪制轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線 (1) 等效率曲線的繪制：　　A、在水輪機(jī)工作水頭范圍（Hmin～Hmax）內(nèi)取4個水頭值，計算各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速N11，以各N11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點，根據(jù)交點處的Q11和ηm計算出原型水輪機(jī)的效率η和出力P具體結(jié)果見表1表14。水電站機(jī)電部分設(shè)計主要根據(jù)水電站水頭范圍進(jìn)行水輪機(jī)的主機(jī)選型，然后在同一型號中按不同的方案由模型綜合特性曲線在最大和最小水頭下的比轉(zhuǎn)速最大范圍包圍高效率區(qū)間來選定三個較優(yōu)方案，利用面積法比較三個較優(yōu)方案的平均效率，同時參考技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)從中選出最優(yōu)方案，然后利用最優(yōu)方案的參數(shù)，來進(jìn)行相關(guān)的進(jìn)出水流道計算，從而確定蝸殼和尾水管的具體尺寸。（30％）設(shè)計說明書、計算書、圖紙的可用性：設(shè)計方法的正確性、完整性、創(chuàng)造性等。本電站裝機(jī)有下列方案（共分為3個設(shè)計小組）Hmax米82Hr米60Hmin米50N裝機(jī)萬千瓦50利用小時數(shù)小時5100保證出力萬千瓦14電站下游水位曲線千年一遇洪水尾水位為▽，對應(yīng)流量Q=18800米3/秒。公路自下游在右岸進(jìn)入廠區(qū)。四、成績評定畢業(yè)設(shè)計成績采用等級制（優(yōu)、良、中、及格和不及格），由以下內(nèi)容組成：設(shè)計說明書、計算書、圖紙的完整性：內(nèi)容、規(guī)范、工整等。公路自下游在右岸進(jìn)入廠區(qū)?！　』緟?shù)：模型效率：，暫取效率修正量，則設(shè)計工況下原型水輪機(jī)效率為：；推薦使用最優(yōu)單位流量：，最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速：，最優(yōu)單位流量：。各方案的曲線見圖1圖1圖13?！　∮捎诒菊緫?yīng)用水頭為：5082m140m,故采用鋼板焊接蝸殼，蝸殼斷面為圓形，當(dāng)蝸殼尾部用圓斷面不能和座環(huán)蝶形邊相連接時，采用橢圓形斷面。 調(diào)節(jié)保證計算的標(biāo)準(zhǔn) 壓力變化計算標(biāo)準(zhǔn)： 三、調(diào)保計算的任務(wù) 水輪發(fā)電機(jī)組丟棄負(fù)荷后的蝸殼壓力升高值和機(jī)組轉(zhuǎn)速升高值以及尾水管的最大真空度與機(jī)組關(guān)機(jī)規(guī)律和關(guān)機(jī)時間有關(guān)，水電站調(diào)節(jié)保證計算的任務(wù)就是根據(jù)水電站引水系統(tǒng)的布置和電站設(shè)計參數(shù)，選擇合適的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律和關(guān)機(jī)、開機(jī)時間，計算水輪發(fā)電機(jī)組丟棄負(fù)荷或增加負(fù)荷后有壓引水管道系統(tǒng)內(nèi)的最大內(nèi)水壓力，計算機(jī)組丟棄負(fù)荷后的轉(zhuǎn)速升高變化率，計算尾水管的最大真空度，使他們滿足《水電站機(jī)電設(shè)計規(guī)范要求》?！　嚎s空氣系統(tǒng)的組成包括空壓機(jī)、儲氣罐及附屬設(shè)備、測量及控制元件。 （2）運(yùn)行油槽其容積一般與凈油罐相同:（2個）（3）油泵和凈油設(shè)備的選擇（2臺)：五、管徑及管材的選擇六、油系統(tǒng)圖 第4章 電氣部分 接入系統(tǒng)設(shè)計一、接入系統(tǒng)分析二、送電容量的估算：送電容量=本電站最大出力近區(qū)供電負(fù)荷本電站自用電負(fù)荷。本論文是根據(jù)沙盤灣水電站的相關(guān)原始資料進(jìn)行編寫的，設(shè)計的題目是：沙盤灣水電站的設(shè)計，根據(jù)設(shè)計的要求和基本情況，我們運(yùn)用了三年在所學(xué)到的專業(yè)知識，將理論和實踐緊密相聯(lián)接，對我們?nèi)甑膶W(xué)習(xí)情況的總結(jié)和應(yīng)用，在本次設(shè)計中我們解決了很多在以往學(xué)習(xí)中不懂和不理解的知識，對于CAD，word也有了更進(jìn)一步的掌握，這對我們以后去水電廠工作有了很大的幫助，同時，也培養(yǎng)我們獨(dú)立完成任務(wù)，善于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。水電站機(jī)電部分設(shè)計主要根據(jù)水電站水頭范圍進(jìn)行水輪機(jī)的主機(jī)選型，然后在同一型號中按不同的方案由模型綜合特性曲線在最大和最小水頭下的比轉(zhuǎn)速最大范圍包圍高效率區(qū)間來選定三個較優(yōu)方案，利用面積法比較三個較優(yōu)方案的平均效率，同時參考技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)從中選出最優(yōu)方案，然后利用最優(yōu)方案的參數(shù)，來進(jìn)行相關(guān)的進(jìn)出水流道計算，從而確定蝸殼和尾水管的具體尺寸。因此，選擇在245mkw左右的混流式水輪機(jī)為宜。計算原型水輪機(jī)的效率 則限制工況原型水輪機(jī)效率η=ηm+Δη=+=同步轉(zhuǎn)速的選擇 所以轉(zhuǎn)速不用修正。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算一、動能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1．繪制轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線 (1) 等效率曲線的繪制：A、在水輪機(jī)工作水頭范圍（Hmin～Hmax）內(nèi)取4個水頭值，本設(shè)計中所選四個水頭分別為，計算各水頭對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速N11，以各N11值在模型綜合特性曲線上作水平線與其等效率線相交得一系列交點，根據(jù)交點處的Q11和ηm計算出原型水輪機(jī)的效率η和出力P具體結(jié)果見表1表14。2． 據(jù)所繪制的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計算各方案的平均效率利用面積法求各方案的平均效率式中η1 、η2 為特性曲線上相鄰等效率線上的效率值，A為兩相鄰效率線之間的面積。（2） 最大水頭時，即 由HL22046轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線：故 式中的取值由教材P67表43（水頭在30—100之間選擇）（3） 額定水頭時：即 由HL22046轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線： 故 綜上所述選擇電站為2臺機(jī)組，由公式由《水輪機(jī)》教材P69表44及資料可知：尾水位的確定：本電站裝置臺數(shù)為2臺，故水輪機(jī)過流量：查資料電站下游水位曲線當(dāng)時，故立軸混流式水輪機(jī)安裝高程：3． 飛逸轉(zhuǎn)速： 式中：通過查（水輪機(jī)設(shè)計手冊） P65表484． 軸向水推力： 五．轉(zhuǎn)輪的計算圖13 轉(zhuǎn)輪剖面圖如上圖14所示，由已知型號的水輪機(jī)的尺寸（《水輪機(jī)》教材P78）有幾何相似得下表：表110 轉(zhuǎn)輪尺寸表 六．蝸殼計算 蝸殼型式、斷面形狀和包角的確定(1)蝸殼參數(shù)與斷面連接尺寸選擇(2)根據(jù)《水輪機(jī)教材》P99圖540可知蝸殼流速系數(shù)K=(3)蝸殼包角為176。屋頂高程式中：為屋頂結(jié)構(gòu)高度，參照《水電站機(jī)電手冊》廠房下部分總高度上部分高度1主廠房高度三、 廠房寬度的確定上游側(cè)寬度的確定式中：為風(fēng)罩內(nèi)經(jīng)，前面已經(jīng)計算。在甩負(fù)荷時，由于導(dǎo)葉迅速關(guān)閉，水輪機(jī)的流量會急劇變化，因此在水輪機(jī)過水系統(tǒng)內(nèi)會產(chǎn)生水擊，調(diào)節(jié)保證計算就是在初步設(shè)計階段計算出上述過程中最大的轉(zhuǎn)速上升及最大的壓力上升值。（2）設(shè)計水頭下壓力鋼管直徑（3）設(shè)計水頭下管道的注：在設(shè)計水頭下壓力管道的流速即為管道的經(jīng)濟(jì)流速。接力器的直線關(guān)閉時間通常按設(shè)計水頭下，機(jī)組甩全負(fù)荷時的工況來確定，對于額定水頭下甩負(fù)荷的關(guān)閉時間可按下式：因為，所以 根據(jù)HL22046模型水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線可得。所以，則滿足壓力升