【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 d to pare the most optimal turbine and eventually choose HL240 type turbine. Secondly, the selection of generator. The generator of a series of parameters calculated on the basis of the specification, and then selected reference to existing power station generator, generator choices to meet the requirements. Lastly, part design of the workship. mainly lying in the long, wide, high is selected. By paring the volute layer, turbine, generator, the biggest size to choose the final size of the plant. KEY WORDS: power staion at dam toe, workshop, volute layer, water turbine, generator 2020 屆水利水電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 水利樞紐布置 地質(zhì)地形條件 沙廠(chǎng)水庫(kù)，距密云縣 20 公里。庫(kù)區(qū)河谷寬緩，河曲較發(fā)育，呈不對(duì)稱(chēng)的 “U”字形。河床高程 130~132m,右岸谷坡較為陡峭，坡度一般為 40 ~80??，左岸相對(duì)平緩。庫(kù)區(qū)河谷底寬一般為 300~450m。河谷兩岸山體雄厚，山峰高程為 175~180m。 庫(kù)區(qū)內(nèi)無(wú)區(qū)域性斷層通過(guò)，未見(jiàn)較大斷層發(fā)育，但受小規(guī)模斷層影響，巖體中裂隙較為發(fā)育。庫(kù)區(qū)基巖邊坡穩(wěn)定，不具備大型的基巖滑坡條件，局部為坡積及洪積物分布區(qū)以及粉壤土區(qū)，水庫(kù)蓄水后可能造成局部塌滑，但對(duì)電站的運(yùn)行基本無(wú)影響?？傊?，庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件較為優(yōu)越，不存在影響建筑物安全的工程地質(zhì)問(wèn)題。 壩軸線(xiàn)及電站布置情況 電站布置 沙廠(chǎng)水電站采用壩后式水電站布置。其組成建筑物包括擋水建筑物，泄水建筑物，水電站進(jìn)水建筑物，水電站引水及尾水建筑物，水電站平水建筑物，發(fā)電、變電和配電建筑物，其他建筑物等。 楊勝柏 沙廠(chǎng)水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 2 第 2 章 水輪機(jī)型號(hào) 根據(jù)水電站的工作水頭（ ~），在反擊式水輪機(jī)系列型譜表中查得 HL240型水輪機(jī)和 ZZ440 型水輪機(jī)都可以使用， 這就需要將兩種水輪機(jī)都列入比較方案，對(duì)其參數(shù)分別予以計(jì)算和選定 為了便于分析比較， 現(xiàn)將兩種方案的有關(guān)參數(shù)列于下表 表 21 水輪機(jī)方案參數(shù)對(duì)照表 從上表的對(duì)照中可以看出，兩種不聽(tīng)的機(jī)型方案在同樣水頭下同時(shí)滿(mǎn)足額定出力的情況下， HL240 與 ZZ440 相比較來(lái)看，它具有效率高工作范圍好 ,汽蝕系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，這可以提高水電站的年發(fā)電量和減小廠(chǎng)房的開(kāi)挖量。 HL240 尺寸較小，這可以減小廠(chǎng)房的尺寸。所以選用 HL240 型水輪機(jī)。 序號(hào) 項(xiàng)目 ZZ440 HL240 1 模型轉(zhuǎn)輪參數(shù) 推薦使用水頭范圍（ m） 20~36 25~45 2 最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 10n? （ r/min） 115 72 3 最優(yōu)單位流量 10Q? （ L/s） 800 1100 4 限制工況單位流量 max1Q? （ L/s） 1650 1240 5 最高效率 maxM? （ %） 89 92 6 設(shè)計(jì)工況氣蝕系數(shù) ? 7 原型轉(zhuǎn)輪參數(shù) 工作水頭范圍（ m） ~ ~ 8 轉(zhuǎn)輪直徑 1D （ m） 9 轉(zhuǎn)速 n （ r/min） 10 最高效率 max? （ %） 11 額定出力 rN （ kW） 25000 25000 12 最大引用流量 maxQ （ sm/3 ） 13 吸出高 sH （ m） 2020 屆水利水電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 3 章 蝸殼 型式 水輪機(jī)的工作水頭 2 4 .4 5 ~ 3 5 .4 4 0H m m??，選擇混凝土蝸殼。 斷面形狀 ?? 圖 31 蝸殼進(jìn)口斷面形狀 其中取 mn? , 30???? , ( ) / m a?? ? （ ar 為座環(huán)外徑） , 5brm? （ br 為座環(huán)內(nèi)徑） 包角和平均流速 查 得 cV = 3 /ms（ cV 為蝸殼進(jìn)口斷面的平均流速） 混凝土蝸殼通常采用 0 180 ~ 270? ? ，此處采用 225 包角。 進(jìn)口斷面的尺寸 0 m a x 0 30 1 3 . 6 1 8 /360CCF m sVV ?? ? ? () n m?? ， ? , b= 變化規(guī)律 如 圖 32， 楊勝柏 沙廠(chǎng)水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 4 baainnimmiACGHR?R0R1R2Ri04590135180225 圖 32 混凝土蝸殼的水力計(jì)算 采用直線(xiàn)變化規(guī)律，則 AG， CH 直線(xiàn)（如圖中虛線(xiàn)所示） 的方程為 對(duì) AG 線(xiàn) 1iin ka? 對(duì) CH 線(xiàn) 2iim ka? 式中： 1k ， 2k 為系數(shù)，可由進(jìn)口斷面尺寸確定， 12 / 2. 6 / 2. 66 0. 98k k m a? ? ? ?。 繪制輔助曲線(xiàn) 在進(jìn)口斷面作若干個(gè) 中間 斷面，如圖 21 中的 0, 1, 2， i 斷面，其外 半徑為 iR（ i=1,2,3 … ）。由于 i i aa R r??，因此，結(jié)合上面兩式可求出每一個(gè) iR 的中間斷面的尺寸 ia ， in ， im 及 ib ，從而求出各中間斷面的面積為 2211ta n ta n ( 1 , 2 , 3 . . . )22i i i i iF a b m n i??? ? ? ? ? () 00 ( 1, 2 , 3 ...)iiFiF?? ?? () 將對(duì)應(yīng)每一個(gè) iR 求出的 i? 值繪于圖 22，并光滑連成曲線(xiàn)，即得到 ()fR?? 輔助 曲線(xiàn) 2020 屆水利水電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 R4R3R2R1R0?????? 225176。22B= 圖 33 混凝土蝸殼的平面單線(xiàn)圖 楊勝柏 沙廠(chǎng)水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 6 第 4 章 尾水管 型式 尾水管型式很多，但目前最常用的有直錐形，彎錐形和彎肘形。其中直錐形尾水管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能最好（ ?? 可達(dá) 80%~85%），但其下部開(kāi)挖工程量大，因此一般用于小型水輪機(jī)。彎錐形尾水管比直錐形尾水管多了一段等直徑的彎管，它是常用于小型臥式水輪機(jī)中的一種尾水管，由于其彎管段水利損失較大，所以性能較差， ?? 約為40%~60%。彎肘形尾水管不但可以減小開(kāi)挖深度，而且具有良好的水力性能， ?? 可達(dá)75%~80%，因此，本電站采用彎肘形尾水管。 尺寸 彎肘形尾水管由進(jìn)口直錐段，中間肘管段和出口擴(kuò)散段三部分組成。由于彎肘形尾水管內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)極其復(fù)雜，所以其尺寸參照 表 41 電站尾水管推薦尺寸 參數(shù) 1D h L 5B 4D 4h 6h 1L 5h 肘管型式 適用范圍 標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管 混流式 12DD? 實(shí)際 2020 屆水利水電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 5 章 調(diào)速設(shè)備及油壓裝置 調(diào)速功 應(yīng)用下式計(jì)算水輪機(jī)的調(diào)速功 5m a x 1( 2 0 0 ~ 2 5 0 ) ( 1 . 8 ~ 2 . 3 ) 1 0 . m 3 0 0 0 N . mA Q H D N? ? ? ? () 屬大型調(diào)速器，則接力器、調(diào)速柜和油壓裝置應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算和選擇。 接力器 直徑 采用兩個(gè)接力器來(lái)操作水輪機(jī)的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)，選用額定油壓為 ， 則每個(gè)接力器的直徑 sd 可由下式求得： 01 m a x1 380s bd D H m mD??? () 由此，在表中選擇與之接近而偏大的 400sd mm? 的標(biāo)準(zhǔn)接力器 接力器最大行程的計(jì)算應(yīng)用下式，接力器的最大行程 maxS 為： m a x 0 m a x( ~ ) a m?? () 容積 兩個(gè)接力器的總?cè)莘e sV ， 可由下式求得： 30 .0 82s s m sxV d S m??? () 調(diào)速器 大型調(diào)速器的型號(hào)是以主配壓閥的直徑來(lái)表征的， 主配壓閥的直徑 d 可由下式計(jì)算 楊勝柏 沙廠(chǎng)水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 8 1 .1 3 6 7ssmVd m mTV??? () 選擇與之相鄰而偏大的 DT—80 型電氣液壓型調(diào)速器。 油壓裝置 此處油壓裝置不考慮空放閥和進(jìn)水閥的用油， 則壓力油罐的容積可按下式估算，即： 3(1 8 ~ 2 0 ) (1 .4 4 ~ 1 .6 0 )ksV V m?? () 選擇與之相鄰而偏大的 YZ— 型分離式油壓裝置。 2020 屆水利水電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 6 章 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)主要部分的尺寸 ??1 0 7 . 1 / m i n 1 5 0 / m i nn r r， 初步選定傘式發(fā)電機(jī)。 表 61 發(fā)電機(jī)主要部分的尺寸 單位： cm 機(jī)距 定子鐵芯內(nèi)徑 定子鐵芯長(zhǎng)度 定子鐵芯外徑 外形尺寸 表 62 發(fā)電機(jī)平面尺寸 單位： cm 定子機(jī)座外徑 風(fēng)罩內(nèi)徑 轉(zhuǎn)子外徑 下機(jī)架最大跨度 580 水輪機(jī)基坑 推力軸承外徑 勵(lì)磁機(jī)外徑 520 300 200 表 63 發(fā)電機(jī)軸向尺寸 單位： cm 定子機(jī)座高度 上機(jī)架高度 勵(lì)磁機(jī)高度 副勵(lì)磁機(jī)高度 220 100 永磁機(jī)高度 下機(jī)架高度 轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 發(fā)電機(jī)主軸高度 80 定子支座支撐面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離 定子支座支撐面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的 100 定子鐵芯水平中心線(xiàn)至主軸法蘭盤(pán)底面 楊勝柏 沙廠(chǎng)水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 10 發(fā)電機(jī)重量 表 64 發(fā)電機(jī)重量 總重量 轉(zhuǎn)子重 飛輪力矩 起重機(jī) 起重機(jī)的型式 和臺(tái)數(shù)取決于水電站的廠(chǎng)房類(lèi)型、最大起重量和機(jī)組臺(tái)數(shù)等條件。具有上部結(jié)構(gòu)的廠(chǎng)房一般選用橋式起重機(jī)。 起重機(jī)額定起重量應(yīng)根據(jù)最重吊運(yùn)件的重量（一般為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）加起吊工具的重量，并參照起重量系列確定，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重 ?2 ，乘以動(dòng)力系數(shù) ，得?? ，選雙小車(chē) ?2 100 橋式起重機(jī)。 2020 屆水利水電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 7 章 壓力引水管道 進(jìn)水口 型式 由于本電站是壩后式水電站， 采用壩后式進(jìn)水口。 高程 1. 淹沒(méi)深度 有壓式進(jìn)水口應(yīng)低于運(yùn)行 中 可能出現(xiàn)的最低水位（死水位 =158m?死 ），并有一定的淹沒(méi)深度，以避免進(jìn)水口前出現(xiàn)漏斗狀吸氣漩渦并防止有壓引水道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，其中前者常為控制條件，漏斗狀漩渦繪帶入空氣，吸入漂浮物，引起噪音和振動(dòng)，減小過(guò)流能力，影響水電站的正常發(fā)電。不出現(xiàn)吸氣漩渦的臨界淹沒(méi)深度按戈登經(jīng)驗(yàn)公式估算 ah???1:1b 圖 71 進(jìn)水口型式 12 C a m??? () 0. 8 4. 48crh a m?? () 楊勝柏 沙廠(chǎng)水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 12 取 ? 2. 頂部高程 = 1 5 8 6 .5 1 5 1 .5crhm? ? ? ? ? ?頂 死 () 3. 底部高程 有壓式進(jìn)水口的底部高程應(yīng) 高于 設(shè)計(jì)淤沙高程 =140m? ??淤底 () 142m??底 進(jìn)水口曲線(xiàn)及尺寸 1. 曲線(xiàn) 進(jìn)口段上唇曲線(xiàn)采用 1/41橢圓，其長(zhǎng)軸 a 取 （ D 為引水道漸變段末端直徑） 。 短軸取 1/3D 。下唇采用直線(xiàn)，坡度為 1:1。如 圖 72 所示： ???? 圖 72 進(jìn)水口尺寸 2. 尺寸 D m?? () 1 D m?? () 2020 屆水利水電專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 漸變段 漸變 段是由矩形閘門(mén)到圓形管道的過(guò)渡段。通常采用圓角過(guò)渡，如下圖所示： 其中 11 斷面為閘門(mén)段， 33 斷面為漸變段末端。圓角半徑 r 按直線(xiàn)規(guī)律變?yōu)闈u變段 末端半徑。漸變段的長(zhǎng)度為管道直徑的 倍，側(cè)面擴(kuò)散角以 6~8??為宜。 管道長(zhǎng)度