【文章內(nèi)容簡介】 線表斷面123456rbb/r11111表112 用圖解法求出曲線包圍的面積S 斷面面積 1 2 3 4 5 6S(m2) 繪制i =f(r)曲線根據(jù)與各r值相應(yīng)的S值，由i=CS求出i值，將各值列入下表表113 各斷面參數(shù)計算表斷面riSiiQiFiVi11800216003137411205840上表中=， Si=, 0, , = 混凝土蝸殼系數(shù) （1—7）在包角時面積是，解得=1800/=。 求其余各斷面積 （1—8）由公式（1—8）得表1—14.表1—14 其余各斷面面積（m）() ()180 繪制蝸殼單線圖（見附錄）(1) 將曲線按等分求各下的半徑如表1—15表1—15 蝸殼各斷面尺寸 （）306090120150180（m）(2) 蝸殼寬度B蝸殼的寬度=+8=，繪制蝸殼單線圖（見附圖所示）。 尾水管選擇水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪，完成了能量交換后，將從轉(zhuǎn)輪的出口流出轉(zhuǎn)輪。這時，水流被引入尾水管在引入下流。尾水管除了將水引入下游，還可以回收部分的能量，使轉(zhuǎn)輪多發(fā)一些電能。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(shè)計時，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。（根據(jù)[1]P117 ，[8]p167）本電站屬于大型立式機組范圍，故應(yīng)選用變肘型尾水管 ，包括三部分：進口錐管，肘管，出口散管。 尾水管主要尺寸選擇(1) 尾水管深度尾水管的深度是指從水輪機的底環(huán)上平面到尾水管底板平面間的高度，通常用表示，它包括,，四部分。進口錐管尾水管的高度對效率有影響和振動等性能有較大的影響，特別對低比速的水輪機影響較大，對軸流式水輪機，一般取,。 (2) 進口錐管進口錐管的單邊錐角的最優(yōu)值取80~100，故取=90。錐管進口直徑D3可近似取轉(zhuǎn)輪出口直徑，D3==。(3) 肘管段肘管的形狀十分復(fù)雜，它對整個尾水管的性能影響很大，一般推薦定型的標(biāo)準(zhǔn)肘管（根據(jù)[8]P167），則肘管 。 按照轉(zhuǎn)輪流道尺寸得 ,進口錐管的高度不能隨便選取，由圖（125）、（129）、（1210）。（根據(jù)[1]）可知 （1—9）式中 ——肘管高度 ,——與轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)肘管的高度與進口直徑相等 （1—10）其中 ——錐管進口直徑，可取= ——進口錐管的半錐角將（1—9）代入（1—10）中得： （1—11）其中= ； 則有： （1—12）其中。由表111（根據(jù)[2]P25）得表1—16.表1—18 單位（m）ZZ5608由表113（根據(jù)[2]P25）得表1—19表1—19 單位（m）類型4E83620(4) 擴散管的確定擴散管的斷面為矩形，一般兩側(cè)面為平行面，而上下兩面之間為擴散形。出口擴散斷面的寬度均為，與肘管出口寬度相等。對軸流式轉(zhuǎn)輪機，一般取=（~）。出口擴散管==（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）（根據(jù)[1]）所示： (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地板允許向上翹起，通常翹角在 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(zhuǎn)輪流到尺寸（見圖133） 單位（m）8424表1—21 軸流式轉(zhuǎn)輪室流到尺寸（見圖134） 單位（m）8480軸流式轉(zhuǎn)輪的葉片可以隨著符合變化與導(dǎo)水機構(gòu)的導(dǎo)葉協(xié)連動作，始終保持有利的組合關(guān)系，因此對負(fù)荷變化的適應(yīng)性較好，運行區(qū)域平均效率高，但由于葉片需要轉(zhuǎn)動，因而結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。葉片是轉(zhuǎn)換能量的主要部件，安裝在轉(zhuǎn)輪體上，它一方面與轉(zhuǎn)輪一起旋轉(zhuǎn)運動；按組合方式不同分整體式和分件是兩種。一般應(yīng)用于5m的轉(zhuǎn)輪采用分件制造，用螺栓連成一體。葉片的密封證機組正常運行費關(guān)系很大，一方面防止轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的 壓力油經(jīng)葉片轉(zhuǎn)輪間的間隙處漏出轉(zhuǎn)輪體進入流道內(nèi)，另一方面防止轉(zhuǎn)輪流道內(nèi)的壓力水經(jīng)上述間隙滲入轉(zhuǎn)輪體內(nèi)。導(dǎo)葉的密封多采用密封。(1) 主軸外徑確定 由于富春江水電站水質(zhì)良好，所以軸承的潤滑主要用水潤滑。 機組的扭矩： （公斤厘米） （1—13）式中 N——主軸傳遞功率 ——主軸轉(zhuǎn)速 （r/min） =（公斤厘米）由圖1212(根據(jù)[1]P319)取得：=1170mm, =1250mm.因為當(dāng)時選用薄軸，固選用 =1170mm 。由表123(根據(jù)[1]P319)的主軸各斷參數(shù)。(1) 主軸直徑確定1)主軸外徑：D=1170mm；2)主軸內(nèi)徑： （1—14）其中: N—主軸的傳遞功率（kw）D—主軸外徑（cm）— 最大許用應(yīng)力取450kg。由公式（1—14）代入數(shù)據(jù)得 由此 取內(nèi)孔尺寸系列為 主軸的其他尺寸 根據(jù)主軸外徑D=11700mm，查得（根據(jù)文獻[1]P312）得表1—22 主軸的其他尺寸 根據(jù)主軸外徑D=1000 mm，查[1]312頁.表1—22 水輪機薄壁軸尺寸系列 （單位mm）D120018301575122018151300110011001251301882402706085cR31230036035212030350220162045 導(dǎo)水機構(gòu)主要參數(shù)的選擇 導(dǎo)葉現(xiàn)狀選擇 圓柱式導(dǎo)水機構(gòu)的葉型，目前常用的有對稱型和非對稱型（正曲率）兩種標(biāo)準(zhǔn)葉型。對稱型導(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中，非對稱型（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式水輪機和低比速ZZ式水輪機中。此次設(shè)計的水輪機蝸殼包角為180度，所以需要選取對稱型導(dǎo)葉。導(dǎo)葉數(shù)目與轉(zhuǎn)輪直徑有關(guān)，查表（根據(jù)參考文獻[1]P137,表8—5）得Z0=32。導(dǎo)葉軸線分度圓直徑D0=9300mm。 導(dǎo)葉高度 表1—23 對稱導(dǎo)葉斷面尺寸D1 D0bcDemk r8000930032 f La q t20718442250353610392515 導(dǎo)葉開度(根據(jù)參考文獻[1]P144)(1) 最優(yōu)開度對于混流式水輪機或轉(zhuǎn)槳式水輪機都取設(shè)計水頭下的單位轉(zhuǎn)速與最優(yōu)效率點對應(yīng)的開度值。 （1—15）則(2) 最大開度= (1—16)為設(shè)計水頭下單位轉(zhuǎn)速與單位流量限制值的交點所對應(yīng)的開度，=41mm(3) 最大可能開度導(dǎo)葉所能開的最大開度=== 接力器行程的確定 (根據(jù)參考文獻[2]P223)由于﹥5m,故取 相對偏心距根據(jù)=8m，查表（參考[1]P137,表8—5）得L1=503mm,L2=536mm, 導(dǎo)葉的有效長度，相對偏心距 (根據(jù)參考文獻[8]P138)。 絕對偏心距。 接力器直徑的選擇 導(dǎo)葉接力器直徑的選擇當(dāng)油壓裝置的額定油壓為25Pa時，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)水機構(gòu)且用兩個單缸接力器操作時，每個接力器的直徑按下式計算： (1—17)其中：—計算系數(shù)，由表45[3]得查得； —。代入數(shù)據(jù)得 根據(jù)系數(shù)表（根據(jù)參考文獻[2]P223,表4—6）得=。于是，可選取相近且計算值偏大的接力器系列直徑，取=650mm. 接力器容積的確定(1) 雙直缸接力器的總?cè)莘e (根據(jù)參考文獻[2]P223)(1—18)代入數(shù)據(jù)得: = (2) 轉(zhuǎn)輪接力器容積的確定，由于﹥5m,故取= 軸承形式的確定： ，故水輪機導(dǎo)軸承采用水潤滑橡膠導(dǎo)軸承。 水輪機的結(jié)構(gòu)說明 綜上所述選擇機組型號ZZ560800，混凝土蝸殼，其基本參數(shù)，，設(shè)計流量，額定功率，額定轉(zhuǎn)速，飛逸轉(zhuǎn)速，安裝高程，吸出高度。 水輪機的葉片數(shù)為4片，活動導(dǎo)葉Z0=32片，用20MnSi剛鑄造，主軸為空心薄壁軸，內(nèi)徑為，外徑，軸承采用水潤滑橡膠軸承。導(dǎo)水機構(gòu)，共有32片導(dǎo)葉。導(dǎo)葉的分布圓直徑，導(dǎo)葉的高度，最優(yōu)開度，最大開度，為了抗其氣蝕和磨損在導(dǎo)葉頂部堆焊耐磨焊條，尾部焊不銹鋼，導(dǎo)葉的傳動機構(gòu)采用叉頭傳動，接力器采用兩個單杠搖擺式接力器，蝸殼為混凝土蝸殼，包角，尾水管為彎肘型，混凝土澆筑而成。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 。 額定功率因數(shù) 發(fā)電機的額定功率因數(shù)是發(fā)電機的額定有功功率與額定容量的比值，cos=。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。 額定視在功率 額定電壓 U= (根據(jù)[2]P151,表2—3) 頻率 f=50HZ 同步轉(zhuǎn)速 飛逸轉(zhuǎn)速 主要尺寸的確定定子鐵芯內(nèi)徑和鐵芯長度是水輪發(fā)電機的主要尺寸。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)等應(yīng)滿足要求。（2）應(yīng)使轉(zhuǎn)子磁軛的機械應(yīng)力與所選用的材料相適應(yīng)。（3）定子轉(zhuǎn)子等最大部件的尺寸應(yīng)滿足運輸條件。（4）機組總體布置合理。 定子內(nèi)徑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。 （cm） 式中 為極距（cm）；為極對數(shù)，在這里為48對在初步選擇極距時可以根據(jù)經(jīng)驗公式 （cm），式子中為系數(shù)在這里取10（根據(jù)參考文獻[9]P30）代入數(shù)據(jù)得，由此可得出=當(dāng)極距（或定子鐵芯內(nèi)徑）確定以后，可以按下式求出：（cm） 其中為系數(shù)；~。代入數(shù)據(jù)得：= =（cm） (21) 發(fā)電機結(jié)構(gòu)形式的選擇水輪發(fā)電機主要結(jié)構(gòu)形式有立式和臥式，通常小容量的水輪發(fā)電機對采用臥式結(jié)構(gòu)，中容量水輪發(fā)電機采用立式或臥式結(jié)構(gòu)，而大容量的水輪發(fā)電機則廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式對于電站主廠房高度，機組本身的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和運行穩(wěn)定性以及維護檢修等都有影響，所以必須立足于全局，對各種因素進行綜合考慮。本設(shè)計方案水輪發(fā)電機采用立式布置結(jié)構(gòu)。立式機組可分為懸式和傘式兩種結(jié)構(gòu)。發(fā)電機推力軸承位于轉(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。立式水輪發(fā)電機的安裝結(jié)構(gòu)形式，可按的值來選擇：當(dāng)時，多采用懸式；當(dāng)，多采用半傘式；，采用全傘式。見（[9]P28）。根據(jù)=，所以采用全傘式結(jié)構(gòu)。 其他外形尺寸估算 發(fā)電機的外型尺寸與容量，轉(zhuǎn)速及安裝結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。 徑向尺寸 1） 機座外徑 當(dāng)214， =+(500~700) (mm) 當(dāng)214， =+(700~1000) (mm) (22)對于本方案，=+500 (mm)=2）定子鐵芯外徑 當(dāng)，3