【正文】 查水輪機模型參數(shù)表得，模型水輪機轉輪直徑為 。 轉速的計算 39。10n 為最優(yōu)工況下原型水輪機相應的最優(yōu)轉速。 39。10 10 1Mn n n? ? ? ， 查表得 39。 39。10 m a x0. 94 11 1 0. 01 6 0. 030. 91 1MMnn ??? ? ? ? ? ? ? 所以 39。10 70n ? 代入計算。 工作范圍的驗算 在選定的 轉輪直徑、 n=150r/min 的情況下，水輪機的 39。31 ma x 2 3 / 2 2 3 / 217 8 9 4 7 . 4 0 . 9 8 1 . 1 5 /9 . 8 1 9 . 8 1 3 . 8 7 3 0 . 9 1rrNQ m sDH ?? ? ? ?? ? ? 則水輪機的最大引用流量 maxQ 為： 39。1n 值：在設計水頭 ? 時， 39。 11 1 5 0 3 . 8 6 2 . 1 / m in8 4 . 3rrnDnrH ?? ? ? 在最小水頭 min ? 時， 39。31 m ax 0 .9 8 /Q m s? ，39。1 m in 62 .1 / m innr? 的直線。 HL220 模型特性綜合曲線如下圖： 水輪機吸出高的計算 由水輪機的設計工況 39。31 m ax 0 .9 8 /Q m s? 在上圖可查得相應的氣蝕系數(shù) ?? ； 由設計水頭 ? ，在圖上可查得 ??? ，則可求得水輪機的吸出高為： 西華大學畢業(yè)設計說明書 16 ? ? ? ?1 6 2 . 41 0 . 0 1 0 . 0 0 . 0 7 5 0 . 0 2 7 3 2 . 8 79 0 0 9 0sH H m???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 .2 水輪機重量估算 查《水電站設計手冊水力機械分冊》 142 頁圖 255 水輪機總重量估算曲線，根據(jù)轉輪直徑可得水輪機總重為 210 噸。 發(fā)電機型號的選擇 根據(jù)水輪機的轉輪直徑、轉速等計算，同時根據(jù)發(fā)電機的額定容量參考資料選擇發(fā)電機型號為 SF75— 40/854，懸式發(fā)電機。 西華大學畢業(yè)設計說明書 17 起重機的型號確定 由發(fā)電機的型號選擇以及水輪機重量知吊運件最重重量為 330 噸，查大噸位單小車橋式起重機主要參數(shù)表選擇 400/100t 起重機，其各主要參數(shù)如下： 主鉤起升高度為 26m 副鉤起升高度為 35m 主鉤起升速度為 min/ m 副鉤起升速度為 min/ m 小車運行速度為 min/ m 大車運行速度為 min/ m 主吊鉤至軌面距離為 900mm 主吊鉤至軌道中心距離 mmL 32020 ? mmL 48003 ? 副吊鉤至軌道中心距離 mmL 56502 ? mmL 23504 ? 小車軌距 mmL 55007 ? 小車長度 mmB 84001 ? 起重機最大寬度 mmB 10380? 軌面至起重機頂端距離 mmH 6450? 軌面至緩沖器距離 mmH 12020 ? 薦用大車軌道 QU100 起重機總重 208 噸 小車重 113 噸 兩主 鉤之間距離 mmLn 10500? 軌道面至平衡梁掛鉤的距離 mmha 900? 掛鉤中心至上下環(huán)底距離 mmhb 114? 西華大學畢業(yè)設計說明書 18 圖 3— 1 單小車橋式起重機結構圖 西華大學畢業(yè)設計說明書 19 4 引水系統(tǒng)的設計 進水口設計 在水利水電工程中，為發(fā)電供水等綜合利用的目的，往往需要在天然河道、湖泊和調節(jié)池中取水，深式進水口及有壓進水口為了適應這一需要而設置的一種水工建筑物，深式進水口應滿足水工建筑物的一般要求，即結構安全、布置簡單、施工方便、造價低廉以及可靠并適應注意美觀。有壓進水口中分為壩式、岸式、塔式等幾種。 岸式與塔式相比，岸式適用于岸坡地質條件良好的地方，且比較經濟。而壩體左壩肩部分的地形地質條件都較好，因而考慮經濟成本因素，本水電站樞紐工程廠房的進水口采用岸邊式進水口。本水電站僅設計有兩臺機組，因此分組供水不適用。且本水電站的引水道不長，因此設置單元供水管道的成本也不會很高。 引水道直徑計算 由水輪機選擇計算知，水輪機單機最大引用流量為 /ms， 為減少水頭損失，流速應控制在 。 進水口尺寸計算 進水口的尺寸計算應主要包括進口段尺寸計算、漸變段尺寸計算、閘門段尺寸計算等。 其中 a 為橢圓曲線的長半軸，一般?。?1~） D，本設計取 =。則橢圓曲線為 22 2xy??。由矩形變成圓形通常采用四角加圓角過渡圓弧的中心位置和圓角半徑 r 均按直線變化，漸變段長度根據(jù)經驗，一般為壓力管道的 ~ 倍，本設計取為 倍，即漸變段長度為 。 漸變段長度 1 . 6 1 . 6 6 9 . 6L D m? ? ? ? 收縮角取為 o 西華大學畢業(yè)設計說明書 21 圖 4— 1 進水口漸變段剖面圖 圖 4— 2 進水口漸變段平面圖 圖 4— 3 進水口漸變段斷面圖 39。6 2 7h h m? ? ? 閘門段尺寸計算 閘門段是引水道和進口段的連接段，考慮進口的穩(wěn)定性，進水口設支墩。如下圖： 西華大學畢業(yè)設計說明書 22 圖 4— 4 進水口閘門段斷面圖 進水口尺寸驗算 為保證水流流態(tài)的穩(wěn)定性，進水口的水流流速不宜過大。 ?? cAA 式中： A 為進口斷面的面積 39。 3c os/ mcAAo ????? ?? 進口面積為 22 mm ??? 滿足流速要求 進水口尺寸示意圖 由前面的計算得出進水口的尺寸示意圖如下： 西華大學畢業(yè)設計說明書 23 圖 4— 5 進水口結構 尺寸示意圖 通氣孔和進人孔 為保證當引水道充水時可以排氣，在事故閘門之后設置一通氣孔，同時可保證引水道排水時供氣，避免引水道內產生較大負壓。 av 為通氣孔進氣流速，一般為 30~50m/s，這里取為 40m/s。 進水口高程計算 為保證進水口處于有壓狀態(tài)，以使水流流態(tài)穩(wěn)定，進水口的高程應低于運行中可能出現(xiàn)的 最低水位，并有一定的淹沒深度。 為避免進水口前出現(xiàn)吸氣漏斗和漩渦的臨界深度按下式計算： acvSk ? 式中：kS為無漩渦的臨界淹沒水深 c為經驗系數(shù)，一般取為 ~，對稱進水時取小值，側面進水時取大值， 西華大學畢業(yè)設計說明書 24 本設計取 計算。 a為閘門孔口凈高，本設計為 。 則進水口底板高程為： mHS k 206106222 ????????? 死底 引水道設計 引水道的路線選擇是設計中的關鍵，它關系到隧洞的造價，施工難易，工程進度，運行可靠性等方面。 所選擇的兩條引水線路分別以 1和 2表示， 2的進水口均布置在左岸上 游側140m 處，穿過左岸山體布置引水管道。 從進水口處的地質條件來看， 1和 2的進水口相同，地質條件均較好，岸坡處無破碎帶，穩(wěn)定性均較好。 從施工干擾程度來看， 2線路距離壩體過近，因此與主壩體的施工干擾程度大，而1在這一方面則較有優(yōu)勢，距離主壩體較遠，互相施工影響小。 另外考慮因素， 2線路的優(yōu)勢在于進廠公路較好布置， 1優(yōu)勢在于管道線路的轉彎角度較小，且尾水線路較短，開挖量小。 調壓室設計 調壓室作用 在引水線路上設置調壓室后，利用調壓室擴大的斷面積和自由水面，水錘波就會在調壓室反射到下游去。 調壓室的設置判斷 由于設置調壓室增加了建造費用和維護費，調壓室的投資有時幾乎占引水系統(tǒng)投資的 1/~1/5，相當于廠房的土建投資，因此是否設置調壓室，必須經過電站的引水系統(tǒng)與機組聯(lián)合調節(jié)保證計算及電站穩(wěn)定運行綜合分析，進行技術經濟比較加以論證。 根據(jù)在地質平面圖上引水線路的布置，由比例測量出壓力水道長度約為 460m。設計水頭為 。 調節(jié)保證計算 調節(jié)保證計算的任務 計算有壓引 水系統(tǒng)的最大和最小內水壓力，最大內水壓力作為設計或校核壓力管道、蝸殼和水輪機強度的依據(jù)；最小內水壓力作為壓力管道線路布置，防止管道中產生負壓和校核尾水管內真空度的依據(jù)。 選擇調速器合理的調節(jié)時間和調節(jié)規(guī)律，保證壓力和轉速變化不超過規(guī)定的允許值。 調節(jié)保證計算的目的 正確合理地解決導葉啟閉時間、水擊壓力和機組轉速上升值三者之間的關系，最后選擇適當?shù)膶~啟閉時間和方式，使水擊壓力和轉速上升值 均在經濟合理的允許范圍內。 機組在丟棄全負荷時，若電站設計水頭小于 40m，允許的最大壓力上升率為 ~，若電站的設計水頭大于 40m 小于 100m，允許的最大壓力上升率為 ~，若電站的設計水頭大于 100m，允許的最大壓力上升率為小于 。 增加全負荷或部分負荷時：機組轉速最大降低值，只對單獨運行的電站計算，加入系統(tǒng)運行的地在那還能，轉速受系統(tǒng)頻率的制約，不可能有很大的降低、壓力管道和蝸殼內最大壓力降低值。 在最大水頭下丟棄全負荷，通常發(fā)生最大水錘壓力 。 壓力鋼管屬于地下埋式鋼管，則水擊波速為 1200m/s。 導葉啟閉時間初選為 6s，計算結果如不滿足要求，依次按 7s、 8s、 9s 計算。 水電站最大水頭為 。 水流最大速度為： m a xm a x 221 2 0 .9 4 .2 8 /63 .1 444QV m sD?? ? ?? 管道特性系數(shù)為： max01 2 0 0 4 . 2 8 3 . 5 92 2 9 . 8 1 7 3cVgH? ?? ? ??? m ax04 6 0 4 .2 8 0 .4 69 .8 1 7 3 6sLVg H T? ?? ? ??? 丟棄全負荷時： 0 1?? ， 0 ?? ??，所以發(fā)生末相水擊。 取導葉啟閉時間為 7s，同上述計算一樣，發(fā)生間接水錘。 ? ? ? ?22 94 9 9 4 722m ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 水錘壓力值為： 0. 47 73 34 .3mrH H m?? ? ? ? ? 總壓力值為： 34 .3 73 10 7. 3rH H H m? ? ? ? ? ? 西華大學畢業(yè)設計說明書 29 轉速上升率為（按列寧格勒金屬工廠公式計算）： 0122036511sN T fn GD? ? ? ? 上式中： 0N 為機組額定容量，為 萬 KW。 這里取 1 0. 85 0. 85 7 5. 95ssT T s? ? ? ?。 飛輪轉矩 2GD 的計算： ? ?2 3 . 5 22= itG D K D l t m? 上式中： 2K 為經驗系數(shù)，查水電站機電設計手冊水力機械分冊 167 頁表 310，根據(jù)轉速為 150r/min 查得該系數(shù)為 。 tl 為定子鐵芯長度（ m）。 在最大水頭下丟棄全負荷計算 導葉啟閉時間為： 2 2 4 6 07 0 . 7 71200s lT s sc ?? ? ? ?，因此此時發(fā)生的是間接水錘。 ? ? ? ?220 .3 44 0 .3 4 0 .3 4 4 0 .4 022m ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 水錘壓力值為： m a x 0 .4 0 8 4 .3 3 3 .7mH H m?? ? ? ? ? 總壓力值為： m a x 3 3 .7 8 4 .3 1 1 8H H H m? ? ? ? ? ? 轉速上升率為（按列寧格勒金屬工廠公式計算）： 0122036511sN T fn GD? ? ? ? 上式中： 0N 為機組額定容量，為 萬 KW。 這里取 1 0. 85 0. 85 7 5.