【正文】 ? ? ? ? ? ? 所以 39。10 70n ? 代入計(jì)算。 工作范圍的驗(yàn)算 在選定的 轉(zhuǎn)輪直徑、 n=150r/min 的情況下，水輪機(jī)的 39。31 m ax 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(jī)的最大引用流量 maxQ 為： 39。1n 值：在設(shè)計(jì)水頭 ? 時(shí)， 39。 11 1 5 0 3 . 8 6 2 . 1 / mi n8 4 . 3rrnDnrH ?? ? ? 在最小水頭 min ? 時(shí)， 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(jī)吸出高的計(jì)算 由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況 39。31 m ax 0 .9 8 /Q m s? 在上圖可查得相應(yīng)的氣蝕系數(shù) ?? ； 由設(shè)計(jì)水頭 ? ，在圖上可查得 ??? ，則可求得水輪機(jī)的吸出高為： 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)重量估算 查《水電站設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械分冊(cè)》 142 頁(yè)圖 255 水輪機(jī)總重量估算曲線，根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑可得水輪機(jī)總重為 210 噸。 發(fā)電機(jī)型號(hào)的選擇 根據(jù)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速等計(jì)算，同時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定容量參考資料選擇發(fā)電機(jī)型號(hào)為 SF75— 40/854，懸式發(fā)電機(jī)。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 起重機(jī)的型 號(hào)確定 由發(fā)電機(jī)的型號(hào)選擇以及水輪機(jī)重量知吊運(yùn)件最重重量為 330 噸，查大噸位單小車橋式起重機(jī)主要參數(shù)表選擇 400/100t 起重機(jī)，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(yùn)行速度為 min/ m 大車運(yùn)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 32021 ? 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(zhǎng)度 mmB 84001 ? 起重機(jī)最大寬度 mmB 10380? 軌面至起重機(jī)頂端距離 mmH 6450? 軌面至緩沖器距離 mmH 12021 ? 薦用大車軌道 QU100 起重機(jī)總重 208 噸 小車重 113 噸 兩主鉤之間距離 mmLn 1050 0? 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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 圖 3— 1 單小車橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 4 引水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 進(jìn)水口設(shè)計(jì) 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(diào)節(jié)池中取水，深式進(jìn)水口及有壓進(jìn)水口為了適應(yīng)這一需要而設(shè)置的一種水工建筑物，深式進(jìn)水口應(yīng)滿足水工建筑物的一般要求，即結(jié)構(gòu)安全、布置簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)低廉以及可靠并適應(yīng)注意美觀。有壓進(jìn)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(zhì)條件良好的地方，且比較經(jīng)濟(jì)。而壩體左壩肩部分的地形地質(zhì)條件都較好，因而考慮經(jīng)濟(jì)成本因素，本水電站樞紐工程廠房的進(jìn)水口采用岸邊式進(jìn)水口。本水電站僅設(shè)計(jì)有兩臺(tái)機(jī)組，因此分組供水不適用。且本水電站的引水道不長(zhǎng)，因此設(shè)置單元供水管道的成本也不會(huì)很高。 引水道直徑計(jì)算 由水輪機(jī)選擇計(jì)算知，水輪機(jī)單機(jī)最大引用流量為 /ms， 為減少水頭損失，流速應(yīng)控制在 。 進(jìn)水口尺寸計(jì)算 進(jìn)水口的尺寸計(jì)算應(yīng)主要包括進(jìn)口段尺寸計(jì)算、漸變段尺寸計(jì)算、閘門段尺寸計(jì)算等。 其中 a 為橢圓曲線的長(zhǎng)半軸，一般取 （ 1~） D，本設(shè)計(jì)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(zhǎng)度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般為壓力管道的 ~ 倍，本設(shè)計(jì)取為 倍，即漸變段長(zhǎng)度為 。 漸變段長(zhǎng)度 1 . 6 1 . 6 6 9 . 6L D m? ? ? ? 收縮角取為 o 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 圖 4— 1 進(jìn)水口漸變段剖面圖 圖 4— 2 進(jìn)水口漸變段平面圖 圖 4— 3 進(jìn)水口漸變段斷面圖 39。6 2 7h h m? ? ? 閘門段尺寸計(jì)算 閘門段是引水道和進(jìn)口段的連接段，考慮進(jìn)口的穩(wěn)定性，進(jìn)水口設(shè)支墩。如下圖： 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 圖 4— 4 進(jìn)水口閘門段斷面圖 進(jìn)水口尺寸驗(yàn)算 為保證水流流態(tài)的穩(wěn)定性，進(jìn)水口的水流流速不宜過大。 ?? cAA 式中： A 為進(jìn)口斷面的面積 39。 0c o 3c o s/ mcAA o ????? ?? 進(jìn)口面積為 22 mm ??? 滿足流速要求 進(jìn)水口尺寸示意圖 由前面的計(jì)算得出進(jìn)水口的尺寸示意圖如下： 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 圖 4— 5 進(jìn)水口結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 通氣孔和進(jìn)人孔 為保證當(dāng)引水道充水時(shí)可以排氣，在事故閘門之后設(shè)置一通氣孔，同時(shí)可保證引水道排水時(shí)供氣，避免引水道內(nèi)產(chǎn)生較大負(fù)壓。 av 為通氣孔進(jìn)氣流速，一般為 30~50m/s，這里取為 40m/s。 進(jìn)水口高程計(jì)算 為保證進(jìn)水口處于有壓狀態(tài)，以使水流流態(tài)穩(wěn)定，進(jìn)水口的高程應(yīng)低于運(yùn)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(jìn)水口前出現(xiàn)吸氣漏斗和漩渦的臨界深度按下式計(jì)算： acvSk ? 式中：kS為無漩渦的臨界淹沒水深 c為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取為 ~，對(duì)稱進(jìn)水時(shí)取小值，側(cè)面進(jìn)水時(shí)取大值， 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 本設(shè)計(jì)取 計(jì)算。 a為閘門孔口凈高，本設(shè)計(jì)為 。 則進(jìn)水口底板高程為： mHS k 206106222 ????????? 死底 引水道設(shè)計(jì) 引水道的路線選擇是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，它關(guān)系到隧洞的造價(jià)，施工難易，工程進(jìn)度，運(yùn)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(jìn)水口均布置在左岸上游側(cè)140m 處，穿過左岸山體布置引水管道。 從進(jìn)水口處的地質(zhì)條件來看， 1和 2的進(jìn)水口相同，地質(zhì)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(shì)，距離主壩體較遠(yuǎn)，互相施工影響小。 另外考慮因素， 2線路的優(yōu)勢(shì)在于進(jìn)廠公路較好布置， 1優(yōu)勢(shì)在于管道線路的轉(zhuǎn)彎角度較小，且尾水線路較短，開挖量小。 調(diào)壓室設(shè)計(jì) 調(diào)壓室作用 在引水線路上設(shè)置調(diào)壓室后，利用調(diào)壓室擴(kuò)大的斷面積和自由水面，水錘波就會(huì)在調(diào)壓室反射到下游去。 調(diào)壓室的設(shè)置判斷 由于設(shè)置調(diào)壓室增加了建造費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)，調(diào)壓室的投資有時(shí)幾乎占引水系統(tǒng)投資的 1/~1/5，相當(dāng)于廠房的土建投資，因此是否設(shè)置調(diào)壓室，必須經(jīng)過電 站的引水系統(tǒng)與機(jī)組聯(lián)合調(diào)節(jié)保證計(jì)算及電站穩(wěn)定運(yùn)行綜合分析，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較加以論證。 根據(jù)在地質(zhì)平面圖上引水線路的布置，由比例測(cè)量出壓力水道長(zhǎng)度約為 460m。設(shè)計(jì)水頭為 。 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 調(diào)節(jié)保證計(jì)算的任務(wù) 計(jì)算有壓引水系統(tǒng)的最大和最小內(nèi)水壓力，最大內(nèi)水壓力作為設(shè)計(jì)或校核壓力管道、蝸殼和水輪機(jī)強(qiáng)度的依據(jù)；最小內(nèi)水壓力作為壓力管道線路布置，防止管道中產(chǎn)生負(fù)壓和校核尾水管內(nèi)真空度的依據(jù)。 選擇調(diào)速器合理的調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)規(guī)律，保證壓力和轉(zhuǎn)速變化不超過規(guī)定的允許值。 調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的 正確合理地解決導(dǎo)葉啟閉時(shí)間、水擊壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值三者之間的關(guān)系，最后選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)葉啟閉時(shí)間和方式，使水擊壓力和轉(zhuǎn)速上升值均在經(jīng)濟(jì)合理的允許范圍內(nèi)。 機(jī)組在丟棄全負(fù)荷時(shí)，若電站設(shè)計(jì)水頭小于 40m，允許的最大壓力上升率為 ~，若電站的設(shè)計(jì)水頭大于 40m 小于 100m，允許的最大壓力上升率為 ~，若電站的設(shè)計(jì)水頭大于 100m，允許的最大壓力上升率為小于 。 增加全負(fù)荷或部分負(fù)荷時(shí)：機(jī)組轉(zhuǎn)速最大降低值，只對(duì)單獨(dú)運(yùn)行的電站計(jì)算，加入系統(tǒng)運(yùn)行的地在那還能，轉(zhuǎn)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(nèi)最大壓力降低值。 在最大水頭下丟棄全負(fù)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(dǎo)葉啟閉時(shí)間初選為 6s，計(jì)算結(jié)果如不滿足要求，依次按 7s、 8s、 9s 計(jì)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： m ax01 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(fù)荷時(shí)： 0 1?? ， 0 ?? ??，所以發(fā)生末相水擊。 取導(dǎo)葉啟閉時(shí)間為 7s，同上述計(jì)算一樣，發(fā)生間接水錘。 ? ? ? ?22 94 9 9 4 722m ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 水錘壓力值為 ： 0 . 4 7 7 3 3 4 . 3mrH H m?? ? ? ? ? 總壓力值為： 3 4 . 3 7 3 1 0 7 . 3rH H H m? ? ? ? ? ? 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 轉(zhuǎn)速上升率為（按列寧格勒金屬工廠公式計(jì)算）： 0122036511sN T fn G D? ? ? ? 上式中： 0N 為機(jī)組額定容量，為 萬 KW。 這里取 1 0 . 8 5 0 . 8 5 7 5 . 9 5ssT T s? ? ? ?。 飛輪轉(zhuǎn)矩 2GD 的計(jì)算： ? ?2 3 . 5 22= itG D K D l t m? 上式中： 2K 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械分冊(cè) 167 頁(yè)表 310，根據(jù)轉(zhuǎn)速為 150r/min 查 得該系數(shù)為 。 tl 為定子鐵芯長(zhǎng)度（ m）。 在最大水頭下丟棄全負(fù)荷計(jì)算 導(dǎo)葉啟閉時(shí)間為： 2 2 4 6 07 0 . 7 71200s lT s sc ?? ? ? ?，因此此時(shí)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(zhuǎn)速上升率為（按列寧格勒金屬工廠公式計(jì)算）： 0122036511sN T fn G D? ? ? ? 上式中： 0N 為機(jī)組額定容量，為 萬 KW。 這里取 1 0 . 8 5 0 . 8 5 7 5 . 9 5ssT T s? ? ? ?。 同設(shè)計(jì)水頭下丟棄全負(fù)荷計(jì)算一樣，飛輪轉(zhuǎn)矩為： ? ?2 3 . 5 3 . 5 22 5 . 2 7 . 8 1 1 . 5 6 1 0 8 0 0itG D K D l t m? ? ? ?