畢業(yè)設(shè)計(jì)--水電站總裝機(jī)容量17.5萬(wàn)千瓦方案水輪機(jī)選型

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本說(shuō)明書(shū)共六個(gè)章節(jié)，主要介紹了紅石水電站總裝機(jī)容量17.5萬(wàn)千瓦方案水輪機(jī)選型，水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的繪制，蝸殼、尾水管的設(shè)計(jì)方案和工作原理。主要內(nèi)容包括水電站水輪機(jī)、排水裝置、所滿足的設(shè)計(jì)方案及控制要求和設(shè)計(jì)所需求的相關(guān)輔助圖和設(shè)計(jì)圖。系統(tǒng)的闡明了水電站相關(guān)應(yīng)用設(shè)備和輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)方案的步驟和圖形繪制的方法。</p&

2、gt;<p><b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　水輪機(jī)、綜合運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線圖、蝸殼、尾水管。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 基本資料- 1 -</p><p>　　第二章 水輪機(jī)的特征水頭的計(jì)算- 1 -</p>

3、<p>　　2.1最大水頭- 1 -</p><p>　　2.2最小水頭- 3 -</p><p>　　2.3設(shè)計(jì)水頭- 3 -</p><p>　　第三章 水輪機(jī)型號(hào)及裝置方式的確定- 3 -</p><p>　　3.1水輪機(jī)型號(hào)的選擇- 3 -</p><p>　　3.2HL240型基本工作參數(shù)

4、的確定- 4 -</p><p>　　3.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算- 4 -</p><p>　　3.2.2 轉(zhuǎn)速計(jì)算- 4 -</p><p>　　3.2.3 效率修正值的計(jì)算- 4 -</p><p>　　3.2.4 出力校核- 5 -</p><p>　　3.2.5 運(yùn)行范圍校核- 5 -</p&

5、gt;<p>　　3.2.6 裝置方式- 7 -</p><p>　　3.2.7 吸出高度與安裝高程的確定- 7 -</p><p>　　3.3 ZZ440型水輪機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算- 8 -</p><p>　　3.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑- 8 -</p><p>　　3.2.2 轉(zhuǎn)速n計(jì)算- 8 -</p>&

6、lt;p>　　3.2.3 效率及單位參數(shù)修正- 9 -</p><p>　　3.2.4 工作范圍的驗(yàn)算- 10 -</p><p>　　3.2.5 吸出高度Hs的計(jì)算- 11 -</p><p>　　3.2.6 裝置方式- 11 -</p><p>　　3.2.7 安裝高程的確定- 11 -</p><p&

7、gt;　　3.3 兩種方案的比較分析- 12 -</p><p>　　第四章 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制- 13 -</p><p>　　4.1 基本資料- 13 -</p><p>　　4.2 等效率線的計(jì)算與繪制- 13 -</p><p>　　4.3 出力限制線的繪制- 14 -</p><p>　　4

8、.4 等吸出高度線的計(jì)算- 15 -</p><p>　　第五章 蝸殼設(shè)計(jì)- 17 -</p><p>　　5.1 蝸殼型式選擇- 17 -</p><p>　　5.2 主要參數(shù)確定- 17 -</p><p>　　5.2.1 斷面形狀的確定- 17 -</p><p>　　5.2.2 蝸殼包角的選擇-

9、17 -</p><p>　　5.2.3蝸殼進(jìn)口斷面流速- 17 -</p><p>　　5.2.4蝸殼進(jìn)口斷面流量：- 18 -</p><p>　　5.2.5蝸殼進(jìn)口斷面面積：- 18 -</p><p>　　5.3 蝸殼尺寸的計(jì)算- 18 -</p><p>　　5.3.1進(jìn)口斷面尺寸的計(jì)算- 18 -

10、</p><p>　　5.3.2中間斷面尺寸的計(jì)算- 19 -</p><p>　　第六章 尾水管設(shè)計(jì)- 21 -</p><p>　　6.1 尾水管型式的選擇- 21 -</p><p>　　6.2 彎肘形尾水管主要尺寸的確定- 21 -</p><p>　　6.2.1 尾水管高度確定- 21 -</

11、p><p>　　6.2.2進(jìn)口錐管尺寸的確定- 21 -</p><p>　　6.2.3 肘管型式的確定- 22 -</p><p>　　6.2.4 出口擴(kuò)散段的設(shè)計(jì)- 22 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 23 -</p><p><b>　　第一章 基本資料</b></p>

12、;<p>　　紅石水電站位于第二松花江的上游，在豐滿水庫(kù)干流回水的末端，壩址以上的流域 面積為 20300 平方公里，其上游 38 公里處的水庫(kù)末端為白山水電站。紅石電站系松花 江上游白山電站與豐滿電站之間的一個(gè)梯級(jí)電站。 </p><p>　　紅石水電站水庫(kù)正常蓄水位為 290 米。白山至紅石區(qū)間河段集水面積不大，百分之 九十來(lái)水經(jīng)白山水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，紅石水庫(kù)庫(kù)小，僅能考慮日調(diào)節(jié)，增加水庫(kù)削落深度將

13、 增加電能損失，故水庫(kù)水位削落過(guò)大顯然是不適合的。根據(jù)上述情況，按日調(diào)節(jié)要求， 并考慮在必要時(shí)尚能滿足以臺(tái)機(jī)組擔(dān)任事故備用八小時(shí)這個(gè)條件確定水庫(kù)設(shè)計(jì)死水位 為 289 米。 </p><p>　　東北地區(qū)電網(wǎng)大，發(fā)展快，而水力資源又較少，開(kāi)發(fā)條件較好可用于調(diào)峰的電站為 數(shù)不多。紅石水電站不但上有白山電站調(diào)節(jié)，而且地理位置適中，因此適當(dāng)加大裝機(jī)容 量以滿足電力系統(tǒng)的要求是很必要的。建議紅石水電站裝機(jī)容量的選擇應(yīng)

14、考慮以下因素： （1）機(jī)組過(guò)水能力應(yīng)與白山機(jī)組的總過(guò)水能力 900m3/s 相適應(yīng)；（2）年利用小時(shí)數(shù)控 制在 2000 小時(shí)左右；（3）參照國(guó)內(nèi)機(jī)組的實(shí)際生產(chǎn)情況。</p><p>　　第二章 水輪機(jī)的特征水頭的計(jì)算</p><p><b>　　2.1最大水頭</b></p><p>　　Hmax=Z上max-Z下min</p>

15、<p>　　根據(jù)給出的流量Q和壩址Z數(shù)據(jù)，在excel工作表中找出流量Q和壩址Z的關(guān)系如圖2-1</p><p>　　得出公式y(tǒng) = 3E-09x3 - 6E-06x2 + 0.0063x + 262.69</p><p>　　再根據(jù)公式粗算出力，找出最符合的區(qū)間范圍再進(jìn)行精算，最后找到4臺(tái)水輪機(jī)總出力為17.5萬(wàn)kw時(shí)對(duì)應(yīng)的下游水深，即可求出最大水頭，</p>

16、<p>　　計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-1、2-2。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p><b>　　(表2-1)</b></p><p>　　(表2-2) 最后由(表2-2) 計(jì)算算得Hmax=26.228m</p><p><b>　　2.2最小水頭

17、</b></p><p>　　最小水頭由設(shè)計(jì)死水位的高度減去單機(jī)發(fā)電尾水位是對(duì)應(yīng)的高度Hmin=Z上min-Z下max</p><p>　　同樣可按照最大水頭的算法求出列表如下</p><p>　　表2-3 表2-4</p><p>

18、;　　最后計(jì)算得Hmin=23.188m</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)水頭</b></p><p>　　河床式水電站設(shè)計(jì)水頭應(yīng)按照公式 Hp= 進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　根據(jù)公式算得設(shè)計(jì)水頭Hp=24.64m</p><p>　　第三章 水輪機(jī)型號(hào)及裝置方式的確定</p><p>　

19、　3.1水輪機(jī)型號(hào)的選擇</p><p>　　根據(jù)該水電站的水頭變化范圍23.188m～26.228m，參照《水電站》教材附錄中的附表1和附表2的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型譜參數(shù)表，查出合適的機(jī)型有HL240型水輪機(jī)（適用水頭范圍25~45m）和ZZ440型水輪機(jī)（適用水頭范圍20~40m）兩種?，F(xiàn)將這兩種水輪機(jī)作為初步方案，分別求出其有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行比較分析。</p><p>　　3.2HL240型基

20、本工作參數(shù)的確定</p><p>　　從型譜中查得HL240模型參數(shù)為：最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=72,模型最高效率=0.92，模型轉(zhuǎn)輪直徑=0.46m。</p><p>　　3.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑D計(jì)算</p><p>　　轉(zhuǎn)輪直徑 (3-1)</p><p>　　式

21、中：——水輪機(jī)額定出力，=== 4.56萬(wàn)kW (為發(fā)電機(jī)效率：0.95~0.98，取0.96)；</p><p>　　——采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速與出力限制線交點(diǎn)處單位流量，；</p><p>　　——設(shè)計(jì)水頭，=24.64m；</p><p>　　——水輪機(jī)效率，設(shè)=0.90。</p><p>　　代入式中得= 5.84m</p>

22、<p>　　采用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑6.00m。</p><p>　　3.2.2 轉(zhuǎn)速計(jì)算</p><p>　　轉(zhuǎn)速 (3-2)</p><p>　　式中： ——單位轉(zhuǎn)速采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　—

23、—采用設(shè)計(jì)水頭=24.64m； </p><p>　　——采用選用的標(biāo)準(zhǔn)直徑=6m。</p><p>　　代入式中，則 n==59.57 r/min</p><p>　　采用與其接近的同步轉(zhuǎn)速60 r/min，磁極對(duì)數(shù)P=50。</p><p>　　3.2.3 效率修正值的計(jì)算</p><p><b>

24、　　1.真機(jī)最高效率 </b></p><p>　　根據(jù)《水電站》教材圖3-6中查得HL240型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下最高效率為=92.0%，模型轉(zhuǎn)輪直徑=0.46m，所以原型水輪機(jī)的最高效率可采用下式計(jì)算，即 </p><p><b>　　(3-3) </b></p><p>　　代入算得 =0.95

25、 </p><p><b>　　2.效率修正值</b></p><p>　　考慮到制造水平的差異，根據(jù)水輪機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)直徑，憑經(jīng)驗(yàn)=1%，如果原型水輪機(jī)所使用的蝸殼和尾水管與模型試驗(yàn)時(shí)采用的型式不同，則意味著原型水輪機(jī)使用了異型部件。憑經(jīng)驗(yàn)知，原型水輪機(jī)的實(shí)際效率要比計(jì)算值低，由于使用異型部件的原因，還要減去一個(gè)值。在本設(shè)計(jì)中，取=0，則效率修

26、正值有下式計(jì)算</p><p>　　=0.950.920.010=0.02</p><p>　　= – 1=0.016<0.03</p><p>　　故單位轉(zhuǎn)速與單位流量可不予修正。</p><p>　　3.2.4 出力校核</p><p>　　(kW)

27、 (3-4)</p><p>　　式中為水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量，；根據(jù)==72.52 r/min與出力限制線交點(diǎn)處=1.24，=0.895,代入式中得：=221.59;設(shè)計(jì)水頭=24.64m；水輪機(jī)效率==0.915則=49000kw，稍大于4.56萬(wàn)Kw，基本滿足要求</p><p>　　3.2.5 運(yùn)行范圍校核</p><p>　　在選定=6.0m和n=60 r/

28、min后，水輪機(jī)的最大的及各特征水頭相對(duì)應(yīng)的即可計(jì)算出來(lái)。</p><p>　　水輪機(jī)在=24.64 m、=4.56萬(wàn)KW下工作時(shí)，其相應(yīng)的最大單位流量即為，故: </p><p>　　則水輪機(jī)的最大引用流量為</p><p>　　對(duì)值：在設(shè)計(jì)水頭=24.64m時(shí)，</p><p>　　在最大水頭Hmax=26.228m時(shí)，</

29、p><p>　　在最小水頭Hmin=23.188m時(shí)，</p><p>　　最大水頭對(duì)應(yīng)的單位流量應(yīng)試算求得和單位流量，在模型綜合特性曲線上找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，進(jìn)而確定水輪機(jī)的工作范圍，其實(shí)算結(jié)果見(jiàn)表3-1</p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　式中根據(jù)綜合特性曲線表查出，=+，，=,算得水輪機(jī)出力最接

30、近4.56萬(wàn)kw時(shí)，選取Q為最大水頭的單位流量，填入表3-2</p><p><b>　　表3-2</b></p><p>　　在HL240型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上，分別繪出，和為常數(shù)的直線，由圖3-1可見(jiàn)，由這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍（圖中陰影部分）基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)。所以對(duì)于HL240型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù)=6m和是比較滿意的，但是還需

31、要和其他方案作前面的比較</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2.6 裝置方式</p><p><b>　　采用立軸安裝方式</b></p><p>　　3.2.7 吸出高度與安裝高程的確定</p><p>　　當(dāng)?shù)睾０胃叨?1047m，列表

32、計(jì)算如表3-3</p><p><b>　　表3-3</b></p><p>　　采用最小值HS=1.23m，確定水輪機(jī)安裝高程</p><p>　　=263.772+1.23+ =266.097m (b0=0.365D1)</p><p>　　3.3 ZZ440型水輪機(jī)基本參數(shù)的計(jì)算</p><

33、;p>　　3.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑</p><p>　　從型譜中查得ZZ440模型參數(shù)為：最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速=115, 限制工況下的單位流量=1650L/s</p><p><b>　　轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算公式</b></p><p><b>　　(3-5)</b></p><p><b>　　式中

34、和均同前</b></p><p>　　采用限制工況為1.65</p><p>　　采用限制工況與最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速相應(yīng)的=0.823(查zz440綜合特性曲線)，設(shè)，則</p><p>　　采用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)輪直徑5m。</p><p>　　3.2.2 轉(zhuǎn)速n計(jì)算</p><p>　　轉(zhuǎn)速

35、 </p><p>　　選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速，磁極對(duì)數(shù)為P=26。</p><p>　　3.2.3 效率及單位參數(shù)修正</p><p>　　對(duì)于軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，必須對(duì)其模型綜合特性曲線圖上的每個(gè)轉(zhuǎn)角的效率進(jìn)行修正。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)角為時(shí)的原型水輪機(jī)最大效率可用下式計(jì)算</p><p>　　已知D1M=0.46m、HM=3.5m、D1

36、=5m、H=24.64m,代入上式，則得：=10.657()</p><p>　　葉片在不同轉(zhuǎn)角時(shí)的可由模型綜合特性曲線查得，從而可求出相應(yīng)的值的原型水輪機(jī)的最高效率并將計(jì)算結(jié)果列于表3-4</p><p>　　當(dāng)選取效率的制造工藝影響修正值和不考慮異性部件的影響時(shí)，即可計(jì)算出不同轉(zhuǎn)角時(shí)的效率修正值。其中計(jì)算結(jié)果如下表3-4</p><p>　　表3-4 ZZ440

37、型水輪機(jī)效率修正值計(jì)算表</p><p>　　設(shè)計(jì)水頭時(shí)水輪機(jī)出力為 </p><p>　　由==114.54(r/min)及=1.65m3/s查得相應(yīng)的裝置角模型效率=0.828，效率修正值=0.049，則=0.828+0.049=0.877，代入式中得=43406kw, 稍小于45600，故滿足要求。</p><p><b>　　2.效率修正值<

38、;/b></p><p>　　由在《水電站》教材附錄中附表1查得ZZ440型水輪機(jī)最優(yōu)工況的模型效率為=89％。由于最優(yōu)工況接近于=0°等轉(zhuǎn)角線，故可采用作為其修正值，從而可得原型最高效率為</p><p>　　=0.89+0.028=0.918=91.8%</p><p>　　= – 1=<0.03</p><p>　

39、　故單位轉(zhuǎn)速與單位流量可不予修正。</p><p>　　3.2.4 工作范圍的驗(yàn)算</p><p>　　在選定，后，水輪機(jī)的及各特征水頭相對(duì)應(yīng)的即可計(jì)算出來(lái)。</p><p>　　水輪機(jī)在=24.64m、萬(wàn)KW下工作時(shí)，其相應(yīng)的最大單位流量即為，故： </p><p><b>　　，</b></p>

40、<p>　　則水輪機(jī)的最大引用流量為</p><p>　　對(duì)值：在設(shè)計(jì)水頭=24.64m時(shí)，</p><p>　　在最大水頭Hmax=26.228m時(shí)，</p><p>　　在最小水頭Hmin=23.188m時(shí)，</p><p>　　在ZZ440型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖(圖3-2)上分別繪出，=1730和，的直線。</p&g

41、t;<p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　由圖可見(jiàn)，由這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍（圖中陰影部分）基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)。所以對(duì)于ZZ440型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù)，是較合理的</p><p>　　3.2.5 吸出高度Hs的計(jì)算</p><p>　　由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況參數(shù)，=1730，由《水電站

42、》教材ZZ440型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖查得其氣蝕系數(shù)約為=0.72，則可求出水輪機(jī)的吸出高度為</p><p>　　3.2.6 裝置方式</p><p><b>　　采用立軸安裝方式</b></p><p>　　3.2.7 安裝高程的確定</p><p><b>　　立軸軸流式水輪機(jī)</b>&l

43、t;/p><p>　　=263.772-10.13+0.415=255.69 m （其中取0.41）</p><p>　　3.3 兩種方案的比較分析</p><p>　　為了便于分析比較，現(xiàn)將上述兩種方案的有關(guān)參數(shù)列表如下：</p><p>　　表3-5 水輪機(jī)方案參數(shù)對(duì)照表</p><p>　　從上列對(duì)照表來(lái)看，兩

44、種不同型號(hào)的水輪方案在同樣水頭下的同時(shí)工作滿足額定出力的情況下，HL240和ZZ440比較來(lái)看：①HL240包含了較好的高效率區(qū)，氣蝕系數(shù)小，安裝高程較高等優(yōu)點(diǎn)，這可以提高水電站的年發(fā)電量和減少?gòu)S房的開(kāi)挖工程量，②HL240最高效率為95%大于ZZ440型水輪機(jī)，可以充分利用水力資源，同時(shí)也為水輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造條件。③ZZ440型方案的優(yōu)點(diǎn)僅表現(xiàn)在水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高，有利于減小發(fā)電機(jī)尺寸，降低發(fā)電造價(jià)，但這種機(jī)型的水輪機(jī)為雙重調(diào)節(jié)的水輪機(jī)，

45、水輪機(jī)和調(diào)速設(shè)備的造價(jià)較高。</p><p>　　由此看，若在制造供貨方面沒(méi)有問(wèn)題時(shí)，初步選用HL240型方案較為有利。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，尚需要計(jì)算出個(gè)方案的動(dòng)能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，進(jìn)一步進(jìn)行分析比較，以選出合理的方案。本設(shè)計(jì)采用HL240型號(hào)的水輪機(jī)。</p><p>　　第四章 水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制</p><p><b>　　4.1 基本資料<

46、/b></p><p>　　轉(zhuǎn)輪的型式HL240型，主要綜合特性曲線由《水電站》教材圖3-6，</p><p>　　轉(zhuǎn)輪的直徑=5m，額定轉(zhuǎn)速，</p><p>　　特征水頭 Hmax=26.228m，Hp=24.64m，Hmin=23.188m， </p><p>　　水輪機(jī)的額定出力 =45600KW </p&

47、gt;<p>　　尾水位高程 263.772 m</p><p>　　安裝高程 266.097 m</p><p>　　效率修正值為 =0.02</p><p>　　4.2 等效率線的計(jì)算與繪制</p><p>　　由于水電站的水頭變化范圍較小，現(xiàn)取水輪機(jī)工作范圍內(nèi)3個(gè)水

48、頭，列表4-1分別進(jìn)行計(jì)算。依據(jù)表4-1中的數(shù)據(jù)繪制對(duì)應(yīng)每個(gè)H值的效率特性曲線，如圖 4-1。在該圖上作出某效率值的水平線，它與圖中各等H線相交，繪制H～N坐標(biāo)圖，連成光滑曲線，既得出等效率線，如圖4-2。</p><p>　　表4-1 HL240型水輪機(jī)等效率曲線計(jì)算表</p><p>　　4.3 出力限制線的繪制</p><p>　　出力限制線表示水

49、輪機(jī)在不同水頭下實(shí)際允許發(fā)出的最大出力。由于水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)配套運(yùn)行，所以水輪機(jī)最大出力受發(fā)電機(jī)額定出力和水輪機(jī)5%出力儲(chǔ)備線的雙重限制。</p><p>　　4.4 等吸出高度線的計(jì)算</p><p>　　取3個(gè)水頭，計(jì)算數(shù)據(jù)列表4-2分別進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　?、倮L制輔助曲線，如圖4-2（a）所示。</p><p>　?、谇蟪龈魉^

50、下的值，并在相應(yīng)的模型綜合特性曲線上查出水平線與各等氣蝕系數(shù)線的所有交點(diǎn)坐標(biāo)，，值，填入下表。</p><p>　?、墼谳o助曲線上查出相應(yīng)于上述各的N值，填入下表。</p><p>　?、芾霉接?jì)算出相應(yīng)于上述各的值，填入下表。⑤根據(jù)表中對(duì)應(yīng)的，值，做出曲線，如圖4-3（b）所示。</p><p>　?、拊趫D上任取值，做水平線與曲線相交，記下各交點(diǎn)的、N值，繪于H

51、～N坐標(biāo)圖上，將各點(diǎn)連成光滑曲線即為等吸出高度線。</p><p><b>　　Q和N關(guān)系曲線圖</b></p><p>　　表4-2 HL240水輪機(jī)等吸出高度線計(jì)算表</p><p><b>　　Hs和N關(guān)系圖</b></p><p><b>　　第五章 蝸殼設(shè)計(jì)</b>

52、</p><p>　　5.1 蝸殼型式選擇</p><p>　　由于本水電站水頭高度小于40m，所以采用混凝土蝸殼。</p><p>　　5.2 主要參數(shù)確定</p><p>　　5.2.1 斷面形狀的確定</p><p>　　中小型水電站多采用n=0的平頂梯形斷面，有利于接力器的布置，查《水電站》教材附錄可知，此設(shè)計(jì)

53、水輪機(jī)為中型水輪機(jī)，考慮在蝸殼頂部布置調(diào)速接力器的方便選擇平頂梯形斷面，即</p><p>　　當(dāng)時(shí)，選??；，選擇；由《水電站》教材表1-3座環(huán)直徑與關(guān)系取，座環(huán)內(nèi)直徑，=9.12m，，=7.92m，即，。 </p><p>　　5.2.2 蝸殼包角的選擇</p><p>　　混凝土蝸殼，因?yàn)樵撍啓C(jī)的設(shè)計(jì)水頭為24.64m故選取</p><p&

54、gt;　　5.2.3蝸殼進(jìn)口斷面流速</p><p><b>　　進(jìn)口斷面流速：</b></p><p>　　= (5-1)</p><p>　　帶入得 =0.825=4.1 (其中可由《水電站》P22 混凝土蝸殼流速系數(shù)表按內(nèi)插法查得) </p><

55、p>　　5.2.4蝸殼進(jìn)口斷面流量：</p><p><b>　　(5-2) </b></p><p><b>　　帶入得 </b></p><p>　　5.2.5蝸殼進(jìn)口斷面面積：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><

56、p><b>　　代入數(shù)據(jù)計(jì)算得</b></p><p>　　5.3 蝸殼尺寸的計(jì)算</p><p>　　5.3.1進(jìn)口斷面尺寸的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)幾何關(guān)系，進(jìn)口斷面面積應(yīng)滿足下式</p><p>　　按下表5-1進(jìn)行試算。</p><p>　　表5-1 混凝土蝸殼進(jìn)口斷面尺寸試算

57、表</p><p>　　經(jīng)試算得，誤差僅為0.06%，符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)、、繪制進(jìn)口斷面輪廓線。</p><p>　　5.3.2中間斷面尺寸的計(jì)算</p><p>　　1）頂角的變化規(guī)律可采用直線變化規(guī)律，則：</p><p>　　進(jìn)口斷面最大半徑R=</p><p>　　2）根據(jù)直線作出4個(gè)中間斷面2、3、4、5，不

58、同斷面對(duì)應(yīng)不同Ri，求出,計(jì)算見(jiàn)表5-2。以為縱坐標(biāo)，r為橫坐標(biāo)，繪出各斷面的=f(r)關(guān)系曲線，求積分，計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-3</p><p>　　表5-2 中間斷面尺寸計(jì)算</p><p>　　表5-3 計(jì)算表</p><p>　　3）各斷面的流量及其位置的計(jì)算：</p><p>　　蝸殼常數(shù)，，，列表計(jì)算如表5-4所示。</p&g

59、t;<p><b>　　表5-4 計(jì)算表</b></p><p>　　4）繪制蝸殼平面圖。根據(jù)關(guān)系。每隔30。查出相應(yīng)的半徑R，列表如表5-5，根據(jù)該表繪制蝸殼平面圖。（蝸殼平面圖繪制在圖紙上）</p><p><b>　　進(jìn)口寬度可取。則。</b></p><p><b>　　表5-5 關(guān)系&l

60、t;/b></p><p><b>　　第六章 尾水管設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1 尾水管型式的選擇</p><p>　　尾水管型式分為直錐型尾水管、彎錐型尾水管和彎肘型尾水管。根據(jù)《水輪機(jī)》教材p200可知，直錐型尾水管多用于立式小型（）和貫流式水輪機(jī)中。因此本設(shè)計(jì)中尾水管型式采用彎肘形。</p><p&

61、gt;　　彎肘形尾水管由進(jìn)口直錐段、中間肘管段和出口擴(kuò)散管三部分組成。</p><p>　　6.2 彎肘形尾水管主要尺寸的確定</p><p>　　查看《水電站》教材中尾水管的型式和尺寸部分有：</p><p>　　混流式水輪機(jī)水頭H<200m時(shí)，。本設(shè)計(jì)取m。</p><p>　　6.2.1 尾水管高度確定</p>&l

62、t;p>　　根據(jù)《水輪機(jī)》 P208，，最低不得小于,取h=。</p><p>　　6.2.2進(jìn)口錐管尺寸的確定</p><p>　　根據(jù)《水電站》可知混流式水輪機(jī)錐管半角=，這里取錐管半角=。</p><p>　　又根據(jù)彎管段金屬里襯布置原則，該設(shè)計(jì)直接選擇標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管，查《水電站》教材可知尾水管尺寸表6-1，從中可得尾水管的相應(yīng)數(shù)據(jù)值。</p>

63、;<p><b>　　6-1尾水管尺寸表</b></p><p>　　表6-4實(shí)際尾水管尺寸表</p><p>　　查《水輪機(jī)》教材p208可得 </p><p>　　所以高度==15.6-0.9-8.1=6.6m,</p><p><b>　　進(jìn)口直徑。</b></p>

64、<p>　　6.2.3 肘管型式的確定</p><p>　　因肘管形狀復(fù)雜，一般選用標(biāo)準(zhǔn)肘管。標(biāo)準(zhǔn)尺寸如表6-3，實(shí)際尺寸如表6-4所示。</p><p>　　表6-1 混凝土標(biāo)準(zhǔn)肘管尺寸</p><p>　　表中數(shù)據(jù)均為肘管進(jìn)口直徑時(shí)的相對(duì)值</p><p>　　表6-2 混凝土肘管實(shí)際尺寸</p><p&g

65、t;　　6.2.4 出口擴(kuò)散段的設(shè)計(jì)</p><p>　　出口擴(kuò)散管為矩形斷面，一般寬度不變，其寬度為，且與肘管出口寬度相等，底板為水平，頂板仰角～，擴(kuò)散管的進(jìn)口高度就是肘管出口高度，出口斷面的高度為 尾水管標(biāo)準(zhǔn)尺寸如表6-4。當(dāng)出口寬度較大時(shí)，為了改善頂板的受力條件可加設(shè)中墩，加設(shè)中墩后尾水管出口凈寬應(yīng)保持不變，支墩寬度==2.12，=8.48，=0.424，支墩頭距水輪機(jī)軸線距離≥=8.4</p>

66、;<p>　　6-4 尾水管尺寸表</p><p>　　表6-5實(shí)際尾水管尺寸</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 徐招才、劉申編，水電站（專(zhuān)科適用），中國(guó)水利水電出版社，2006。</p><p>　　[2] 河北水利專(zhuān)科學(xué)校 顧錫元編，水輪機(jī)，水利電力出