沙厂水利枢纽坝后式电站设计_毕业设计(编辑修改稿)

沙厂水利枢纽坝后式电站设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

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 届水利水电专业毕业设计 1 第 1 章 水利枢纽布置 地质地形条件 沙厂水库，距密云县 20 公里。 库区河谷宽缓，河曲较发育，呈不对称的 “U”字形。 河床高程 130~132m,右岸谷坡较为陡峭，坡度一般为 40 ~80，左岸相对平缓。 库区河谷底宽一般为 300~450m。 河谷两岸山体雄厚，山峰高程为 175~180m。 库区内无区域性断层通过，未见较大断层发育，但受小规模断层影响，岩体中裂隙较为发育。 库区基岩边坡稳定，不具备大型的基岩滑坡条件，局部为坡积及洪积物分布区以及粉壤土区，水库蓄水后可能造成局部塌滑，但对电站的运行基本无影响。 总之，库区工程地质条件较为优越，不存在影响建筑物安全的工程地质问题。 坝轴线及电站布置情况 电站布置 沙厂水电站采用坝后式水电站布置。 其组成建筑物包括挡水建筑物，泄水建筑物，水电站进水建筑物，水电站引水及尾水建筑物，水电站平水建筑物，发电、变电和配电建筑物，其他建筑物等。 杨胜柏 沙厂水利枢纽 —坝后式电站设计 2 第 2 章 水轮机型号 根据水电站的工作水头（ ~），在反击式水轮机系列型谱表中查得 HL240型水轮机和 ZZ440 型水轮机都可以使用， 这就需要将两种水轮机都列入比较方案，对其参数分别予以计算和选定 为了便于分析比较， 现将两种方案的有关参数列于下表 表 21 水轮机方案参数对照表 从上表的对照中可以看出，两种不听的机型方案在同样水头下同时满足额定出力的情况下， HL240 与 ZZ440 相比较来看，它具有效率高工作范围好 ,汽蚀系数小等优点，这可以提高水电站的年发电量和减小厂房的开挖量。 HL240 尺寸较小，这可以减小厂房的尺寸。 所以选用 HL240 型水轮机。 序号 项目 ZZ440 HL240 1 模型转轮参数 推荐使用水头范围（ m） 20~36 25~45 2 最优单位转速 10n （ r/min） 115 72 3 最优单位流量 10Q （ L/s） 800 1100 4 限制工况单位流量 max1Q （ L/s） 1650 1240 5 最高效率 maxM （ %） 89 92 6 设计工况气蚀系数  7 原型转轮参数 工作水头范围（ m） ~ ~ 8 转轮直径 1D （ m） 9 转速 n （ r/min） 10 最高效率 max （ %） 11 额定出力 rN （ kW） 25000 25000 12 最大引用流量 maxQ （ sm/3 ） 13 吸出高 sH （ m） 2020 届水利水电专业毕业设计 3 第 3 章 蜗壳 型式 水轮机的工作水头 2 4 .4 5 ~ 3 5 .4 4 0H m m，选择混凝土蜗壳。 断面形状  图 31 蜗壳进口断面形状 其中取 mn , 30 , ( ) / m a  （ ar 为座环外径） , 5brm （ br 为座环内径） 包角和平均流速 查 得 cV = 3 /ms（ cV 为蜗壳进口断面的平均流速） 混凝土蜗壳通常采用 0 180 ~ 270  ，此处采用 225 包角。 进口断面的尺寸 0 m a x 0 30 1 3 . 6 1 8 /360CCF m sVV    () n m ，  , b= 变化规律 如 图 32， 杨胜柏 沙厂水利枢纽 —坝后式电站设计 4 baainnimmiACGHRR0R1R2Ri04590135180225 图 32 混凝土蜗壳的水力计算 采用直线变化规律，则 AG， CH 直线（如图中虚线所示） 的方程为 对 AG 线 1iin ka 对 CH 线 2iim ka 式中： 1k ， 2k 为系数，可由进口断面尺寸确定， 12 / 2. 6 / 2. 66 0. 98k k m a   。 绘制辅助曲线 在进口断面作若干个 中间 断面，如图 21 中的 0, 1, 2， i 断面，其外 半径为 iR（ i=1,2,3 … ）。 由于 i i aa R r，因此，结合上面两式可求出每一个 iR 的中间断面的尺寸 ia ， in ， im 及 ib ，从而求出各中间断面的面积为 2211ta n ta n ( 1 , 2 , 3 . . . )22i i i i iF a b m n i     () 00 ( 1, 2 , 3 ...)iiFiF  () 将对应每一个 iR 求出的 i 值绘于图 22，并光滑连成曲线，即得到 ()fR 辅助 曲线 2020 届水利水电专业毕业设计 5 R4R3R2R1R0 225176。 22B= 图 33 混凝土蜗壳的平面单线图 杨胜柏 沙厂水利枢纽 —坝后式电站设计 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锥形，弯锥形和弯肘形。 其中直锥形尾水管结构简单，性能最好（  可达 80%~85%），但其下部开挖工程量大，因此一般用于小型水轮机。 弯锥形尾水管比直锥形尾水管多了一段等直径的弯管，它是常用于小型卧式水轮机中的一种尾水管，由于其弯管段水利损失较大，所以性能较差，  约为40%~60%。 弯肘形尾水管不但可以减小开挖深度，而且具有良好的水力性能，  可达75%~80%，因此，本电站采用弯肘形尾水管。 尺寸 弯肘形尾水管由进口直锥段，中间肘管段和出口扩散段三部分组成。 由于弯肘形尾水管内的水流运动极其复杂，所以其尺寸参照 表 41 电站尾水管推荐尺寸 参数 1D h L 5B 4D 4h 6h 1L 5h 肘管型式 适用范围 标准 标准混凝土肘管 混流式 12DD 实际 2020 届水利水电专业毕业设计 7 第 5 章 调速设备及油压装置 调速功 应用下式计算水轮机的调速功 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    () 属大型调速器，则接力器、调速柜和油压装置应分别进行计算和选择。 接力器 直径 采用两个接力器来操作水轮机的导水结构，选用额定油压为 ， 则每个接力器的直径 sd 可由下式求得： 01 m a x1 380s bd D H m mD () 由此，在表中选择与之接近而偏大的 400sd mm 的标准接力器 接力器最大行程的计算应用下式，接力器的最大行程 maxS 为： m a x 0 m a x( ~ ) a m () 容积 两个接力器的总容积 sV ， 可由下式求得： 30 .0 82s s m sxV d S m () 调速器 大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的， 主配压阀的直径 d 可由下式计算 杨胜柏 沙厂水利枢纽 —坝后式电站设计 8 1 .1 3 6 7ssmVd m mTV () 选择与之相邻而偏大的 DT—80 型电气液压型调速器。 油压装置 此处油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油， 则压力油罐的容积可按下式估算，即： 3(1 8 ~ 2 0 ) (1 .4 4 ~ 1 .6 0 )ksV V m () 选择与之相邻而偏大的 YZ— 型分离式油压装置。 2020 届水利水电专业毕业设计 9 第 6 章 发电机 发电机主要部分的尺寸 1 0 7 . 1 / m i n 1 5 0 / m i nn r r， 初步选定伞式发电机。 表 61 发电机主要部分的尺寸 单位： cm 机距 定子铁芯内径 定子铁芯长度 定子铁芯外径 外形尺寸 表 62 发电机平面尺寸 单位： cm 定子机座外径 风罩内径 转子外径 下机架最大跨度 580 水轮机基坑 推力轴承外径 励磁机外径 520 300 200 表 63 发电机轴向尺寸 单位： cm 定子机座高度 上机架高度 励磁机高度 副励磁机高度 220 100 永磁机高度 下机架高度 转子磁轭轴向高度 发电机主轴高度 80 定子支座支撑面至下机架支承面或下挡风板之间的距离 定子支座支撑面至下机架支承面或下挡风板之间的 100 定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面 杨胜柏 沙厂水利枢纽 —坝后式电站设计 10 发电机重量 表 64 发电机重量 总重量 转子重 飞轮力矩 起重机 起重机的型式 和台数取决于水电站的厂房类型、最大起重量和机组台数等条件。 具有上部结构的厂房一般选用桥式起重机。 起重机额定起重量应根据最重吊运件的重量（一般为发电机转子）加起吊工具的重量，并参照起重量系列确定，发电机转子重 2 ，乘以动力系数 ，得 ，选双小车 2 100 桥式起重机。 2020 届水利水电专业毕业设计 11 第 7 章 压力引水管道 进水口 型式 由于本电站是坝后式水电站， 采用坝后式进水口。 高程 1. 淹没深度 有压式进水口应低于运行 中 可能出现的最低水位（死水位 =158m死 ），并有一定的淹没深度，以避免进水口前出现漏斗状吸气漩涡并防止有压引水道内出现负压，其中前者常为控制条件，漏斗状漩涡绘带入空气，吸入漂浮物，引起噪音和振动，减小过流能力，影响水电站的正常发电。 不出现吸气漩涡的临界淹没深度按戈登经验公式估算 ah1:1b 图 71 进水口型式 12 C a m () 0. 8 4. 48crh a m () 杨胜柏 沙厂水利枢纽 —坝后式电站设计 12 取  2. 顶部高程 = 1 5 8 6 .5 1 5 1 .5crhm     顶 死 () 3. 底部高程 有压式进水口的底部高程应 高于 设计淤沙高程 =140m 淤底 () 142m底 进水口曲线及尺寸 1. 曲线 进口段上唇曲线采用 1/41椭圆，其长轴 a 取 （ D 为引水道渐变段末端直径）。 短轴取 1/3D。 下唇采用直线，坡度为 1:1。 如 图 72 所示：  图 72 进水口尺寸 2. 尺寸 D m () 1 D m () 2020 届水利水电专业毕业设计 13 渐变段 渐变 段是由矩形闸门到圆形管道的过渡段。 通常采用圆角过渡，如下图所示： 其中 11 断面为闸门段， 33 断面为渐变段末端。 圆角半径 r 按直线规律变为渐变段 末端半径。 渐变段的长度为管道直径的 倍，侧面扩散角以 6~8为宜。 管道长度。