水电站课程设计计算书

水电站厂房课程设计计算书

1．蜗壳单线图的绘制 1.1 蜗壳的型式

根据给定的基本资料和设计依据，电站设计水头Hp=46.2m ，水轮机型号 ：HL220-LJ-225。可知采用金属蜗壳。又Hp=46.2m>40m ，满足《水电站》（第4版）P32页对于蜗壳型式选择的要求。

1.2 蜗壳主要参数的选择

金属蜗壳的断面形状为圆形，根据《水电站》（第4版）P35页可知：为了获得良好的水力性能及考虑到其结构和加工工艺条件的限制，一般取蜗壳的包角为0345ϕ=。

通过计算得出最大引用流量max Q 值，计算如下： ○

1水轮机额定出力：15000

156250.96

f

r

f

N N KW η=

=

= 式中：60000150004

f KW

N KW =

=，0.96f η=。 ○

2'31max 3

3

2222115625

1.11 1.159.819.81

2.2546.20.904

r

p N Q m s D H η

==

=<⨯⨯⨯（水轮

机在该工况下单位流量''311 1.15M Q Q m s ==由表3-6查得）。

○

3'23max

1max 1 1.11 2.2538.2Q Q D m s ==⨯=。

由蜗壳进口断面流量max 0360

c Q Q ϕ=

，得3345

38.236.61/360c Q m s =⨯=。 蜗壳进口断面平均流速V c 由《水电站》（第4版）P36页图2-8（a ）查得，

5.6/c V m s =。

由《水力机械》第二版，水利水电出版社）附录二表5查得：

3250,3850b a D mm D mm ==，则1625 1.625,1925 1.925b a r mm m r mm m ====。

其中：b D —座环内径；a D —座环外径；b r —座环内半径；a r —座环外半径。 座环示意图如下图所示：

图1 座环示意图（单位：mm ）

1.3 蜗壳的水力计算

（1）对于蜗壳进口断面（断面0）： 断面面积 35375.66

.561

.36m V Q F c c c ===

断面的半径 m F c

c 443.1537

.6==

=

π

πρ

从轴中心到蜗壳外缘的半径：m r R c a c 811.4443.12925.12=⨯+=+=ρ 即断面0：m 443.10=ρ，m r r a 925.10==，m R R c 811.40==。 （2）对于中间任一断面：

蜗壳半径常数为：

25.1062)

443.12925.1(925.1443.1925.1345

)

2(000

=⨯+⨯-+=

+-+=

ρρϕa a a r r r C

设i ϕ为从蜗壳鼻端起算至断面i 处的包角，则该断面处的： 断面半径：C

r C

i

i

i ϕϕρ02+

=

断面外半径：i a i r R ρ2+= 各段计算结果如下表所示：

表1 蜗壳水力计算表

断面

0 345 0.325 1.250 1.118 1.443 4.811 1

330

0.311

1.196

1.094

1.404

4.734

2 315 0.297 1.142 1.068 1.365 4.655

3 300 0.282 1.087 1.043 1.325 4.575

4 28

5 0.268 1.033 1.01

6 1.285 4.494

5 270 0.254 0.979 0.989 1.243 4.412

6 255 0.240 0.924 0.961 1.201 4.328

7 240 0.226 0.870 0.933 1.159 4.242

8 225 0.212 0.815 0.903 1.115 4.155

9 210 0.198 0.761 0.872 1.070 4.065

10 195 0.184 0.707 0.841 1.024 3.974

11 180 0.169 0.652 0.808 0.977 3.879

12 165 0.155 0.598 0.773 0.929 3.782

13 150 0.141 0.544 0.737 0.879 3.682

14 135 0.127 0.489 0.699 0.827 3.578

15 120 0.113 0.435 0.659 0.772 3.470

16 105 0.099 0.381 0.617 0.716 3.356

17 90 0.085 0.326 0.571 0.656 3.237

18 75 0.071 0.272 0.521 0.592 3.109

19 60 0.056 0.217 0.466 0.523 2.971

20 45 0.042 0.163 0.404 0.446 2.817

21 30 0.028 0.109 0.330 0.358 2.641

22 15 0.014 0.054 0.233 0.247 2.420

23 0 0.000 0.000 0.000 0.000 1.925

根据表1的计算结果可以画出蜗壳单线图，如下图所示：

图2 金属蜗壳的平面单线图（单位：m）

2 .绘制尾水管单线图

D=225cm=2.25m。

选用的水轮机型号为HL220-LJ-225，即水轮机的标称直径

1

根据已知的资料，得此水电站尾水管对应的尺寸如下：